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       几百年前，中国的乡村医生就知道从病人的呼吸中嗅出甜味来诊断糖尿病。到今天，现代化的医院用血液测试和试验分析来诊断糖尿病。不过很快，也许中国古代的这种手段就要重新启用了——不过这次医生们不必用自己的鼻子来闻，也许他们可以从口袋里拿出小小的电子鼻。

      电子鼻是世界科技界几十年来研究的结晶。科学家们一直希望创造微型的、低成本的嗅觉器——能让酒瓶自动检测酒的窖藏年份，能让猪肉包装器自动拣出坏肉，能让邮箱自动找出炸弹邮包，能让汽车牌照检测超标排放。这一切听起来到今天都显得如此科幻。但是电子鼻的研究实际上在过去二十年悄悄的取得了长足的进展。上世纪九十年代中期传感器阵列就已经出现在商业产品上，现在传感器阵列已经用于区分酒，分析食品味道，分拣木头。大型系统已经应用在制药、食品、化妆品和分装行业，小型系统已经用于监测空气质量。

      不过这种传感器阵列的售价在五千美元到一万美元，离平常百姓家还很遥远。得益于电子鼻研究的进展和印刷电子学（printed electronics）的进步，电子鼻的成本可能会大幅降低。不出十年，可能配备电子鼻检测牛奶是否变质的冰箱会出现，电子鼻的成本只有几十美元；也许到2020年，每个电子鼻的成本能降低到一美元以下。

      电子鼻成本降低的关键在于导电聚合物（Conducting polymers）。这种材料对于产生气味的化学物质很敏感，并且能由此产生电信号。电子鼻研究者们关心如何利用导电聚合物的敏感特性，而印刷电子学研究者们则着重于利用这种材料来生产超低成本的元器件。这两种研究人员的成果结合起来，最后就可能使得电子鼻出现在超市、家庭和消费者生活。

      人的鼻子是一个非常独特的器官，具有几百万个能分辨几百种气味的传感器。一个普通成年人大约能分辨一万种气味，化学家称气体是挥发有机化合物（volatile organic compounds）。挥发有机化合物决定我们生活中大部分食品的“味”和“香”，可以用于检测食品的新鲜度和质量。但是不要忘了，一个新鲜切开的橙子，或者一块简单的奶酪，可能含有几百种这样的化合物。早在1950年研究人员就已经做出了能检测一种气味的化学成分的传感器。不过时至今日，大多数这种化学传感器也只能从一种气体的多种构成味道的分子中检测出特定的一类。第一个辨识气味的传感器阵列1982年在英国的University of Warwick诞生，这个阵列利用了震荡半导体变频器，能够随着气味中特定的化合物而改变频率。1988年，在同一所大学，研究人员进一步造出了基于模式识别的准电子鼻，这种机理就和人的鼻子很类似了。举例来说，普通人能从味道闻出一杯酒。但是只有专业的品酒师才能把气味分解出来：酒精，酸，酯等等。人的鼻子有几百种气味传感器，大脑处理这些传感器的反应模式，并在记忆中搜寻匹配的模式。电子鼻目前还远没有这么灵敏——商业系统也只有十到五十个的左右传感元件。

       一个典型的电子鼻包括抽样系统、气体传感器阵列、以及一个和模式识别系统耦合的信号处理器。抽样系统把气体传到传感器阵列。阵列中每一个传感器都能对多种气体反应，但是以不同的方式反应。最后，信号处理器根据模式识别算法对阵列的反应进行分析，得出结果。目前的模式识别分析还是由计算机处理器完成的，随着技术的发展，可能在某些单一功能，例如专门检测变质食品的电子鼻中，用ASIC来进行分析。当然这种传感器很难象人鼻子那样，分辨妈妈烤的苹果派和外婆烤的苹果派；但是至少经过训练，应该可以分辨蛋黄派和苹果派。

      因为应用了模式识别算法，电子鼻可以很灵活，同样的硬件系统可以训练来分辨多种类型的气味——这有点象软件升级，更新模式识别库就可以让这个电子鼻感知不同的气味，比如从食品检测改为花园害虫监测等。也许随着软件的发展，有一天你可以让这个电子鼻分别闻一闻妈妈烤的苹果派和外婆烤的苹果派，如果它产生了不同的反应，你也可以通过训练系统编程产生新的模式，这样它就有可能成为苹果派检测器！

      要降低电子鼻的成本，目前的电子电路信号处理机制外加传感器和模式识别库显然是不行的——这种方式太复杂，不适合大规模生产。研究人员在致力于把传感器集成到电路中去——用传统的半导体工艺做到一块芯片上。理论上这是可行的，因为传感器也就是金属氧化物组成的，但是实际上，由于每个传感器组成成分不同，在一块芯片上添加五十个传感器可能就要增加五十步分解，相当复杂。而且由于传感器使用的原理和普通芯片不完全一样，原有生产线不能直接利用，新建生产线成本高昂。降低成本的研究进行了多年，尚无突破性进展。

      但是导电聚合物可能带来一线曙光。这种材料能从溶液中沉积，也许可以比较容易的印刷到基片上去。上个世纪九十年代早期，科学家已经实现了把几种导电聚合物集成到单基片中。2006年，伯克利加大宣称用集成印刷半导体制造了能区分几种基本气体的传感器阵列。2007年10月，麻省理工学院宣布他们把能检测一些气体的碳酸钡印刷到单块硅片上了。

      无论如何，在降低电子鼻的成本上还有许多工作要做，如选用可复用的导电聚合物（以免检测出了一种气体后就产生了化学变化），提高生产工艺等等。也许还要十年左右的时间，真正成本低廉的电子鼻才能出现在我们生活中，可以从沃尔玛买到。但是印刷电子学的技术一旦成熟，可能一眨眼睛的时间，电子鼻就无处不在——或者到那时候，我们说“一吸鼻子”而不是“一眨眼睛”。

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