تمكن فريق من المعهد الوطني لعلوم المواد في اليابان من تصوير عملية التعرف على الروائح داخل مستشعر إلكتروني، بفضل استخدام نظام من الذكاء الاصطناعي القابل للتفسير (Explainable AI)، وهو نوع متقدم من الذكاء الاصطناعي لا يكتفي بإعطاء النتائج، بل يشرح أيضا كيفية الوصول إليها.

يُعد هذا التطور خطوة مهمة نحو إنشاء أنظمة إلكترونية تحاكي حاسة الشم البشرية، مما يعرف باسم “الأنف الإلكتروني”، القادرة على التقاط الروائح وتحليل مكوناتها بدقة.

كيف يعمل الأنف الإلكتروني؟

تقوم الحساسات الكيماوية الحديثة بمحاكاة آلية عمل الأنف البشري، حيث تلتقط جزيئات المواد العطرية وتحولها إلى إشارات رقمية.

لكن المشكلة التي تواجه العلماء منذ سنوات هي ضعف حساسية هذه المستشعرات، إذ تفشل أحيانا في تمييز الروائح المتقاربة أو الكشف عن الجزيئات ذات التركيز المنخفض.

لهذا السبب، سعى الباحثون اليابانيون إلى فهمٍ أعمق لكيفية عمل هذه المستشعرات على المستوى الجزيئي، وهنا جاء دور الذكاء الاصطناعي التوضيحي.

الذكاء الاصطناعي يشرح لماذا يشمّ الحساس

اختبر العلماء 94 نوعا من الجزيئات باستخدام مستشعر غشائي يحتوي على 14 نوعا مختلفا من المواد المستقبلِة.

ثم استخدموا خوارزمية ذكاء اصطناعي قادرة على تحليل البيانات الناتجة وتوضيح الإشارات التي يعتمد عليها الحساس للتعرف على كل رائحة.

كشفت النتائج أن العلاقة بين نوع الجزيء ونوع المستقبل هي العامل الحاسم في التمييز بين الروائح.

فعلى سبيل المثال، المواد التي تحتوي على حلقات عطرية كانت أكثر قدرة على التعرف على المركبات العطرية المشابهة.

تطبيقات مستقبلية من جودة الهواء إلى الطب

بفضل هذه الرؤية الجديدة، يمكن للعلماء الآن تصميم مستشعرات ذكية بدقة موجهة لكل مهمة محددة، سواء في رصد تلوث الهواء، أو تحليل جودة الطعام، أو حتى تشخيص الأمراض عبر رائحة النفس.

ويُتوقع أن تساهم هذه التقنية في تسريع تطوير أنظمة “الشم الاصطناعي” التي ستلعب دورا رئيسيا في الروبوتات الذكية والأجهزة الطبية المستقبلية.