香港科技大学11月7日举办业界交流日,展示涵盖四个领域的31项创新发明。其中,科大电子计算机工程学系范智勇教授及其研究团队以半导体技术制成「仿生纳米电子鼻晶片」,利用人工智能的机器学习后可识别多种气体及气味,相比传统气体侦测仪器每款只能侦测一种气体,「电子鼻」每一块晶片可侦测多款气体,且成本更低,耗电量更是传统装置千分之一。
「电子鼻」尺寸小至2平方毫米,大小与指甲相若,由上万个气体感应器组合,可侦测多种挥发性气味,包括可致癌的甲醛、具刺激性的甲苯及丙酮,亦可侦测易燃气体氢气及常见空气污染物二氧化氮等。团队採用新的半导体物料结构制成晶片,侦测到各种气体时会得出不同数据,再藉由机器学习让其辨认。透过人工智能训练,即使空间内同时存在多种气味,「电子鼻」亦能一一分辨,准确度高达95%。
目前的传统气体侦测技术检验室内空气质素,一般需要派员实地採样多个空气样本,再带到实验室检测,仪器成本高达70万元以上,即使是手提式气体侦测仪器每部亦需五位数。相比之下,「电子鼻」除了辨识能力高外,物料成本更只需要两位数至三位数,便可侦测1,000至3,000平方呎范围内气体。在如此理想的价钱条件下,大大提升了产品的应用方向。
应用场景方面,研究人员表示除了办公室亦可用于工业场景,「工厂比较多爆炸性气体,例如一些实验室会用较高浓度的工业用酒精清洗量杯」,酒精具挥发性,吸入过多对人体有害。产品目前已进入商品化阶段,现时已批量生产,有本港甲级写字楼即将採用。
至于未来计划方面,团队最新研究成果是将「电子鼻」配合「机械狗」使用,透过人工智能等技术,让「机械狗」自动追踪气味来源。该技术若能成功应用,将有助人类寻找有害气体来源,减轻意外风险,更能保障一些高危职业工作者的安全。
笔者认为,「电子鼻」的创新及实用性非常广泛,主要受惠于其价廉物美的制作成本,能应用至多个场所。例如在住所、餐厅安装了侦测煤气的晶片,相信能大大减低因煤气洩漏而造成意外的风险;或是在酒店房间安装侦测煤炭、烟草气味的晶片,在发现时及时通知管理人员,能避免住客轻生或违例吸烟等。甚至更天马行空地想像,在创新科技突飞勐进的时代,晶片在未来取代缉毒犬的工作,提升执法人员工作效率也不是不可能的。
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