La sensibilidad es 10.000 veces mayor que la de los dispositivos electrónicos existentes
Un nuevo desarrollo tecnológico de la Universidad de Tel Aviv (TAU) ha hecho posible que un robot huela usando un sensor biológico. El sensor envía señales eléctricas como respuesta a la presencia de un olor cercano, que el robot puede detectar e interpretar.
En este nuevo estudio, los investigadores conectaron con éxito el sensor biológico a un sistema electrónico y, utilizando un algoritmo de aprendizaje automático, pudieron identificar olores con un nivel de sensibilidad 10.000 veces mayor que el de un dispositivo electrónico de uso común. Los investigadores creen que esta tecnología puede usarse en el futuro para identificar explosivos, drogas, enfermedades y más.
La investigación fue dirigida por la estudiante de doctorado Neta Shvil de la Escuela de Neurociencia Sagol de TAU, el Dr. Ben Maoz de la Facultad de Ingeniería Fleischman y la Escuela de Neurociencia Sagol de TAU, y los profesores Yossi Yovel y Amir Ayali de la Escuela de Zoología y la Escuela de Neurociencia Sagol de TAU. Los resultados del estudio se publicarán el 1 de febrero de 2023 en la revista Biosensor and Bioelectronics.
“Las tecnologías creadas por el hombre todavía no pueden competir con millones de años de evolución”, explican el Dr. Maoz y el profesor Ayali. “Un área en la que estamos particularmente rezagados con respecto al mundo animal es la percepción del olfato. Un ejemplo de esto lo podemos encontrar en el aeropuerto, donde pasamos por un magnetómetro que cuesta millones de dólares y puede detectar si llevamos algún dispositivo metálico. Pero cuando quieren comprobar si un pasajero está traficando drogas, traen un perro para que lo olfatee. En el mundo animal, los insectos sobresalen en la recepción y procesamiento de señales sensoriales. Un mosquito, por ejemplo, puede detectar una diferencia de 0,01% en el nivel de dióxido de carbono en el aire. Hoy, estamos lejos de producir sensores cuyas capacidades se acerquen a las de los insectos”.
Los investigadores señalan que, en general, nuestros órganos sensoriales, como el ojo, el oído y la nariz, así como los de todos los demás animales, utilizan receptores que identifican y distinguen entre diferentes señales. Luego, el órgano sensorial traduce estos hallazgos en señales eléctricas, que el cerebro decodifica como información. El reto de los biosensores está en la conexión de un órgano sensorial, como la nariz, a un sistema electrónico que sepa decodificar las señales eléctricas que recibe de los receptores.
“Conectamos el sensor biológico y lo dejamos oler diferentes olores mientras medimos la actividad eléctrica que inducía cada olor”, dice el profesor Yovel. “El sistema nos permitió detectar cada olor a nivel del órgano sensorial primario del insecto. Luego, en el segundo paso, usamos el aprendizaje automático para crear una "biblioteca" de olores".
“En el estudio pudimos caracterizar ocho olores, como geranio, limón y mazapán, de manera que nos permitió saber cuando se presentaba el olor a limón o mazapán. De hecho, después de que terminó el experimento, continuamos identificando olores diferentes e inusuales adicionales, como varios tipos de whisky escocés. Una comparación con los dispositivos de medición estándar mostró que la sensibilidad de la nariz del insecto en nuestro sistema es unas 10.000 veces mayor que la de los dispositivos que se utilizan hoy en día”.
“La naturaleza es mucho más avanzada que nosotros, por lo que debemos usarla”, concluye el Dr. Maoz. “El principio que hemos demostrado se puede usar y aplicar a otros sentidos, como la vista y el tacto. Por ejemplo, algunos animales tienen habilidades asombrosas para detectar explosivos o drogas; la creación de un robot con nariz biológica podría ayudarnos a preservar la vida humana e identificar a los delincuentes de una manera que hoy no es posible. Algunos animales saben cómo detectar enfermedades. Otros pueden sentir los terremotos. El cielo es el límite."
En el trabajo futuro, los investigadores planean darle al robot la capacidad de navegación para permitirle localizar la fuente del olor y, más tarde, su identidad.
