(Pesach Benson/TPS) – Ein technologischer Durchbruch in Israel ermöglicht es Forschern, Robotern beizubringen, Gerüche zu erkennen und zu identifizieren.
Forscher der Universität Tel Aviv haben es einem Roboter ermöglicht, die Antenne einer Heuschrecke zu nutzen, um Gerüche mit einer 10.000-mal höheren Empfindlichkeit zu erkennen und zu interpretieren als bestehende elektronische Geräte. Die Ergebnisse, die kürzlich in der Fachzeitschrift Science Direct veröffentlicht wurden, lassen vermuten, dass die Technologie eines Tages in der Lage sein wird, Sprengstoffe, Drogen, Krankheiten und vieles mehr aufzuspüren.
Die Forscher schlossen die Antenne einer Wüstenheuschrecke an ein elektronisches System an und verwendeten dann einen Algorithmus für maschinelles Lernen, um sie zu trainieren.
“Vom Menschen geschaffene Technologien können immer noch nicht mit Millionen von Jahren der Evolution mithalten. Ein Bereich, in dem wir der Tierwelt besonders hinterherhinken, ist die Geruchswahrnehmung”, sagte Dr. Ben Maoz, einer der leitenden Forscher des Projekts.
“Ein Beispiel dafür findet sich am Flughafen, wo wir ein Magnetometer durchlaufen, das Millionen von Dollar kostet und erkennen kann, ob wir Metallgegenstände bei uns tragen”, erklärt Dr. Maoz.
“Aber wenn sie überprüfen wollen, ob ein Passagier Drogen schmuggelt, lassen sie ihn von einem Hund beschnüffeln. In der Tierwelt sind Insekten besonders gut im Empfangen und Verarbeiten von Sinnessignalen. Eine Stechmücke beispielsweise kann einen Unterschied von 0,01 Prozent im Kohlendioxidgehalt der Luft feststellen. Heute sind wir weit davon entfernt, Sensoren zu entwickeln, die an die Fähigkeiten von Insekten heranreichen”, sagte er.
Die Forscher weisen darauf hin, dass menschliche und tierische Sinnesorgane wie das Auge, das Ohr und die Nase Rezeptoren verwenden, die verschiedene Signale erkennen und unterscheiden. Das Sinnesorgan setzt diese Erkenntnisse in elektrische Signale um, die das Gehirn als Informationen entschlüsselt.
Laut Prof. Yossi Yovel, einem weiteren leitenden Forscher, war es ein einfacher methodischer Prozess, dem Roboter beizubringen, Gerüche zu erkennen.
“Wir haben den biologischen Sensor angeschlossen und ihn verschiedene Gerüche riechen lassen, während wir die elektrische Aktivität gemessen haben, die jeder Geruch auslöste. Das System ermöglichte es uns, jeden Geruch auf der Ebene des primären Sinnesorgans des Insekts zu erkennen”, erklärt Prof. Yovel.
“Im zweiten Schritt haben wir dann mithilfe des maschinellen Lernens eine ‘Bibliothek’ von Gerüchen erstellt. In der Studie waren wir in der Lage, acht Gerüche wie Geranie, Zitrone und Marzipan so zu charakterisieren, dass wir wussten, wann der Geruch von Zitrone oder Marzipan präsent war. Nach Abschluss des Experiments konnten wir sogar noch weitere unterschiedliche und ungewöhnliche Gerüche identifizieren, wie zum Beispiel verschiedene Arten von schottischem Whiskey”, sagte er.
Prof. Yovel fügte hinzu: “Ein Vergleich mit Standardmessgeräten zeigte, dass die Empfindlichkeit der Insektennase in unserem System etwa 10.000-mal höher ist als die der heute verwendeten Geräte.”
Als nächsten Schritt wollen die Forscher ihrem Roboter die Fähigkeit verleihen, zu navigieren, um die Quelle eines Geruchs zu lokalisieren.
Dr. Maoz merkte an, dass ihre Forschung auch auf den Seh- und Tastsinn angewendet werden kann.
“Die Entwicklung eines Roboters mit einer biologischen Nase könnte uns helfen, Menschenleben zu schützen und Kriminelle auf eine Weise zu identifizieren, die heute nicht möglich ist. Einige Tiere können Krankheiten erkennen. Andere können Erdbeben spüren”, sagte er. “Der Himmel ist die Grenze”.
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