人們都知道，警犬之所以能協(xié)助公安人員破案，是因為其嗅覺特別靈敏。許多哺乳動物的鼻腔內(nèi)壁上雖然只有大約1000個嗅覺傳感器，但它卻能辨別出種類達數(shù)以千計的不同氣味，這曾經(jīng)一直使科學(xué)家們困惑不解?？茖W(xué)家最近通過利用鼠類進行的實驗發(fā)現(xiàn)，哺乳動物不是利用一個味覺傳感器來感知一種氣味，而是用多個傳感器組合起來共同對某種氣味進行“探測”。每一種不同的組合感知一種不同的氣味。由于組合方式多種多樣，因此動物能辨別大量不同的氣味，這一過程就好比是用字母進行不同的組合，可以構(gòu)成大量的單詞。幾年前，科學(xué)家還曾鑒定出一個家族受體基因，認為它與氣味的識別功能有關(guān)，后來它被證實就是哺乳動物的氣味受體。一般而言，在動物的鼻子中，特定受體的表達能夠刺激其嗅覺系統(tǒng)神經(jīng)元對特定氣味的識別。這一探索大腦氣味識別奧秘的研究結(jié)果也為進一步深入研究掃除了障礙。

對于人類來說，嗅覺已經(jīng)退化，遠遠遜色于大多數(shù)哺乳動物。不過，最近澳大利亞卻發(fā)現(xiàn)了一位名叫羅德雷的奇人，他的鼻子的嗅覺比普通人的要靈敏25000倍，比一只訓(xùn)練有素的警犬的鼻子的嗅覺還要強2倍。羅德雷今年只有23歲，經(jīng)醫(yī)生確診為輕度低能兒，但嗅覺特別靈敏，有人曾將一瓶打開蓋的花生醬放在10英里遠的地方，他竟能循著氣味找到它。1994年，當他通過嗅到離家8英里遠的怪異氣味，幫助警察發(fā)現(xiàn)一具掩埋在地下的尸體后，就被警方聘請擔任“編外警員”，利用他特殊的本領(lǐng)來專門從事物證搜尋工作。在五年多時間里，羅德雷一共參與了警方124次現(xiàn)場偵查，每次他都旗開得勝，成功地幫助警察抓回了逃跑的罪犯，找到失蹤的兒童，查出了殺人犯藏匿尸體之處。

然而，目前世界上發(fā)現(xiàn)的具有這種特殊嗅覺的畢竟只有羅德雷一人，而且還沒有人能說清是什么原因使他具有此等超常的能力。因此，人類如果打算提高嗅覺能力，就只有依靠現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展了。當前，計算機技術(shù)在產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用極大地促進了生產(chǎn)力的發(fā)展，并開創(chuàng)了產(chǎn)業(yè)技術(shù)革命的新時期。今天的工業(yè)計算機已經(jīng)能夠替代人的大腦以及多個功能器官，從事計算、檢驗、測試、裝配和自動化控制等操作程序，不僅緩解了人的勞動強度，也使生產(chǎn)效率得到成倍提高，有關(guān)利用計算機替代人的鼻子進行識別氣味的研究工作，也在世界各國積極開展。

人體嗅覺器官識別氣味是一個很復(fù)雜的生理反應(yīng)過程。自然界氣味的種類成千上萬，甚至專門從事氣味識別工作的專業(yè)人員也常常出現(xiàn)識別錯誤，而計算機要模擬人的嗅覺器官則更加困難。計算機要完成這一任務(wù)需要解決兩項關(guān)鍵技術(shù)：一是搞清不同氣味的全部分子結(jié)構(gòu)和組合，并將其數(shù)字化；二是開發(fā)高靈敏度的氣味傳感器。舉例說，啤酒的氣味由700多種不同的分子組成。科技人員要為啤酒生產(chǎn)行業(yè)的產(chǎn)品質(zhì)量檢驗工序開發(fā)計算機氣味識別系統(tǒng)，就必須搞清700多種氣味分子的結(jié)構(gòu)和組合、合格產(chǎn)品以及不合格產(chǎn)品的分子特性，并將其數(shù)字化后儲存在計算機里；高分辨率的氣味傳感器可將采集到的產(chǎn)品氣味傳給計算機分析比較，最后由計算機作出質(zhì)量鑒定。大部分食品生產(chǎn)行業(yè)均可使用該技術(shù)實施質(zhì)量管理。

