浪潮解码丨比狗鼻子更灵敏！智能嗅觉传感让气味有了“数字指纹”

钱塘江畔，创新潮涌。当前，人工智能技术日益融入生产生活的方方面面，赋能千行百业。潮新闻推出《浪潮解码》系列报道，看浙江企业如何乘风破浪，为“创新浙江”注入强劲的“AI 动能”。

一直以来，拥有“天然嗅探器”的警犬被人们看作是危险品排查、线索追踪的“王牌”。在安检口，经常能看到它们用鼻子贴着行李来回闻，一旦察觉可疑气味就会停下脚步。但你能想到吗？一台巴掌大的机器，现在只需几秒钟，能比狗鼻子更灵敏、更精准地识别出气味。

在杭州汇馨传感技术有限公司的实验室里，一场关于“气味”的革命正悄然发生——公司研发打造的新一代人工嗅觉传感器，不仅能分辨白酒是酱香还是清香、判断粮食是否新鲜，甚至能从人的呼气里“嗅”出肺癌的早期信号。该项目曾在2023“直通乌镇”全球互联网大赛摘得智能传感专题赛一等奖。

“人的五种感官里，视觉、听觉早已实现数字化，唯有嗅觉和味觉仍长期‘游离’在数字世界之外。我们要做的，就是给‘看不见摸不着’的气味装上‘数字指纹’，让嗅觉从‘靠鼻子闻的主观感受’变成‘精准可算的客观数据’。”在汇馨传感创始人兼首席科学家邬建敏看来，技术上的不断突破不仅带来人类感知世界方式的重构，也将为便利美好的生活持续赋能。

嗅觉传感器正在“闻咖啡豆”。受访者供图

突破“感官盲区”

让气味“可被记录”

“人类的鼻腔内有400多种嗅觉受体，能辨别上万种气味，但这种分辨一定程度上也依赖于主观判断，存在着感官差异。”邬建敏介绍，曾经有一家知名香料公司就遇到过这样的难题——在国内生产、感官师判定质量合格的香料，运到中东后买家却认为“不是想要的味道”。

如今，这样的问题通过“电子鼻”就能够轻松解决。“依托嗅觉传感器代替人类嗅觉，让气味有了更直观的数字化呈现，比如像同一批香料出厂和收货时的数字信号是一样的，通过标准化的体系就可以有效避免争议。”

作为超灵敏电子鼻系统的核心感知模块，石墨烯嗅觉模组很是小巧，搭载的芯片更只有指甲盖大小。邬建敏告诉记者，这些表面点缀着数十个金属基“人工嗅觉受体”、覆盖石墨烯复合纳米材料的芯片正是汇馨传感气味数字化的关键，也是团队耗时多年攻克的“技术壁垒”。

嗅觉模组搭载的芯片。记者 邹宸 摄

“芯片采用了纳米复合材料技术，打造出多样化的人工受体，能精准捕捉空气中微量的气味分子，实现‘ppb级’的检测精度。而当气味分子接触芯片时，不同分子会与不同受体结合，引发芯片电阻变化。”依托列阵传感技术，嗅觉传感器的八个通道会将这种变化转化为独特的“气味指纹图谱”，就像每个人的指纹独一无二，每种气味的“图谱”也绝不重复。与此同时，八个通道分别对应不同类型的气味分子，就像“多个嗅觉细胞”同时闻味，生成丰富的气味信息。

“接下来就是AI的工作了。先前我们通过海量样本去训练AI大模型，让模型‘记住’每种气味的图谱特征，当未知样本进入系统，AI能快速比对数据库给出判断结果。”邬建敏表示，团队搭建的云边协同系统，可在设备端快速采集数据，再通过云端的大数据模型优化识别精度。而目前，这套技术已实现“ppb级”的检测精度——即便是空气中含量极低的有毒气体、疾病代谢物，也能被精准捕捉。

新一代人工嗅觉传感平台运行流程。受访者供图

更关键的是，它能突破人类感官的局限。比如，无色无味的甲醛、臭氧，人类无法察觉，但传感器能实时报警；酒类的“清香型”“酱香型”细分风味，未经训练的人难以区分，传感器却能给出量化的风味指标。

从“健康守护”到“品质把控”

智能嗅觉重塑多场景体验

人工智能和机器人产业的飞速发展，让智能嗅觉产业走上了发展的快车道，在气味数字化、气味分析、呼气诊断等领域大放异彩，更通过一个个具体场景走进人们的生活当中。

“传统肺癌检测依赖CT、穿刺，不仅有辐射，还难以发现早期病灶。”邬建敏介绍，团队与浙大系医院合作，通过石墨烯电子鼻平台的呼吸指纹图谱建立了精准的诊断模型。“患者只需对着设备呼气就能完成无创检测，单次检测仅需5分钟，模型可快速区分健康人群与高危肺结节患者，并进一步分类肺癌亚型，为临床治疗提供精准依据。”

气味指纹图谱。受访者供图

依托非侵入式疾病检测技术，同样受益的还有消化系统疾病患者。“针对幽门螺旋杆菌感染，传统检测需要服用同位素标记的尿素，而最新技术通过自然呼气即可判断，且AUC值（模型准确性指标）达0.97，避免了同位素对孕妇、儿童等特殊人群的潜在影响。”

此外，电子鼻系统还能用于呼吸道炎症和慢阻肺非侵入式的快速判别以及细菌和病毒性呼吸道感染的快速区分。“我们团队还计划打造适配手机的嗅觉传感器。到那时，手机不仅能拍照、打电话，还能‘闻’出口气中的健康隐患。”

在食品行业，“品质焦虑”因这项技术得到缓解。在某白酒企业的车间，嗅觉传感器取代了部分人工感官师的工作——每一批基酒出厂前，都会经过传感器检测，不仅能判断香型，还能识别是否存在“杂味”，避免因原料、发酵环境变化导致的品质波动。

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在粮食安全领域更破解了传统检测的 “滞后难题”。“粮食霉变是个‘隐形杀手’，肉眼看到霉点时，霉菌孢子已经扩散，整批粮食都可能受污染，尤其是黄曲霉素，对人体危害极大。”邬建敏表示，嗅觉传感器则可实现粮食霉变、粮食病虫害等检测，还能对粮食新陈程度、品质进行判别。

公共安全领域也少不了这项技术的身影。咪酯、右美沙芬等新型毒品，即便伪装成普通药品，其独特的气味图谱也能被搭载“嗅觉模组”的智能传感器捕捉到。“我们还在开发无人机载传感器，今后无人机不仅能巡检化工园区，还能‘闻’出气体泄漏，保障生产安全。”

汇馨传感摘得2023“直通乌镇”全球互联网大赛智能传感专题赛一等奖。受访者供图

值得一提的是，此前汇馨传感凭借“新一代人工嗅觉传感器”项目曾在2023“直通乌镇”全球互联网大赛摘得智能传感专题赛一等奖。“这两年，我们不断迭代传感器芯片，提高稳定性和成熟度，还配套开发了针对不同行业的气味分析设备和软件，全链条研发及生产能力趋向成熟。”

“未来，我们希望联合医院、家电企业、消费电子厂商、农业基地等更多力量，构建一个‘嗅觉数字化生态’——医院提供临床数据，优化医疗模型；家电企业将传感器融入产品，拓展应用场景；农业基地提供作物数据，完善智慧农业方案。让‘电子鼻’钻进冰箱、守在医院、装进手机，惠及更多人的生活。”