“人工嗅觉系统”开发路线图提出
发布时间: 2026-07-22 10:54:47
科技日报讯 （记者刘霞）韩国大邱庆北科学技术学院研究团队提出了一份开发“人工嗅觉系统”的路线图。这类嗅觉系统利用金属有机框架（MOF），能像人的鼻子一样捕捉气味，并借助人工智能（AI）技术对气味进行解析。相关论文发表于最新一期《材料科学进展》杂志。
生物嗅觉系统（a）和基于MOF的人工嗅觉（b）的比较。图片来源：《材料科学进展》杂志 人工嗅觉系统又称“电子鼻”，是一种让AI学习并分析多个传感器在接触气味分子时所产生的信号模式的技术。尽管它在食品安全、环境污染监测、有害气体检测和疾病诊断等领域潜力巨大，但传统传感器材料在选择性、响应速度和工作条件上仍存在明显局限。
团队将MOF视为突破这些局限的关键。MOF是由金属离子与有机化合物结合而成的多孔材料，能通过其微观孔隙高效吸附气味分子。更妙的是，它们的结构和化学性质可按需定制，因而被认为是下一代传感器材料，即便在室温、低功耗条件下，也能灵敏地“嗅”出各种气味。
值得一提的是，团队借用了人类嗅觉的基本原理来诠释电子鼻技术。人类仅凭数量有限的嗅觉受体，就能分辨出无数种气味，原因在于一种气味会同时激活多种受体，编织出独一无二的信号组合。受这一“组合编码”原理启发，团队系统性地提出了一系列具有不同响应特性的MOF传感器，以及与之配套的基于AI的信号分析策略。
团队将基于MOF的电子鼻技术分为三类：MOF、MOF复合材料和MOF衍生物。MOF是拥有多孔性和可定制框架的基础平台；MOF复合材料与MOF衍生物则有助于提升灵敏度、稳定性和选择性。当它们与机器学习、深度学习等分析技术相结合时，便能对复杂的气味信号进行更为精准的辨识和解读。
团队表示，这项研究弥合了材料研究与基于AI的气味识别研究之间的鸿沟，同时为开发面向特定应用的智能电子鼻绘制出一条清晰的路线图。基于MOF的电子鼻未来有望在疾病诊断等医疗保健、空气质量和工业安全监测、智能农业，乃至自动驾驶汽车与机器人的化学感知等诸多领域大显身手。
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