科學(xué)家已經(jīng)在實踐中發(fā)現(xiàn)一些材料具有對氣味非常敏感的功能。例如，把二氧化錫及少量氯化鈀研細、成型，在高溫下燒結(jié)成多孔性的半導(dǎo)體陶瓷小片，把它裝在一個小棍的頭部構(gòu)成探頭或安放在絕緣片上形成薄膜，就具有很強的吸附氣體的本領(lǐng)。這個半導(dǎo)體陶瓷探頭表面吸附有氧的分子，當探頭靠近某一區(qū)域時，若該處有易燃易爆氣體，如一氧化碳等，便容易與探頭上吸附的氧結(jié)合。半導(dǎo)體表面的氧少了，電阻值就會發(fā)生變化。這個變化經(jīng)放大器放大，就明顯地顯示出來，當這一區(qū)域的危險氣體達到一定濃度時，這種放大的信號就可以帶動蜂鳴器發(fā)出警報，可使人們提前采取措施，預(yù)防可能發(fā)生的中毒、火災(zāi)等事故。因為這種半導(dǎo)體材料對氣體有敏感作用，所以人們稱其為氣敏半導(dǎo)體材料。利用這種材料已經(jīng)制作出許多“電子鼻”，有的能對一種氣味敏感，有的能對多種氣味敏感。它們不僅可以聞出氣味，還可以分辨出氣味的濃度。因為“電子鼻”對不同濃度的氣體有著不同程度的反應(yīng)，比如空氣中氫氣的濃度為百萬分之一時，它也能嗅出來。隨著濃度的增加，反應(yīng)的程度也變大，目前，這種“電子鼻”已經(jīng)可以嗅出苯、一氧化碳、氫氣、酒精、油漆、氨等幾十種氣味，據(jù)測試，“電子鼻”嗅覺的靈敏度比警犬還要高出1000多倍。近年來新生產(chǎn)的電子鼻不僅可以聞味，而且對濕度、溫度等也有一定的敏感性。

英國最近研制出一種能檢測水果成熟程度的新型“電子鼻”?，F(xiàn)有的水果成熟度檢測手段大多需要從水果中提取出一定成分，這往往會給水果造成不同程度的損壞。這種新型“電子鼻”是采用聞氣味的方法進行檢測，因此不會損傷水果。它由氣味傳感器和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)元件結(jié)合而成。傳感器探測到的水果氣味，經(jīng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處理后與數(shù)據(jù)庫中的資料進行比較，即可精確計算出水果成熟到何種程度。如果“電子鼻”事先能接受“訓(xùn)練”掌握一定“經(jīng)驗”，那么它還可實現(xiàn)自動化檢測。實驗表明，經(jīng)過“訓(xùn)練”的“電子鼻”最快在幾秒鐘內(nèi)即可得出檢測結(jié)果；而且其精確度超過92%。研究人員目前重點研究用“電子鼻”對香蕉和蘋果成熟度進行檢測，他們認為此項技術(shù)將很容易應(yīng)用于其它水果。

美國國防部的高級研究項目部門正在全力以赴研究狗那靈敏的嗅覺功能，借此開發(fā)出一種有分辨力的電子鼻。狗能十分利索地搜尋爆炸物，但一般來說每次工作時間不得超過30分鐘，否則它會變得精疲力盡而使靈敏度下降。專家們認為：目前的探雷技術(shù)不能識別出地雷的特征，它們有時要發(fā)出假警報。例如：地面滲透雷達能識別出土壤中電特性的變化；但卻會被巖石和樹根干擾而產(chǎn)生誤判；金屬探雷器會受到金屬廢棄物的影響；紅外線傳感器能尋找埋在地下的物體，但卻會受到植物、陰影和土壤中含水量的干擾。新研制的“電子鼻”能對地雷的特殊氣味有所反應(yīng)，這種電子鼻可以裝配成一小巧、輕便、高效的零部件，而其牢固度足以滿足野外使用的要求。此外，一種有望幫助士兵感知化學(xué)武器進攻的“電子鼻”也在研制之中。其原理是設(shè)立一個分子“海關(guān)”，分子“海關(guān)”的形狀有兩種，一種形似煙囪，只允許纖長的分子通過；另一種形似山洞，只允許短粗的分子通過。

通過發(fā)明用途廣泛的“電子鼻”，以代替人的嗅覺器官，自動區(qū)分不同氣味，完成諸如產(chǎn)品分類、質(zhì)量控制和環(huán)境安全監(jiān)測等任務(wù)，不僅在化工、石油、礦山、航空、航天、交通、環(huán)境監(jiān)測等科學(xué)研究部門有著很重要的應(yīng)用價值，而且還將在公安、邊防部隊中發(fā)揮越來越重要的作用。因此，研制適合不同行業(yè)的高分辨率計算機氣味識別裝置不僅是今后計算機技術(shù)開發(fā)的重要任務(wù)，其產(chǎn)品也具有巨大的市場潛力。