Электронный нос
Как сенсоры Сколтеха усилят безопасность в аэропортах
Вопрос безопасности остается ключевым на всех транспортных объектах, особенно в крупных аэропортах. Сотрудники транспортных служб и интеллектуальные системы без остановки работают над тем, чтобы обезопасить пассажиров и грузы от террористических угроз, мошенничеств, кибератак и опасных заболеваний.
Фото: Марина Молдавская, Коммерсантъ
Фото: Марина Молдавская, Коммерсантъ
Важно и обеспечивать защиту от опасных и токсичных веществ. С такой задачей пока могут справиться только служебные собаки и лишь некоторые технические устройства из-за низкой летучести этих веществ. Укрепить контур безопасности на транспортных узлах поможет технология электронного носа Сколтеха. Разработку Сколтеха можно интегрировать в рамки-металлодетекторы и сканирующие ленты зон досмотра, ею можно дополнить и улучшить существующие решения.
Как устроен электронный нос
Мы в Центре фотоники и фотонных технологий Сколтеха разработали инновационную систему детекции запахов и газов. Подобно тому, как органы обоняния человека воспринимают запахи сразу с нескольких рецепторов, электронный нос опирается на 17 высокочувствительных датчиков, каждый из которых реагирует на определенный набор молекул. Эти датчики преобразуют химические сигналы в электрические, которые затем обрабатываются алгоритмами машинного обучения. Алгоритмы распознают уникальные «отпечатки» сигналов, характерные для различных веществ и смесей, и сопоставляют их с обширной базой данных. При этом всего за несколько часов систему можно дообучить на новые вещества.
Внешний вид газоанализатора
Фото: Федор Федоров, Сколтех
Внешний вид газоанализатора
Фото: Федор Федоров, Сколтех
Электронный нос может функционировать автономно, собирая и анализируя данные без постоянного контроля человека. Все сенсоры размещены на кремниевом чипе, весит такое устройство всего 450 г, а по размеру лишь чуть больше смартфона. На анализ вещества электронному носу нужно всего несколько секунд.
Использовать новую разработку можно для очень большого количества задач. Мы уже успешно проводили испытания носа с продуктами из супермаркета — устройство помогает выявить портящееся на ранней стадии мясо, когда человек еще не способен почувствовать изменения в запахе. Другое важное направление — анализ пищевой упаковки. Электронный нос помогает уловить посторонний запах, который может быть признаком некачественной и вредной для человека упаковки.
В июле 2025 года на международной выставке «Иннопром» в Екатеринбурге Сколтех заключил соглашение о сотрудничестве с управляющей компанией «Аэропорты регионов». В рамках партнерства наша технология будет адаптирована под новую задачу — обеспечение безопасности в аэропортах. Первые испытания уже успешно прошли в аэропорту Екатеринбурга.
Электронный нос и спектрометры на транспортных объектах
Сама по себе идея использования технологий для обнаружения опасных веществ в аэропортах не новая. Сейчас в основном для этой цели используют спектрометры. Например, в мае один из крупнейших производителей систем безопасности в мире — Smiths Detection — заключил соглашение с международным аэропортом Дубая о поставке своих технологий во все терминалы.
. Старший преподаватель Центра фотоники и фотонных технологий Сколтеха Федор Федоров работает над электронным носом
Фото: Тимур Сабиров, Сколтех
. Старший преподаватель Центра фотоники и фотонных технологий Сколтеха Федор Федоров работает над электронным носом
Фото: Тимур Сабиров, Сколтех
Несмотря на то что спектрометры и электронный нос похожи по функционалу, устроены они по-разному. Спектрометры проводят физико-химический анализ — разделяют молекулы по массе/заряду (масс-спектрометрия) или поглощению света (инфракрасная спектрометрия). Например, если оба прибора будут искать тротил, то спектрометр обнаружит его точную молекулу — CHNO, а электронный нос будет анализировать «отпечаток» запаха через массив сенсоров. Спектрометры подходят для анализа всех типов опасных, наркотических веществ, металлов. Электронный нос пока хуже справляется, но зато он в разы дешевле и позволяет проводить анализ на потоке.
В рамках интеграции электронного носа в системы безопасности российских аэропортов мы не стремимся конкурировать со спектрометрами — наоборот, наша инициатива нацелена на то, чтобы дополнить их и усилить многокомпонентные системы проверок, чтобы сделать их еще точнее, быстрее и автономнее. Совместно с экспертами служб транспортной безопасности мы планируем в течение года улучшить нашу разработку. Так, в лаборатории мы будем тестировать новые чувствительные материалы сенсоров и проводить обучение прибора в аэропорту для подтверждения нашей гипотезы.