イスラエルの科学者が昆虫と機械を融合させて匂いを作り出す

空港の犬よ、頭を下げろ：テルアビブの科学者が概念実証でバッタのバイオメカを作成

テルアビブ大学の研究者は、最先端のエレクトロニクスと AI を、数億年前に遡る「テクノロジー」と融合させることにより、おそらく世界で最も敏感な匂い識別装置、バッタアンテナを開発しました。 （親愛なる読者の皆さん、リラックスしてください。この物語ではイナゴは生き残ります。）

バッタの触覚をベースにしたバイオメカニカル嗅覚ロボットの概念実証発明は、先週、権威ある学術誌「バイオセンサーズ・アンド・バイオエレクトロニクス」に掲載された。

「匂いボット」は、より先進的な空港で、荷物や身体にあるマリファナなどの密輸品を検出するために使用されています。 ヨッシ・ヨベル教授、ベン・マオズ博士とチームが指摘するように、人工技術はいまだ何百万年もの進化に匹敵できないため、より先進的な空港でも犬が使われている。 まだそれはできないが、テルアビブ大学の科学者たちはバッタの高度な嗅覚を利用して、この概念をさらに発展させた。

昆虫は約5億年前に出現し始め、時間をかけて並外れた能力を発達させてきました。 私たちの友人である蚊は、二酸化炭素濃度の 0.01 パーセントの違いを感知することができ、それが潜在的な食事、つまり動物が CO2 を吐き出す方向に導くのに役立ちます。 研究チームによると、人類はそのような機能を備えた人工センサーを製造する段階には至っていないという。

なぜ、自分たちの権利について叫ぶファンが少ない蚊やゴキブリではなく、イナゴを選ぶのでしょうか？ イナゴは広範囲の匂いを識別できることが知られているとマオズ氏は述べ、共著者でこの昆虫の専門家であるアミール・アヤラ教授はそれが適切な出発点であると考えたと付け加えた。

つまり、イスラエルのサバクトビバッタは触角を使って匂いを嗅ぐのです。 鍵となるのは、その生物学的センサーを、電気信号を受信して​​解読できる人工システムに接続することだ。研究チームはこれを、匂い分析ソフトウェアを備えた「単純な電気アンテナグラム技術」と呼んでいる。 彼らのバイオメカ嗅覚ボットは、一般的に使用されている電子「匂い」装置よりも10,000倍感度が高いと研究チームは述べている。

簡易アンテナアンテナ技術とは何ですか? 「すべての生物の体内の情報は電気インパルスによって伝達されます。 私たちの感覚器官は、さまざまな種類の環境刺激（匂い分子など）を電気信号に変換します」とマオズ氏は説明します。 「電気アンテナグラム技術により、特定の嗅覚信号（特定の臭気物質）に応答して昆虫のアンテナによって生成される信号を「読み取る」ことができます。 これらの信号は、識別のために機械学習アルゴリズムに供給され、位置特定のためにロボットに供給されます。」

機械を教えるには、アンテナを技術に接続し、さまざまな匂いにさらしながら、それぞれの匂いが引き起こす生体電気活動を測定する必要があった、とヨベル氏は言う。

「このシステムにより、昆虫の主要な感覚器官のレベルでそれぞれの匂いを検出できるようになりました。 次に、第 2 ステップとして、機械学習を使用して匂いの「ライブラリ」を作成しました」と彼は説明します。

このようにして、彼らは、ゼラニウム、レモン、マジパンなどの 8 つの匂いに対するアンテナの知覚を特徴付けることができました。 「実際、実験終了後も、さまざまなタイプのスコッチウイスキーなど、さらに異なる珍しい匂いを特定し続けました。 標準的な測定装置と比較したところ、私たちのシステムにおける昆虫の鼻の感度は、現在使用されている装置よりも約 10,000 倍高いことがわかりました」とヨベル氏は述べています。

結果として得られた装置は、臭気物質の濃度に関係なく、少なくともこれら 8 つの純粋な臭気と、異なる臭気物質の 2 つの混合物を区別できると研究チームは述べています。

8つの匂いを識別する能力は役に立たないと思われます。 しかし、その数字はバグボットの訓練プロセスの産物にすぎないとマオズ氏は説明する。

「ほとんどの電子探知装置は特定の分子（つまり特定の匂い）に敏感です」と彼は言います。 「私たちは生物学的な鼻を使用しているため、特定の分子に（ほぼ）制限されません。 私たちは数十の臭気に対する独特の反応を確認することができました。」 しかし、8 番目の理由は、特定の匂い (どの匂いがどの物質に属するか) を認識するシステムのトレーニングには時間がかかるためです。 任意の匂いを検出できるように嗅ぎ手を訓練することができ、この場合は 8 つを選択しました。 マジパン密輸業者よ、警戒してください。