Разработка универсального газоаналитического устройства вида «электронный нос» для обнаружения газов и оцифровки запахов.

Способность человека различать и идентифицировать разнообразные запахи является ценным эволюционным приобретением, позволяющим оперативно распознавать различные химические соединения в окружающей среде. Вместе с тем, прогресс в области электроники, сенсорных технологий и искусственного интеллекта открывает возможность создания аналитических устройств, превосходящих человеческое обоняние по чувствительности, избирательности и скорости анализа. Разработка таких устройств, получивших название «электронный нос», является актуальной задачей, имеющей множество потенциальных применений в самых разных областях - от экологического мониторинга до контроля качества продуктов питания, медицинской диагностики и систем безопасности. Существующие решения, как правило, узкоспециализированы и не могут обеспечить комплексное решение задач по обнаружению широкого спектра химических соединений, и зачастую отличаются высокой стоимостью и сложностью в использовании. Предлагаемый проект направлен на разработку универсального газоаналитического устройства сочетающего мультисенсорный подход, системы искусственного интеллекта и механизмы адаптации для распознавания различных запахов, газов или паров, а также возможность их цифровой передачи. Работа по проекту можно разделить на следующие этапы: 1. Разработка мультисенсорной системы на основе полупроводниковых газовых сенсоров хеморезистивного типа с адаптивными механизмами для повышения чувствительности к изменениям в атмосфере. 2. Создание электронной схемы, состоящей из аналоговой и цифровой части, для считывания, оцифровки и передачи сигналов с сенсорной системы. 3. Разработка программного обеспечения с использованием искусственных нейронных сетей для идентификации газов и запахов по их цифровым кодам. 4. Создание запахо-генерирующей установки на основе дозирующих перистальтических насосов и барботёров с пахучими образцами для синтеза запахов и обучения нейронных сетей распознаванию. 5. Разработка методики и программы для «закольцованного» самообучения нейронной сети для идентификации запахов с обратной связью в виде запахо-генерирующей установки. 5. Проведение экспериментальных исследований по идентификации различных газов, паров летучих соединений и запахов, в том числе для решения актуальных задач, таких как обнаружение утечек газа, контроль качества продуктов, обнаружение ситуаций близких возгоранию в результате нагрева материалов таких как бумага, пластик, ткань, изоляция проводом и т.д. 6. Оценка качества атмосферы путём сравнения с эталонным (увлажнённым синтетическим воздухом) таких параметров как фон посторонних запахов, влажности, наличию взвешенных частиц. Практическая значимость: Разработанное в рамках проекта устройство "электронный нос" с системой искусственного интеллекта для распознавания газов и запахов будет иметь широкое практическое применение. Оно позволит решать задачи экологического мониторинга, контроля качества пищевых продуктов, обнаружения утечек бытового газа, распознавания запаха нагрева различных материалов для предотвращения их возгорания, Принципиальной научной новизной проекта является разработка оригинальной аналоговой схемы, реализующей адаптивную компенсацию изменений базовой атмосферы, что позволит повысить чувствительность и селективность мультисенсорной системы. Кроме того, планируется разработать методику автоматического само-обучения искусственной нейронной сети с использованием запаха-генерирующей установки, что обеспечит высокую точность идентификации и генерацию запахов в дальнейшем. В проекте также планируется решение задачи цифровой передачи ольфакторной информации на расстояние, что открывает новые возможности в области дополненной реальности, удалённого мониторинга и телекоммуникаций.