封面：AI 机器人在监测有害化学物质
CyberDaily：
人形机器人也需要一个
CyberDaily了解到，最近躲过大学的研究人员成功训练出一种电子鼻，为石油检测带来了全新的解决方案，同时该AI电子鼻正在学习像人类一样感知气味，是否感到快乐。
这种电子鼻能够检测空气中的化学物质，通过分析挥发性有机化合物的比例来识别石油的来源。石油作为不同碳氢化合物的混合物，其比例因来源而异。这使得电子鼻在多个领域大显身手，如定位污染土壤的石油泄漏、监测炼油厂环境以及进行油田研究等。该研究成果已发表在《危险材料杂志》上。
地址：https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0304389424024178
与目前用于测量气体混合物成分的复杂设备相比，电子鼻具有显著的优势。它的成本仅为那些复杂设备的二十分之一，低成本使其能够在更广泛的应用场景中发挥作用，包括现场研究。
电子鼻采用了最新技术来检测空气等气体混合物中的挥发性化学物质。它与人的鼻子类似，能够分析整个气味及其所含的所有化合物，并且需要经过训练以识别目标气味。这与串联气相色谱-质谱仪有着明显的不同。
实验室通常使用串联气相色谱-质谱仪通过单独测试混合物的每种成分来确定化学成分，但这种设备价格昂贵且体积庞大，难以在现场使用，比如在环境监测、检测石油污染的土壤或分析生产现场的石油和油藏成分等方面。而电子鼻具有移动性和紧凑性，使得化学分析变得更加便宜和容易。
莫斯科斯科尔科沃科学技术研究所的研究人员及其同事从哈萨克斯坦的三个油田采集了九个含有不同比例挥发性碳氢化合物的轻油和重油样本，提出使用电子鼻来确定石油的成分。较轻的油蒸发较快，在泄漏一段时间后更难检测；较重的油则蒸发缓慢且少量逸入环境，也难以立即确定来源。研究人员将石油样品添加到土壤样品中，并在气体分析仪的气流下放置 30 分钟，然后使用电子鼻分析含有挥发性化合物的空气流。
为了训练电子鼻，研究团队使用了一种名为“Random forest”模型的人工智能系统。该模型的算法通过分析一系列相关决策的影响来得出结果。研究人员调整了来自八个传感器的数据处理，使得电子鼻能够准确识别石油的来源，无论其挥发性如何。此外，即使在采样后 12 小时，部分石油已经蒸发的情况下，电子鼻仍能检测到土壤中的石油。
电子鼻不仅价格便宜，而且便携紧凑，像平装书一样，适用于多种应用场景，如检测土壤中的石油污染、验证炼油厂排放的合规性等。Skoltech 纳米材料实验室的博士研究生 Valery Zaitsev 表示，这种方法可以用于监测油田的油藏生产力，电子鼻将根据气味确定空气中挥发性油化合物的化学性质，甚至还可以帮助识别新油田的准确位置。
研究团队表示，他们将继续在 Skoltech 初创公司进行研究，为各行业提供一种设备和算法，用于监测排放并训练电子鼻执行特定任务。他们的近期目标是将其作为商业产品推向市场。同时，他们还希望教电子鼻像人类一样感知气味，确定气味的愉悦程度等。
这项研究还得到了其他组织的参与，包括哈萨克斯坦的 LN Gumilev 欧亚国立大学、莫斯科的俄罗斯科学院 AV Topchiev 石油化学合成研究所、中国的西安建筑科技大学以及莫斯科的鲍曼莫斯科国立技术大学。
电子鼻的出现为石油检测领域带来了新的希望，它的低成本、便携性和高效性将在未来的环境监测、油田研究等领域发挥重要作用。
引用资料：https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0304389424024178