Após anos de tentativas, o nariz eletrônico finalmente está fazendo grandes progressos na detecção de odores, quase tão bem quanto seu equivalente humano. Essa é a conclusão de uma revisão científica sobre o desenvolvimento de chips neuromórficos de percepção olfativa (NOPCs), publicada na revista Nature Reviews Electrical Engineering .

A evolução aperfeiçoou o nariz humano ao longo de milhões de anos. Este poderoso órgão sensorial, embora não seja o melhor do reino animal, ainda consegue detectar cerca de um trilhão de odores. A busca por desenvolver narizes eletrônicos com capacidades semelhantes às do nariz humano para aplicações como segurança, robótica e diagnósticos médicos tem se mostrado notoriamente difícil. Por isso, os cientistas têm se voltado cada vez mais para a computação neuromórfica, que envolve o desenvolvimento de software e hardware que imitam a estrutura e a função do nariz humano.

Nesta revisão, uma equipe de cientistas da China destaca alguns dos principais avanços no desenvolvimento de chips de detecção olfativa. O artigo concentra-se principalmente em sensores de gás , pois estes são componentes essenciais do sistema de nariz eletrônico . Eles devem detectar fisicamente as moléculas de odor e convertê-las em sinais elétricos.

No entanto, uma das principais desvantagens dos sistemas atuais é que, muitas vezes, eles não conseguem detectar odores sutis. Além disso, há uma demanda crescente por narizes eletrônicos mais rápidos e potentes para monitorar a poluição do ar, verificar a segurança alimentar em tempo real e para diagnósticos médicos não invasivos (como "detectar doenças pelo olfato").

A revisão destaca como os cientistas estão superando essas limitações com chips que imitam a eficiência do cérebro. Por exemplo, eles estão projetando chips que apresentam memristores e redes neurais de pulsos (SNNs).

Os memristores são componentes eletrônicos capazes de armazenar e processar informações simultaneamente, como uma sinapse cerebral, enquanto as redes neurais artificiais (SNNs) imitam a forma como os neurônios enviam informações por meio de breves impulsos elétricos. Ao integrar esses dois elementos bioinspirados, pesquisadores estão construindo narizes eletrônicos autônomos e de baixo consumo de energia que conseguem detectar e distinguir odores que os sistemas mais antigos não conseguem.

O avanço mais importante foi fazer com que os chips funcionassem como pequenos cérebros eficientes. Os pesquisadores conseguiram isso ao integrar sensores, memória e poder de processamento em um único chip . Isso resolveu o antigo problema do desperdício de energia e permite que os narizes eletrônicos consumam muito menos energia. Fundamentalmente, esse design bioinspirado confere ao sistema a capacidade de aprender um novo cheiro a partir de uma única amostra e de distinguir odores complexos (como misturas de gases) que confundem os narizes eletrônicos tradicionais.

"Ao se inspirarem no olfato biológico e integrarem micro e nanoeletrônica com tecnologias de IA, esses chips oferecem uma solução promissora para alcançar a percepção, o aprendizado e o reconhecimento de odores em tempo real, superando as limitações dos sensores de gás tradicionais", escreveram os pesquisadores.

De acordo com a análise , ainda existem desafios importantes no desenvolvimento desses chips para produtos comerciais. Entre eles, estão a superação da deriva do sensor, que causa a perda de precisão após semanas e meses, e a garantia de que o hardware neuromórfico permaneça estável e confiável por anos.