محققان دانشکده مهندسی و علوم کاربردی دانشگاه ویرجینیا سیستمی مجهز به هوش مصنوعی توسعه دادند که حس بویایی انسان را برای شناسایی و ردیابی گازهای سمی در لحظه، شبیه‌سازی می‌کند. به گزارش ایسنا، با استفاده از شبکه‌های عصبی مصنوعی پیشرفته همراه با شبکه‌ای از حسگرها، این سیستم به سرعت منبع گازهای مضر مانند دی اکسید نیتروژن(NO2) را که خطرات جدی برای سلامت تنفسی ایجاد می‌کنند، شناسایی می‌کند.
به نقل از ساینس‌دیلی، براساس گزارش سازمان بهداشت جهانی، آلودگی هوای خارج از منزل، از جمله دی‌اکسید نیتروژن، منجر به حدود ۴.۲ میلیون مرگ زودرس در سراسر جهان در هر سال می‌شود که عمدتا به دلیل بیماری‌های تنفسی مانند آسم و بیماری انسداد مزمن ریه(COPD) است.
حسگرهای مبتنی بر گرافن حس بویایی انسان را شبیه‌سازی می‌کنند
این سیستم نوآورانه به جزایر نانویی از کاتالیزورهای فلزی تعبیه شده بر روی سطوح گرافن متکی است. این دستگاه مانند یک بینی مصنوعی عمل می‌کند و به مولکول‌های گاز سمی واکنش نشان می‌دهد. با اتصال مولکول‌های دی اکسید نیتروژن به گرافن، رسانایی حسگر تغییر می‌کند و به سیستم اجازه می‌دهد نشت گاز را با حساسیت بسیار بالا تشخیص دهد.
یونگ مین باک(Yongmin Baek)، دانشمند محقق در دپارتمان مهندسی برق و کامپیوتر که رهبری تحقیق و توسعه حسگرها را بر عهده دارد می‌گوید: جزایر نانویی کاتالیزورهای فلزی، خوشه‌های کوچکی از ذرات فلزی هستند که روی سطحی مانند گرافن رسوب کرده‌اند که با افزایش سطح برای تعامل بهتر با مولکول‌های گاز، واکنش‌های شیمیایی را افزایش می‌دهند و امکان تشخیص دقیق گازهای سمی را فراهم می‌کنند.
کیوسانگ لی(Kyusang Lee)، دانشیار مهندسی برق و رایانه و مهندسی علم مواد و یکی از محققین اصلی این پروژه، توضیح می‌دهد: با ادغام هوش مصنوعی با حسگرهای گاز پیشرفته، می‌توانیم نشت گاز را با دقت بی‌سابقه‌ای، حتی در محیط‌های بزرگ یا پیچیده، تشخیص دهیم. گیرنده‌های بویایی مصنوعی قادر به تشخیص تغییرات کوچک در غلظت گاز هستند و این داده‌ها را به یک سیستم محاسباتی نزدیک به حسگر منتقل می‌کنند که از الگوریتم‌های یادگیری ماشینی برای پیش‌بینی منبع نشت استفاده می‌کند.
شبکه عصبی قرارگیری حسگر را بهینه می‌کند
شبکه عصبی مصنوعی این سیستم، داده‌های حسگرها را در لحظه تجزیه و تحلیل می‌کند.
سیستم مجهز به هوش مصنوعی این پتانسیل را دارد که با نظارت مداوم بر کیفیت هوا در محیط‌های صنعتی، مناطق شهری و حتی ساختمان‌های مسکونی، آنها را ایمن‌تر کند. این یک گام بزرگ رو به جلو در جلوگیری از خطرات سلامتی درازمدت و حفاظت از محیط زیست است.