嗅觉系统进行气味辨识的关键是靠各种不同的感受细胞。据估计,这类感受细胞至少有几千种[2]。嗅觉系统识别气味并不是凭借一种细胞识别一种气体,同一种细胞对于不同气味都会有反应,只是对某些气味敏感些,对某些气味不敏感些。这种说法比较笼统,如何精确定量还不知道。狗能闻出几公里外的气味,而且它是在附近存在很强气味干扰下闻出来的。这是如何实现的?对此我们提出“感受细胞阵列谱”的概念,假设所有嗅感受细胞排列成一字,被称为“一维感受细胞阵列”,如图7.7(b)所示。对同一气味信号源[见图7.7(a)],不同细胞有不同响应,所有响应组成了一个“细胞阵列谱”,如图7.7(c)所示。图7.7(d)是响应某种气体的阵列谱曲线,图中阵列谱中间的几个细胞输出大一些,所以对应的曲线值大一些。不管是何种气味,只要是同一种混合气味(多种气味混合比例一定),当这种混合气味(例如香精)浓度变化时,其阵列谱曲线都是可排序的,满足定义4.3。不同的阵列谱曲线的模式(pattern)就代表了不同的气味。这就是气味辨识的基本原理。
图7.7 气味辨识原理(www.xing528.com)
注意,这里的气味辨别原理与人工神经网络不同。后者是定性分析,只能区别有限的几大类,而前者的方法是定量的。牛奶和咖啡混合可以从纯牛奶到混合“奶咖”再到纯咖啡,是一连续过程。人工神经网络可以区分牛奶和咖啡的气味,还可分辨一两种牛奶和咖啡的混合体。嗅觉的响应阵列谱曲线,可以从牛奶的阵列谱曲线模式连续变化到咖啡阵列谱曲线模式。所以嗅觉系统是一个定量辨识系统,完全不同于人工神经网络中的定性分析的识别原理。
文献[11]指出,没有两朵玫瑰的气味是相同的,从定量辨识角度来看,这一说法应该是正确的。人的嗅觉能分辨出千万种气味,也说明它具备定量辨识的能力。
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