讓智能機擁有“鼻子”的可行性初步分析

摘 要：為了實現手機功能的突破，本文以人的感知器官為標準，提出了在現有手機上加入氣味傳感器。通過闡明其原理與應用，論證其可行性。使手機更人性化，智能化，更好地為人類服務。

關鍵詞：智能機 氣味傳感器 電子鼻

中圖分類號：TP3 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）02（a）-0018-01

回顧近三年，智能機的發展可謂一躍千里。自從蘋果提出視網膜觸屏以來，智能機逐漸吞食功能機的市場份額。這樣的事情為什么能夠發生？有兩個方面：硬件與軟件的大幅提升。在這里，我們不討論關于軟件（系統）的作用，而討論硬件。

與功能機相比，智能機加入了觸摸屏、光傳感器、溫度傳感器、加速度傳感器、距離傳感器、聽筒、方向傳感器。這些傳感器觸摸屏對應觸覺，光傳感器對應視覺，聽筒對應聽覺，以一個正常人為對照標準，“它”還缺少點什么呢？是的，缺少一個“鼻子”，這樣它就可以辨別味道了！對此，我提出可以在智能機中加入氣味傳感器，俗稱電子鼻。

首先，我們了解一下什么是氣味傳感器。

電子鼻是利用氣體傳感器陣列的響應圖案來識別氣味的電子系統，它可以在幾小時、幾天甚至數月的時間內連續地、實時地監測特定位置的氣味狀況。

電子鼻主要由氣味取樣操作器、氣體傳感器陣列和信號處理系統三種功能器件組成。電子鼻識別氣味的主要機理是在陣列中的每個傳感器對被測氣體都有不同的靈敏度，例如，一號氣體可在某個傳感器上產生高響應，而對其他傳感器則是低響應，同樣，二號氣體產生高響應的傳感器對一號氣體則不敏感，歸根結底，整個傳感器陣列對不同氣體的響應圖案是不同的，正是這種區別，才使系統能根據傳感器的響應圖案來識別氣味。

電子鼻的核心器件是氣體傳感器。氣體傳感器根據原理的不同，可以分為金屬氧化物型、電化學型、導電聚合物型、質量型、光離子化型等很多類型。目前應用最廣泛的是金屬氧化物型。

電子鼻的應用場合包括環境監測、產品質量檢測（如食品、煙草、發酵產品、香精香料等）、醫學診斷、爆炸物檢測等。

工作原理：

電子鼻主要由氣敏傳感器陣列、信號預處理和模式識別三部分組成。某種氣味呈現在一種活性材料的傳感器面前，傳感器將化學輸入轉換成電信號，由多個傳感器對一種氣味的響應便構成了傳感器陣列對該氣味的響應譜。顯然，氣味中的各種化學成分均會與敏感材料發生作用，所以這種響應譜為該氣味的廣譜響應譜。為實現對氣味的定性或定量分析，必須將傳感器的信號進行適當的預處理（消除噪聲、特征提取、信號放大等）后采用合適的模式識別分析方法對其進行處理。理論上，每種氣味都會有它的特征響應譜，根據其特征響應譜可區分小同的氣味。同時還可利用氣敏傳感器構成陣列對多種氣體的交叉敏感性進行測量，通過適當的分析方法，實現混合氣體分析。

電子鼻正是利用各個氣敏器件對復雜成分氣體都有響應卻又互不相同這一特點，借助數據處理方法對多種氣味進行識別，從而對氣味質量進行分析與評定。

電子鼻識別的主要機理是在陣列中的每個傳感器對被測氣體都有不同的靈敏度，例如，一號氣體可在某個傳感器上產生高響應，而對其他傳感器則是低響應；同樣，二號氣體產生高響應的傳感器對一號氣體則不敏感，歸根結底，整個傳感器陣列對不同氣體的響應圖案是不同的，正是這種區別，才使系統能根據傳感器的響應圖案來識別氣體。

電子鼻的工作可簡單歸納為：傳感器陣列-信號預處理-神經網絡和各種算法-計算機識別（氣體定性定量分析）。從功能上講，氣體傳感器陣列相當于生物嗅覺系統中的大量嗅感受器細胞，神經網絡和計算機識別相當于生物的大腦，其余部分則相當于嗅神經信號傳遞系統。

那么，如果一個智能機擁有氣味傳感器，有什么作用呢？

巨大應用：

當智能機與氣味傳感器結合以后：

舉一個比較鮮明的例子：當你放了一個屁，你隨身所帶的智能機檢測到后，立即回應：“主人，你是不是大蒜吃多了？”

當然這只是一個玩笑。它的原理是：智能機上的氣味傳感器檢測到硫化氫（屁的主要成分）后，再編碼傳給手機。

它倆結合后還可以有下面的應用。

醫學應用，檢測、預告、跟蹤疾病。符合中醫中“聞”的思想。因為你隨時可以攜帶著手機，因此可以隨時檢測你的體味，從而查看你是否患上了疾病，起到預告作用。就像或者在你患病時，隨時檢測你的疾病發展進程，這些在醫學上將是一次大突破。

安全應用，在家檢測到煤氣泄漏，手機將幫你及時脫離危險。當你帶著你的手機去到野外參加生存挑戰時，在叢林時，手機檢測到毒氣，提示趕緊離開這個地方。當然檢測到老虎來了，那就看你怎么跑了。

識別應用，可以建立關于氣味的賬戶。手機只有識別到手機擁有者的體味，才可以開機，這樣如同給手機上了一把鎖，而且這把鎖可是個性化定制的。

評測應用，可以開發一種評測菜肴美味程度的手機應用。當你把手機靠近菜盤子，手機檢測氣味，很快可以評出一個分數，然后你可以把分數放到你微博上，與朋友共享。而且擁有這種手機，你也可以自測PM2.5了。

游戲應用，有待開發。

其他應用，有待開發。

根據上述原理與應用，氣味傳感器與智能機結合是可行的，將會有廣闊前景與市場，也將會對人們生活產生巨大影響。借此也給華為，中興等智能機制造公司提個建議，實現技術創新。

參考文獻

[1]楊宏民.預測煤自然發火的新方法──氣味檢測法[J].煤炭安全，2001，5.

[2]王平，陳裕泉，吳堅，等.人工嗅覺── 電子鼻的研究[J].中國生物醫學工程學報，1996（4）.

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[5]部分資料摘自百度百科.

[4]鐘雄國.新型的氣味傳感器[J].國外科學儀器，1989（1）.