烹飪時從廚房里飄出的飯菜香、公園里或淡雅或濃烈的花香、雨后空氣中的泥土味……這些都是嗅覺器官和大腦在發揮作用,幫助我們聞到各樣的美妙氣味。而有一種技術不僅能讓我們聞到氣味,還能讓我們看見氣味,這就是神奇的數字嗅覺技術!

當空氣中各種各樣的氣味分子進入鼻腔,就會附著于受體上,進而與特定的嗅覺受體細胞結合,觸發電信號。
電信號經嗅神經傳遞到嗅球,在嗅小球上完成接力,然后再通過復雜的神經回路傳遞到大腦的嗅皮層(大腦負責嗅覺處理的皮層區域)和相關區域后,大腦就會對這種信號進行解碼及感知,我們就會識別氣味,從而形成了完整的嗅覺體驗。
數字嗅覺技術模擬人類嗅覺,利用一種名為“電子鼻”的電子系統,通過電子傳感器來檢測和分析氣味分子。
電子鼻中有很多小傳感器,它們對不同氣味分子的靈敏度不同,彼此配合,組成一個超級戰隊,從而識別出不同氣味。
與人類的生物嗅覺機制相似,當電子鼻“聞”到氣味,傳感器陣列會產生電信號;這些信號會被傳遞到它們的“大腦”——數據處理系統中;數據處理系統會對這些電信號進行分析,識別它們是什么氣味。這個分析過程就像解謎一樣,通過一系列復雜的算法和模式識別技術,“大腦”就可以確定氣味的種類和強度。
電子鼻的“大腦”里還有一個“氣味圖書館”,里面記錄了研究人員積累下來的氣味信息。當電子鼻“聞”到新氣味時,會把這種新氣味和“氣味圖書館”的數據進行對比,找出最相似的氣味。
那么,氣味既看不見又摸不著,我們怎么知道電子鼻聞到了什么?其實,研究人員早就對這個問題進行了探究,并發明了多種氣味可視化技術。
氣味圖形:研究人員用各種圖表來展示氣味的特征,例如雷達圖、散點圖。就像每個人的指紋都是獨一無二的一樣,每種氣味也有自己獨特的“圖形”。通過觀察這些圖形,我們可以看到不同氣味之間的區別。

氣味顏色:顏色變化也可以用來表示氣味的強度和類型。例如,紅色表示濃烈的氣味,藍色表示清淡的氣味。通過不同的顏色組合,我們還可以看到氣味的變化和分布,就像看一幅彩色的畫一樣。
虛擬氣味世界:更神奇的是,科學家還利用虛擬現實(VR)和增強現實(AR)技術,創造了一個可以“看”到的氣味世界。戴上VR眼鏡,你不僅能看到氣味的圖形和顏色,還能“聞”到不同的氣味,仿佛置身一個氣味樂園。
電子鼻不僅僅是一個有趣的發明,它在生活中也發揮著很大的作用。
在食品和飲料行業,電子鼻可以幫助我們檢查食物的新鮮度和品質。例如,電子鼻可以檢測水果是否變質、牛奶是否過期,還可以分析咖啡的香氣,確保我們喝到的都是優質咖啡。
在環境監測方面,電子鼻可以監測空氣質量,檢測環境中是否含有害氣體和污染物。當空氣中有害氣體濃度過高時,電子鼻會發出警報,提醒我們注意防護。

在醫療健康領域,醫生可以用電子鼻來分析病人的呼吸,從中發現一些疾病的早期跡象。例如,不同的疾病會導致體內產生不同的揮發性有機化合物,電子鼻可以檢測并識別這些化合物,幫助醫生診斷和治療。
在公共安全方面,電子鼻可以用來檢測危險物品,例如爆炸物和毒品。借助電子鼻進行安全檢查,警察可以及時發現并排除潛在危險,保護公共安全。
在未來,電子鼻中的傳感器會更加精細,能檢測更微小和更多種類的氣味分子,其嗅覺能力會更加接近甚至超過人類的嗅覺;電子鼻的“大腦”也會變得更加聰明,可以更快更準確地識別氣味,從復雜的氣味混合物中分離出單一氣味成分;未來的電子鼻甚至可以集成到我們的手機或可穿戴設備中,實現隨身攜帶。


數字世界如同一座充滿奇妙香氣的花園,讓我們一起期待、一起感受,用科技去擁抱“味”來的神奇嗅覺之旅。
(責任編輯 / 王佳璇 美術編輯 / 周游)