CUANDO EL OLOR LLEGA A LAS MÁQUINAS
La nariz es un órgano fascinante: es la entrada al sistema respiratorio y una de las principales responsables del sistema olfativo. Los seres humanos, junto al resto de los animales, éramos los únicos que ostentábamos de esta última cualidad, por lo menos, hasta ahora. Al igual que en muchas otras áreas, la ciencia ya nos ha alcanzado e, incluso, superado. ¿Cómo es posible esto? Está surgiendo una nueva generación de biosensores destinados a analizar olores con el fin de aplicarse en la industria, en la investigación y en la vida cotidiana de todos nosotros. Es momento de conocer a las narices artificiales.
¿Qué son exactamente estas narices artificiales? El doctor Carlos Rinaldi, investigador en el ITECA (Instituto de Tecnologías Emergentes y Ciencias Aplicadas) de la Universidad de San Martín, nos adelanta que estamos ante un desafío considerable. Se busca desarrollar instrumentos analíticos capaces de identificar olores de forma similar a como lo hace el sistema olfativo humano, para lo cual son necesarios sensores que sean sensibles a un gran número de compuestos orgánicos volátiles. Este conjunto de elementos volátiles emite señales que conforman la “huella digital” de un aroma.
Ahora bien, es verdad que la nariz electrónica toma ciertos aspectos inherentes a una nariz biológica, sin embargo, su escasa complejidad en comparación con esta última la hace muy específica, por lo cual requiere de un diseño apropiado para cada situación de uso particular. En palabras simples: cada nariz artificial debe ser programada singularmente para una aplicación definida. Esta condición limita la posibilidad de categorización como instrumento universal, pero también lo potencia como detector específico.
Entonces, para que estos artefactos funcionen correctamente, deben ser “entrenados” como cualquier nariz.
Por su parte, especialistas de la compañía Intel, que trabajaron en colaboración con colegas de la Universidad de Cornell, de Nueva York, también presentaron un chip que imita la capacidad olfativa de humanos y animales. El trabajo se basa en desarrollar algoritmos neuronales que imiten los procesos que se activan en nuestro cerebro al oler algo.
Esta nueva tecnología superó con creces la precisión de reconocimiento de los métodos convencionales de vanguardia. Hay que tener en cuenta que, anteriormente, un sistema de aprendizaje profundo necesitaba 3.000 veces más muestras para obtener la misma exactitud en la clasificación de olores, mientras que la “nariz robótica” realizó sus identificaciones eficazmente con una sola muestra.
Esta investigación es parte de los estudios de la ingeniería neuromórfica, ya que se trata de una tecnología que emula la estructura neurobiológica de los seres vivos. Podríamos afirmar que está a mitad de camino entre la neurociencia y la inteligencia artificial.
Una infinidad de aplicaciones
Te estarás preguntando para qué podrían ser útiles las narices artificiales, en qué situaciones nos salvarían el día. Lo cierto es que las aplicaciones son muchas más de las que nos podríamos imaginar. Aquí te nombramos algunas.
APLICACIONES EN MEDICINA
♦ Herramienta de diagnóstico analizando aire exhalado, el olor de la orina o los fluidos corporales excretados.
♦ Ciertas enfermedades de la piel o infecciones bacterianas, tales como complicaciones de heridas o quemaduras.
♦ Monitorear a un paciente en tiempo real durante la administración de la anestesia.
♦ Investigación médica en general comparando con otras técnicas de diagnóstico.
APLICACIONES PARA EL MEDIO AMBIENTE
♦Control y monitoreo de calidad de aire.
♦ Detección de emisiones de automotores.
♦ Detección de productos químicos en derramamientos tóxicos.
♦ Control de calidad en línea en aplicaciones industriales: packaging, automotor y petroquímico.
♦ Verificación ambiental en fábricas de solventes y de pinturas.
Esta larga enumeración evidencia la importancia de desarrollar las narices artificiales.
El tener la posibilidad de registrar olores inaccesibles al olfato humano, además de ser capaces de realizar mediciones en sitios insalubres y/o de forma continua, facilitará el monitoreo de procesos industriales y medioambientales.
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El secreto detrás de la fabricación de alimentos exitosos
¿Leíste el libro Charlie y la fábrica de chocolate de Roald Dahl? ¿O tal vez viste la película? Si conocés esta maravillosa historia, entonces probablemente te quedaste con ganas de probar todos los productos de confitería que aparecían en ella: chicles de tamaños exorbitantes que cambiaban de color, helados que nunca se derretían y tabletas de chocolate gigantes de sabores inimaginables. Crear este tipo de dulces es el sueño de todos los fabricantes de la industria alimentaria y, ahora, gracias a las narices artificiales, van a tener la oportunidad de conseguirlo.
