Moderne Elektronik in Form von Kameras und Mikrofonen hat die Seh- und Hörfähigkeit von Menschen und Tieren übertroffen. Beim Geruchssinn ist alles viel komplizierter, aber auch hier hilft die Elektronik: Sensoren für Gase, Sprengstoffe und Betäubungsmittel entwickeln sich nach und nach. Eine besonders vielversprechende Richtung an der Schnittstelle von Biologie und Elektronik, wenn die Rezeptoren von Lebewesen, meist Insekten, in elektrische Schaltkreise eingebunden werden.
In der jüngeren Vergangenheit gab es viele Experimente mit den Antennen von Heuschrecken, die für die Geruchswahrnehmung von Insekten zuständig sind. Rezeptoren in den Antennen senden elektrische Impulse an das Nervensystem der Heuschrecke, deren Bedeutung mit Hilfe von Computeralgorithmen, heute künstliche Intelligenz (KI) genannt, entschlüsselt werden kann.
Mit Hilfe von Heuschreckenantennen lernten zum Beispiel Wissenschaftler der Michigan State University, nach Krebszellen zu riechen, und dies gelang ihnen. Schon früher gab es Experimente mit der Suche nach explosiven Stoffen. Heute berichteten Forscher der Universität Tel Aviv von einer weiteren erfolgreichen Erfahrung, die in einem Artikel in der Zeitschrift Biosensor and Bioelectronics ausführlich beschrieben wurde.
Für die neue Studie nahm ein Team der Universität Tel Aviv eine einzelne Heuschreckenantenne und baute sie in ein elektronisches System auf einem Radroboter ein. Nachdem diese Antenne acht verschiedenen Gerüchen (darunter Zitrone, Geranie und Marzipan) ausgesetzt war, erzeugte sie elektrische Signale, die von der Elektronik erfasst und aufgezeichnet wurden. Ein maschineller Lernalgorithmus ordnete dann jedes charakteristische Signalmuster einem bekannten entsprechenden Geruch zu und erstellte so elektrische Signaturen für jeden der acht Gerüche – und der Spaß endete hier nicht.
„Nach Abschluss des Experiments identifizierten wir weitere unterschiedliche und ungewöhnliche Gerüche, wie z. B. verschiedene Arten von schottischem Whisky“, sagte Professor Yossi Yovel, der die Studie zusammen mit Dr. Ben Maoz, Professor Amir Ayali und der Doktorandin Neta Shvil leitete . „Ein Vergleich mit Standard-Messgeräten hat gezeigt, dass die Empfindlichkeit der Insektennase bei unserem System etwa 10-mal höher ist als bei den heute verwendeten Geräten.“
Da der Roboter mobil ist, arbeiten Wissenschaftler nun an Methoden, die es ihm ermöglichen, Gerüchen bis zu ihrer Quelle zu folgen. Es ist zu hoffen, dass diese Technologie schließlich Anwendungen finden wird, beispielsweise bei der Erkennung von Bomben auf Flughäfen oder der Verfolgung von Kriminellen.
Und wenn Sie Gerüche in der Luft verfolgen möchten … nun, da kann sich der Smellicopter als nützlich erweisen. Er wurde von einem Team der University of Washington entwickelt und ist ein Quadcopter, der mit einer Butterfly-Antenne ausgestattet ist, die Geruchsquellen aufspürt.
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