“أنف إلكتروني” ذكي من جامعة بيركلي يرصد البكتيريا ومسببات الحساسية بدقة فائقة

في ثورة علمية تجمع بين تقنيات استشعار الغازات والذكاء الاصطناعي، نجح باحثون في جامعة كاليفورنيا، بيركلي بالولايات المتحدة في تطوير جهاز مبتكر يُدعى “الأنف الإلكتروني”.

الابتكار الجديد، الذي نُشرت تفاصيله في دورية (Science Advances) العريقة في يونيو 2026، يمتلك قدرة فائقة تتجاوز حاسة الشم البشرية على كشف فساد الأطعمة، رصد الغازات المنبعثة من البكتيريا، والتقاط مسببات الحساسية قبل تناول الطعام.

الهندسة الحيوية للجهاز: 16 “برعم تذوق” رقمي

يعتمد الأنف الإلكتروني في رصده للمركبات على بنية تحتية برمجية وعتادية متطورة تحاكي البيولوجيا البشرية:

• مصفوفة المستشعرات: يضم الجهاز 16 مستشعراً دقيقاً للغازات، يعمل كل منها كـ “براعم تذوق رقمية” تستجيب للمركبات الكيميائية المتطايرة بطرق مختلفة.

• البصمة الرقمية للرائحة: تتحول التفاعلات الكيميائية بين المستشعرات والغازات إلى إشارات كهربائية فريدة، تشكل ما يُعرف بـ “البصمة الرقمية للرائحة” (Digital Odor Fingerprint).

• التدريب بـ “تعلم الآلة” (Machine Learning): تم تدريب خوارزميات النظام على التمييز بدقة بين الأطعمة الطازجة وتلك التي تُركت في درجة حرارة الغرفة لمدة 24 و48 ساعة (مثل الدجاج النيء، الحليب، والبيض). كما جرى تدريبه على بصمات روائح 7 أطعمة حيوية تشمل: الفراولة، التوت الأزرق، الموز، الجوز، البندق، الكاجو، والفول السوداني.

حساسية استثنائية وتحديات البيئة الواقعية

أثبتت التجارب المعملية أن الجهاز يتمتع بحساسية مذهلة؛ حيث استطاع رصد كميات ضئيلة جداً تصل إلى 0.05 غرام فقط من الجوز (جزء صغير من حبة واحدة)، وهي إشارة كيميائية ضعيفة يستحيل على الأنف البشري التقاطها.

رغم هذا النجاح، يواجه الابتكار تحديات تقنية قبل طرحه تجارياً:

• مرحلة الاختبار المعملي: الجهاز لم يُختبر بعد في بيئات واقعية معقدة (مثل رصد حبة جوز مخفية داخل كعكة أو سلطة مليئة بالمكونات).

• التداخل الكيميائي: رصد الأطعمة الفاسدة داخل ثلاجة مزدحمة بالروائح المتداخلة يمثل التحدي الأبرز الذي يعمل الفريق على حله حالياً.

تطبيقات المستقبل: الثلاجات الذكية وحماية مرضى الحساسية

طور الباحثون نموذجاً أولياً للأنف الإلكتروني يمكن ربطه وتشغيله مباشرة عبر تطبيق على الهواتف المحمولة. ويتطلع الفريق إلى دمج هذه التقنية في صناعات أوسع مستقبلاً، ومن أبرزها: