前言：

人類是通過鼻腔中的嗅覺感受器來感知?dú)馕冻煞值摹?/p>

構(gòu)成氣味成分的化學(xué)物質(zhì)種類繁多，而且經(jīng)常是多種氣味混合在一起。

由于這種復(fù)雜性，與視覺及聽覺等其他五感相比，嗅覺的數(shù)字化研發(fā)比較落后。

作者 ｜ 方文

圖片來源 ｜  網(wǎng) 絡(luò)

視覺、味覺、視覺均可走向數(shù)字化

氣味、圖像和聲音一樣，是可以分解為某些公式和符號(hào)的信息。

美國應(yīng)用數(shù)學(xué)家香農(nóng)將信息定義為［不確定性的消除］。

信息數(shù)字化主要是采樣，量化，和編碼，最后再還原出來。

就像顏色通過RGB三原色，再互相疊加就可以呈現(xiàn)幾乎囊括所有人類可視的顏色。

RGB是顏色采樣的標(biāo)準(zhǔn)，如果能找到建立味覺觸覺嗅覺采樣的標(biāo)準(zhǔn)，他們也可以進(jìn)行數(shù)字化。

味覺來自味覺細(xì)胞呈遞給神經(jīng)系統(tǒng)的信號(hào)，味覺細(xì)胞和受體是有限的，產(chǎn)生的電信號(hào)種類也是有限的，可以對神經(jīng)模擬電信號(hào)。

近年來，得益于MEMS微納加工工藝和物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等技術(shù)深入發(fā)展，越來越多企業(yè)切入智能嗅覺領(lǐng)域，通過氣體傳感器和數(shù)字化平臺(tái)。

據(jù)調(diào)查公司Global Information預(yù)測，2026年氣味數(shù)字化相關(guān)市場規(guī)模將比2020年增加5成，擴(kuò)大到15億美元。

數(shù)字嗅覺技術(shù)改變了現(xiàn)狀

目前相關(guān)服務(wù)的實(shí)用化動(dòng)向接連不斷，背景原因除了捕捉分子的傳感器技術(shù)取得進(jìn)步之外，還在于用來分析分子的AI性能提高。

數(shù)字嗅覺技術(shù)的兩大分支一個(gè)專注于不同氣味的數(shù)字檢測和分析，另一個(gè)專注于氣味的數(shù)字傳輸和再創(chuàng)造。

這些技術(shù)有可能徹底顛覆包括香水、食品、環(huán)境以及醫(yī)療保健在內(nèi)的一系列行業(yè)。

實(shí)現(xiàn)食品質(zhì)量、人體健康、工業(yè)材料品質(zhì)、空氣質(zhì)量等方面的監(jiān)測，更好地以低成本方式替代人工，提升工作效率，推動(dòng)氣味數(shù)字化產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

氣味數(shù)字技術(shù)就能夠?qū)崿F(xiàn)這一點(diǎn)，它包含了將采集到的氣味進(jìn)行存儲(chǔ)、編碼、傳輸、解碼、釋放的全流程，通過NFT技術(shù)能讓其成為數(shù)字資產(chǎn)，上傳到區(qū)塊鏈后即可保存下來。

日企用嗅覺數(shù)字化動(dòng)向不斷

日立制作所開發(fā)出了可利用聲波測量多種氣味的傳感器。

日立的傳感器充分利用了氣味分子在光的照射下發(fā)生振動(dòng)的特性。

把兩種潤滑油裝在容器里，分別靠近日立的氣味傳感器，就會(huì)判斷出一種是正常產(chǎn)品，另一種是已經(jīng)過期的產(chǎn)品。

旭化成最早將于2023年度開始提供用氣味數(shù)據(jù)代替熟練工匠釀酒作業(yè)的服務(wù)。

旭化成將提供利用清酒的氣味數(shù)據(jù)來輔助生產(chǎn)的服務(wù)。目前正與日本清酒制造商吉乃川聯(lián)手推進(jìn)實(shí)證實(shí)驗(yàn)。

旭化成在由電子電路等構(gòu)成的MEMS中采用了裝有多個(gè)［感應(yīng)膜］的傳感器。

將各個(gè)膜的變形程度轉(zhuǎn)變成電信號(hào)，來分析釀酒時(shí)產(chǎn)生的氣體的種類和濃度等多種數(shù)據(jù)。

太陽誘電力爭運(yùn)用自行進(jìn)式氣味傳感器，檢查工廠設(shè)備等，計(jì)劃最早于2023年度實(shí)現(xiàn)商業(yè)化。

比如，裝有傳感器和攝像頭的機(jī)器人可以進(jìn)入設(shè)備的背面等，檢測螺絲腐蝕和接線燒焦等氣味。

醫(yī)學(xué)AI嗅覺傳感器得到應(yīng)用機(jī)會(huì)

從一個(gè)人的呼氣中早期發(fā)現(xiàn)［癌癥］，日本茨城縣中央醫(yī)院和筑波大學(xué)正在研究，病人呼出的氣味中已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，癌細(xì)胞會(huì)發(fā)出某種不同于正常細(xì)胞的特征性氣味。

這種氣味從癌細(xì)胞中釋放到血液中，通過肺部轉(zhuǎn)化呼出到空氣中，這種氣味成分是由人工智能AI嗅覺傳感器捕捉到的。

患者被要求在手術(shù)當(dāng)天早上，將他們的呼吸放入一個(gè)袋子里，并在手術(shù)后一周和一個(gè)月收集他們的呼吸。

當(dāng)在相同的房間溫度和濕度條件下采集樣本時(shí)，發(fā)現(xiàn)有可能以80％的準(zhǔn)確率確定病人是否患有肺癌。

肺癌篩查現(xiàn)在需要X射線CT，但嗅覺傳感器可以輕松篩查大量人群，而且沒有輻射風(fēng)險(xiǎn)。術(shù)前和術(shù)后的數(shù)據(jù)已經(jīng)達(dá)到可以區(qū)分兩者的程度。

氣體傳感器的微型化技術(shù)持續(xù)演進(jìn)

新冠疫情期間，公眾對空氣質(zhì)量傳感器的需求激增，該趨勢預(yù)計(jì)會(huì)一直持續(xù)。

氣體傳感器的檢測方法橫跨多個(gè)技術(shù)領(lǐng)域，從金屬氧化物半導(dǎo)體（MOS）等成熟技術(shù)，到光聲光譜法（PAS）等創(chuàng)新技術(shù)。

創(chuàng)新的氣體傳感器技術(shù)據(jù)稱可以作為鼻子和大腦的數(shù)字替代品，能夠客觀地量化氣味，使得嗅覺數(shù)字化。

當(dāng)前氣體傳感器產(chǎn)品主要圍繞在單一氣體感知的傳感器或傳感器模塊上。

其中，國產(chǎn)廠家占整體市場規(guī)模5％，頭部集中率較低，中高端氣體傳感器主要為國外廠商壟斷。

現(xiàn)有市場單一傳感器難以滿足人工嗅覺傳感及未來氣味數(shù)字化技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用需求。

結(jié)尾：

在虛擬技術(shù)和人工智能的支持下，迅速崛起的數(shù)字嗅覺技術(shù)將支持多種用途，以改善人類生活、工作成果、產(chǎn)品質(zhì)量，在食品、汽車維修、醫(yī)療保健和環(huán)境等不同領(lǐng)域。

在工廠、醫(yī)療健康和環(huán)境安全上，對于氣體傳感器的社會(huì)需求上會(huì)持續(xù)升級(jí)。

雖然氣體傳感器品類豐富，但是發(fā)展上一直是相對緩慢。

尤其是數(shù)字化平臺(tái)方面，能夠占據(jù)主要位置的企業(yè)更是寥寥無幾。

部分資料參考：日經(jīng)中文網(wǎng)：《日企將嗅覺數(shù)字化，有望應(yīng)用于工廠和醫(yī)療》，參考消息：《日本企業(yè)搶占嗅覺數(shù)字化商機(jī)》，MEMS：《氣體傳感器技術(shù)及市場－2022版》，AI實(shí)驗(yàn)室：《數(shù)字氣味AI嗅覺》，維科網(wǎng)工控：《嗅覺數(shù)字化，這種“機(jī)器鼻子”究竟有多牛？》

       原文標(biāo)題 : AI芯天下丨產(chǎn)業(yè)丨嗅覺數(shù)字化，日企將有望應(yīng)用于工廠和醫(yī)療