近日，英特爾研究院和康奈爾大學(xué)于《自然-機(jī)器智能》雜志共同發(fā)表一篇論文，探討了神經(jīng)計(jì)算用于辨別爆炸物和毒品等氣味。

據(jù)了解，英特爾神經(jīng)擬態(tài)測(cè)試芯片Loihi展示了學(xué)習(xí)并識(shí)別10種有害化學(xué)物質(zhì)的能力，甚至是在有噪音和遮擋的情況下。研究還表明，神經(jīng)擬態(tài)芯片的自我學(xué)習(xí)能力、低能耗特性、“仿人腦”結(jié)構(gòu)以及神經(jīng)科學(xué)的衍生算法可以創(chuàng)造一個(gè)“電子鼻”系統(tǒng)，它在真實(shí)情境下識(shí)別氣味比傳統(tǒng)解決方案要有效得多。

具體來(lái)說(shuō)，我們?nèi)祟?lèi)的識(shí)別氣味過(guò)程是這樣的，如果你拿起一個(gè)葡萄柚聞一聞，水果分子就會(huì)刺激鼻腔內(nèi)的嗅覺(jué)細(xì)胞。鼻腔內(nèi)的細(xì)胞會(huì)立即向你的大腦嗅覺(jué)系統(tǒng)發(fā)送信號(hào)，一組相互連接的神經(jīng)元中的電脈沖就會(huì)在這個(gè)嗅覺(jué)系統(tǒng)中產(chǎn)生嗅覺(jué)。無(wú)論聞到的是葡萄柚、玫瑰還是有害氣體，你大腦中的神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)都會(huì)產(chǎn)生該物體特有的感覺(jué)。同樣，你的視覺(jué)和聽(tīng)覺(jué)、回憶、情緒和決策都有各自的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，它們都以特定的方式進(jìn)行計(jì)算。

而對(duì)于計(jì)算機(jī)芯片，Imam和他的團(tuán)隊(duì)采用了一個(gè)由72個(gè)化學(xué)傳感器活動(dòng)組成的數(shù)據(jù)集，可對(duì)一個(gè)風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)中循環(huán)的10種氣體物質(zhì)(氣味)作出反應(yīng)。傳感器對(duì)各種氣味的反應(yīng)被傳送至Loihi，由其芯片電路對(duì)嗅覺(jué)背后的大腦電路進(jìn)行模擬。

這樣Loihi芯片迅速掌握了10種氣味各自的神經(jīng)表征，其中包括丙酮、氨和甲烷，即使有強(qiáng)烈的環(huán)境干擾也能識(shí)別出這些氣味。據(jù)介紹，雖然你家中的煙霧和一氧化碳探測(cè)器能使用傳感器來(lái)探測(cè)氣味，但它們無(wú)法對(duì)各種氣味進(jìn)行區(qū)分;雖然它們一旦探測(cè)到空氣中的有害分子時(shí)會(huì)發(fā)出警報(bào)，卻無(wú)法對(duì)其進(jìn)行智能分類(lèi)。

該研究團(tuán)隊(duì)還解讀了這類(lèi)技術(shù)的潛在應(yīng)用范圍，包括醫(yī)學(xué)診斷，比如患有某些疾病的病人會(huì)散發(fā)特定氣味，為基于神經(jīng)擬態(tài)的化學(xué)感應(yīng)在醫(yī)學(xué)診斷中的應(yīng)用提供了可能;比如工廠質(zhì)控，內(nèi)置神經(jīng)擬態(tài)芯片的機(jī)器人可以在工廠各處移動(dòng)，識(shí)別有害化學(xué)物質(zhì)并進(jìn)行精準(zhǔn)定位，從而快速有效消除有害物質(zhì)。未來(lái)還可以應(yīng)用到國(guó)防安全、環(huán)境監(jiān)測(cè)、智能家居設(shè)備等場(chǎng)景。