• 范志勇教授的团队将纳米管传感器阵列集成到芯片上，每个芯片最多可集成 10,000 个气体传感器。
  • 仿生嗅觉芯片（BOC）在复杂混合物中对 24 种不同气味表现出卓越的灵敏度和区分能力。

在一项突破性成就中，香港科技大学的工程师推出了仿生嗅觉芯片（BOC），开创了气味检测技术的新纪元。这些芯片模拟人类嗅觉，具有卓越的灵敏度和区分能力，彻底改变了气味分析，并为创新应用打开了大门。

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克服人工嗅觉的挑战

香港科技大学工程学院的一个团队成功解决了制造配备高性能气体传感器阵列的人工嗅觉传感器的长期挑战。他们的突破性成果是仿生嗅觉芯片（BOC），该芯片将纳米管传感器阵列集成到纳米多孔基底上，每个芯片最多可容纳 10,000 个气体传感器。这种配置紧密地模仿了人类和动物的嗅觉机制。

几十年来，全球的研究人员一直致力于开发人工嗅觉和电子鼻（e-noses），以复制生物嗅觉系统复杂的工作原理，特别是在辨别复杂气味混合物方面。然而，重大障碍阻碍了进展，主要涉及小型化以及提高识别能力，以准确识别复杂气味混合物中的气体种类和浓度。

多方面的应用以及与机器人技术的集成

为了解决这些挑战，范志勇教授领导的研究团队（隶属于香港科技大学电子与计算机工程系以及化学与生物工程系）设计了一种工程化的材料成分梯度，能够将多种传感器集成到一个小型纳米结构芯片上。通过集成人工智能，他们的仿生嗅觉芯片对各种气体表现出卓越的灵敏度，并能有效区分混合气体并识别 24 种不同的气味。为了扩大嗅觉芯片的应用，该团队还将它们与机器狗上的视觉传感器集成，创建了一个混合嗅觉和视觉系统，能够准确识别隐藏隔间中的物体。

仿生嗅觉芯片的发展有望增强在食品、环境监测、医疗诊断和工业过程控制等领域的现有应用，同时为智能系统（如用于安全巡逻和救援行动的高级机器人和便携式智能设备）开辟新的可能性。

例如，在实时监控和质量控制应用中，仿生嗅觉芯片可以检测和分析与不同工业过程阶段相关的特定气味或挥发性化合物，以确保安全，在环境监测中识别异常或有害气体，并精确定位管道泄漏以便及时修复。

这项技术进步标志着气味数字化的重大突破，类似于现代成像传感技术促进视觉信息数字化普及。尽管视觉信息已经取得了实质性进展，但由于缺乏先进的气味传感器，基于气味的信息一直滞后。范教授团队的工作为开发仿生气味传感器铺平了道路，这些传感器具有广泛采用的巨大潜力，类似于智能手机和便携式电子产品中微型摄像头的普及，最终将丰富人们的生活。

展望未来，范教授预见仿生工程将取得进一步进展，生物相容性材料可能会使嗅觉芯片集成到人体上。这一创新可以检测通常无法察觉的气味，并监测呼吸和皮肤散发的挥发性有机分子异常，为潜在疾病提供早期预警。