Première scientifique: un robot de l’Université de Tel-Aviv réussit à « sentir » des odeurs grâce à un capteur biologique

ben maoz neta shvil

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La doctorante Neta Shvil de l’Ecole des neurosciences de l’Université de Tel-Aviv, a réussi à développer un robot dont la sensibilité aux odeurs est 10 000 fois supérieure à celle des appareils électroniques existants, en connectant un capteur biologique à un système électronique, et en décryptant les signaux électriques obtenus à l’aide d’un algorithme d’apprentissage automatique. Les chercheurs estiment qu’il sera possible d’utiliser cette technologie dans l’avenir pour détecter, entre autres, les explosifs, les drogues, et même les aliments détériorés et les maladies.
Les résultats de cette percée biologique et technologique, réalisée sous la direction du Dr. Ben Maoz de la Faculté d’ingénierie de l’Université de Tel-Aviv, et des Prof. Yossi Yovel et Amir Ayali de l’Ecole de zoologie, tous également chercheurs à l’Ecole des neurosciences, ont été publiés dans la prestigieuse revue Biosensor and Bioelectronics.

«La technologie ne peut pas rivaliser avec des millions d’années d’évolution»

« Il y a certains domaines où la technologie ne peut pas rivaliser avec des millions d’années d’évolution », expliquent le Dr. Maoz et le Prof. Ayalu. « Les systèmes biologiques sont extrêment sensibles. L’un des domaines où nous sommes particulièrement en retard sur le monde animal est celui de la perception des odeurs. On peut en voir un bon exemple dans les aéroports. Lorsque nous voyageons à l’étranger, nous passons sous un portique de détection magnétique qui coûte des millions de dollars, capable de détecter les objets métalliques que nous transportons. Mais pour vérifier si un passager fait passer de la drogue en contrebande, on amène un chien pour le renifler. Dans le monde animal, les insectes excellent dans la réception et le traitement des signaux sensoriels. Un moustique, par exemple, sait détecter une différence de 0,01 % du niveau de dioxyde de carbone dans l’air. Nous sommes aujourd’hui loin de produire des capteurs dont les capacités se rapprochent de ces aptitudes ».

Robot senteur Les chercheurs expliquent qu’en règle générale, nos organes sensoriels, tels que les yeux, les oreilles et le nez, comme ceux de tous les autres animaux, utilisent des récepteurs qui identifient les différents signaux et les distinguent entre eux. Puis, dans une deuxième étape, l’organe sensoriel traduit ces résultats en signaux électriques, que le cerveau décode comme des informations. Le défi dans le domaine des biocapteurs, est de réussir à connecter un organe sensitif, comme le nez, à un système électronique qui saura décoder les signaux électriques reçus par les récepteurs.

Une sensibilité 10 000 fois plus élevée que celle des appareils utilisés aujourd’hui

« Nous avons connecté un capteur biologique, en l’occurrence l’antenne d’une sauterelle, à un système électronique, pour créer un système biohybride, et lui avons fait sentir différentes odeurs tout en mesurant l’activité électrique qu’elles éveillent », ajoute le Prof. Yovel. « Ce système nous a permis d’identifier chaque odeur à partir de l’organe sensoriel de l’insecte. Dans la deuxième étape, nous avons classifié ces différentes odeurs en utilisant un algorithme d’apprentissage automatique, pour créer une « bibliothèque » d’odeurs. Dans notre étude, nous avons pu caractériser 8 odeurs, comme le géranium, le citron et le massepain, d’une manière qui nous a permis de les différencier les unes des autres. Par la suite nous avons continué d’identifier toutes sortes d’autres odeurs différentes, comme par exemple divers types de whisky écossais. La comparaison avec des appareils de mesure standard a montré que la sensibilité du capteur biologique de notre système est d’environ 10 000 fois plus élevée que celle des appareils utilisés aujourd’hui ».

« La nature est beaucoup plus avancée que nous, cela vaut donc la peine de l’utiliser », conclut le Dr. Maoz. « Certains animaux ont des capacités étonnantes pour identifier les explosifs et les drogues, et un robot avec un capteur biologique pourrait nous aider à préserver des vies humaines et à identifier les délinquants d’une manière qui n’est pas pensable aujourd’hui. De plus, le principe que nous avons présenté peut être appliqué à d’autres sens, tels que l’ouïe, la vue et le toucher. Il y a des animaux qui savent détecter les maladies et d’autres qui savent ressentir les tremblements de terre. Les possibilités sont illimitées ».

Dans l’avenir, les chercheurs prévoient d’intégrer au robot des capacités d’orientation qui lui permettront de localiser d’abord la source de l’odeur, puis son type .

www.ami-universite-telaviv.com
Photos:
1. Le Dr. Ben Maoz et Neta Shvil.
2. Le robot mis au point à l’Université de Tel-Aviv.
(Crédit: Université de Tel-Aviv)

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