Importantes marcas internacionales, como Cadbury’s, Oreo y Kenco ya utilizan esta nueva tecnología en sus sedes centrales localizadas en Inglaterra. Se trata de un sensor olfativo muy sofisticado, capaz de identificar los distintos componentes de un producto (¡en el caso del chocolate son más de 40!). Siempre ha sido posible medir estos componentes, pero con la ayuda de las narices artificiales se podrá analizar cómo interactúan unos con otros en tiempo real.
Por otro lado, esta tecnología también es útil para analizar fórmulas que permitan mejorar el sabor de los alimentos. Podríamos estudiar el gusto del chicle para descubrir por qué desaparece y cómo mantener el sabor por más tiempo.
Hay que tener en mente que más de un 80% de los sabores están relacionados con el aroma. ¿Querés comprobar esto? Es muy fácil: tapate la nariz mientras comés un caramelo y corroborá si aún podés identificar su sabor. Esto se debe a que el sentido del gusto sólo puede reconocer hasta siete sabores, entre los cuales está el dulce, el agrio y el amargo. Todos los demás se perciben a través del olfato.
Sin embargo, no debemos olvidarnos del factor humano. A pesar de que las narices artificiales puedan diferenciar los diversos componentes aromáticos de la comida, ciertos investigadores afirman que no son capaces de analizar cómo los sabores se mezclan en nuestra boca y cuál es el resultado final. Además, el aroma no siempre es el indicador del sabor de los alimentos: ¿acaso el fuerte olor a queso no puede parecerse al de tus zapatillas, y aún así, su sabor es exquisito? Por esto se continúa recomendando que las narices artificiales se utilicen conjuntamente con paneles de degustación de expertos que identifiquen los mejores sabores.
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Cazadora de olores
¿Sabías que, gracias a la tecnología, todos los aromas pueden recrearse artificialmente? A esto se dedica la artista e investigadora noruega Sissel Tolaas, quien recrea sintéticamente complejos olores de toda índole, ya sea con fines comerciales, artísticos, científicos o históricos. Para ello, utiliza tecnología orientada a captar moléculas que más tarde ella estudiará en su laboratorio con el fin de imitarlas. Su objetivo con este proyecto al que ha dedicado su vida es descifrar la mayor cantidad de olores posibles, tantos los que provienen de las personas, como de la naturaleza y de los objetos.
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La tecnología que nos permite proteger las obras de Disney
En el 2016, los dibujos y bocetos originales de Walt Disney Animation Studios, con más de 90 años de historia, realizaron un viaje internacional con el fin de exponerse en distintas muestras de arte alrededor del mundo. ¿Quién fue el acompañante y aliado en esta larga excursión? Una nariz artificial de alta sensibilidad adaptada para detectar contaminantes antes de que puedan dañar irreversiblemente las obras.
Al parecer, muchos contaminantes que son problemáticos para los seres humanos también lo son para las obras de arte debido a que provocan cambios de color o descomposición. Por este motivo, es muy importante vigilar estos aspectos para asegurar la preservación.
Para evitar efectos nocivos, los conservadores guardan las piezas vulnerables en vitrinas selladas. Pero, como algunos materiales pueden emitir compuestos reactivos que se acumulan en estos compartimentos, los especialistas solían esconder materiales absorbentes dentro de estas vitrinas. El problema era la dificultad para saber con precisión cuándo hay que sustituir esos elementos de limpieza. Este inconveniente queda resuelto con la ayuda de las narices artificiales.
Este tipo de tecnología específico fue diseñado por el científico Kenneth Suslick, investigador en la Universidad de Illinois Urbana-Champaign. Si bien previamente ya se había desarrollado una nariz optoelectrónica cuyos sensores cambiaban de color al exponerse a diversos compuestos, su uso se limitaba a fines biomédicos y era incapaz de “olfatear” las bajas concentraciones de contaminantes que dañan las obras de arte.
Suslick se propuso crear un sensor varios cientos de veces más sensible que los dispositivos existentes que se utilizan en la investigación del patrimonio cultural. El fruto de este trabajo fue un aparato más preciso, que contiene sensores que controlan los niveles de ácido acético y otros compuestos que emanan de las obras. Entonces, cuando los sensores indican que los niveles de contaminación dentro de las vitrinas están subiendo, los conservadores que acompañan a la exhibición reemplazan los materiales.
PARA SABER MÁS
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