由香港科技大学(科大)工程学院领导的研究团队解决了利用多种高性能气体传感器创建人工嗅觉传感器的长期挑战。

他们新开发的仿生嗅觉芯片(BOC)能够将纳米管传感器阵列集成在纳米多孔基板上，每个芯片上有多达10,000个可单独寻址的气体传感器，这种配置类似于人类和其他动物的嗅觉工作原理。

几十年来，世界各地的研究人员一直在开发人工嗅觉和电子鼻(e-noses)，目的是模拟生物嗅觉系统的复杂机制，以有效辨别复杂的气味混合物。然而，其开发的主要挑战在于难以使系统小型化并提高其识别能力，以确定复杂气味混合物中的确切气体种类及其浓度。

为了解决这些问题，科大电子及计算机工程系及化学及生物工程系讲座教授范志勇教授领导的研究团队采用了一种工程材料成分梯度，可在一个小型芯片上安装多种不同的传感器。纳米结构芯片。

利用人工智能的力量，他们的仿生嗅觉芯片对各种气体表现出卓越的灵敏度，对混合气体和24种不同的气味具有出色的辨别能力。为了扩大嗅觉芯片的应用范围，该团队还将芯片与机器狗上的视觉传感器集成，创建了一个嗅觉和视觉相结合的系统，可以准确识别盲盒中的物体。

仿生嗅觉芯片的开发不仅将改善人工嗅觉和电子鼻系统在食品、环境、医疗和工业过程控制中现有的广泛应用，而且还为先进机器人和智能系统等智能系统开辟了新的可能性。便携式智能设备，用于安全巡逻和救援行动中的应用。

例如，在实时监测和质量控制的应用中，仿生嗅觉芯片可用于检测和分析与工业过程不同阶段相关的特定气味或挥发性化合物，以确保安全，检测环境中的任何异常或有害气体。监控;并识别管道泄漏情况，以便及时修复。

这项研究中提出的技术是气味数字化领域的关键突破。当科学界见证了在现代成熟的成像传感技术的推动下视觉信息数字化的胜利流行时，由于缺乏先进的气味传感器，基于气味的信息领域尚未得到开发。

范教授团队的工作为具有巨大潜力的仿生气味传感器的开发铺平了道路。随着进一步的进步，这些传感器可能会得到广泛的应用，就像手机和便携式电子产品中无处不在的微型相机一样，从而丰富和提高人们的生活质量。

范教授是跨学科材料科学与工程领域的学者，热衷于将实用方法与大胆想象力相结合，推动产生社会影响的一流研究。他在仿生感觉系统领域工作了二十多年，首先从视觉系统开始，并于2020年成功开发出世界上第一个具有3D视网膜的球形人工眼。在此成功的基础上，他又涉足嗅觉系统，并通过以下方式提升了他的工作水平：整合两个系统，实现更智能、应用范围更广的机器人。

“未来，随着合适的生物相容材料的开发，我们希望仿生嗅觉芯片也能被放置在人体上，让我们能够闻到平时闻不到的气味。它还可以监测身体的异常情况。”我们呼吸中的挥发性有机分子和皮肤散发的挥发性有机分子，警告我们潜在的疾病，进一步发挥仿生工程的潜力，”范教授说。