現代科技不斷革新，朝著智慧化的方向努力，為人類生活帶來了無限的可能，如環境感測技術的日新月異，讓人類嗅覺感知能夠被數位化呈現，或是系統化地測量與分析難以捉模的環境變因，在實務應用上還有非常多未開發的藍海。
三月初的【氣味科技電子鼻應用產業與非侵入式物質感測系統及電路交流論壇】， 邀請世創生物科技邱仕文執行長與吳尚育資深工程師、農業科技研究院陳柏安博士、台灣科技大學電機工程系彭盛裕教授，分享各自的技術研究與交流實務應用的議題。
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第❶講：電子鼻氣味科技應用
十年磨一劍，邱仕文執行長在學生時期便投入清大鄭桂忠教授的電子鼻研究團隊，他鉅細靡遺地分享超過十年仿生嗅覺研究的演進歷程，並率領實驗室移轉到產業界，在2017年創立世創生物科技，近年慢慢嶄露頭角，在國家新創獎、亞太資通訊科技聯盟大賽(APICTA Awards)都受到注目與獲獎。
延伸閱讀：2020國家新創獎報導
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世創生物科技邱仕文執行長
▌電腦到底如何學習「聞」味道
邱執行長分享道，人類嗅覺使用的情境其實很廣泛，比方說平常呼吸的氣體中，藏著與健康息息相關的資訊，但由於氣味捉模不定的特性，使得氣味檢測與科技結合的實務案例並不多。雖然常見的氣體感測設備「氣相層析儀」可以很精細地將每一種氣味拆解與了解組成，但是機體龐大又昂貴，較難以適用於實驗室以外的情境；而傳統單點式的感測器，可能會面對不同氣體都會產生反應，遇到複雜的情況或場景就容易造成誤判。
我們以「嗅覺」的觀點來做這些議題，
使用多重的感測器，
利用其不同選擇性的差異，
形成氣味指紋圖譜。
面對氣體選擇性的問題，世創以雙層塗覆的方式，在基底先塗一層導電的材質，第二層是有選擇性的塗膜，透過材料突破晶片的靈敏度。當材料接觸到氣體時，造成形變產生電阻變化（也就是感測器所感測的訊號）並因著膨脹係數的差異，形成不同的反應圖譜；而當感測器偵測氣體，如何擷取有效的訊號、如何辨識、或是在干擾環境下如何進行等，仰賴強大的演算法。
世創採用台積電0.18微米低耗電製程技術，把電路和演算法導入晶片，當有不同應用的時候，只要替換感測晶片上的塗覆材料與演算法，便可以形成另一套系統，其他元件都盡可能地共用。
▌氣體智能辨識、電子鼻微型化、雲端資訊整合
致力將嗅覺感知轉化成數位語言，並朝著更高整合度的方向努力。例如：把晶片放在病人常規的儀器上，透過患者的呼吸氣體了解身體狀況、是否有感染肺炎等情形，即時監測的效率也省去等待報告的時間；另外也有體重管理的應用，現代生活中糖尿病已經成為一種文明病，大多數患者都有肥胖與過重的問題，近年來觀念提倡採用生酮飲食法減重，卻可能因為酮體過高而造成身體危害，除了透過偵測尿液與血液外，也可以透過量測呼吸中的丙酮氣體來了解判斷狀況。
邱執行長提到，團隊專注在技術的開發，然而落實在應用面非常需要跨領域的合作，因此建置SEXTANT感測平台，從資料擷取、資料轉換到資料分析皆已寫入完善的功能，提供想使用嗅覺技術的使用者評估電子鼻是否適合導入情境，期待未來有更多嗅覺感測新穎性的研究與應用。
世創生物科技吳尚育資深工程師，DEMO SEXTANT感測平台的操作
第❷講：氣味科技在茶產業的應用
農業科技研究院植物科技研究所的陳柏安博士，長年耕耘試圖解決茶產業面臨的難題，思索如何導入科技協助製茶工藝與生產管理，輔助製茶師的經驗傳承，穩定每一次做茶的品質。
陳博士展開傳統製茶繁瑣的每一道工序，當摘採下茶葉的那一刻，便要抓緊時機進行後續的處置。由於茶葉製程借重製茶師傅的經驗，需根據當天的氣候、氣溫、空氣中的溼度來判斷時間的長短，經常通宵熬夜地關注茶菁的氣味變化，花費非常大量的心力與精神；也因著仰賴個人感官的判斷，每一次做出來的茶葉風味都可能稍有差異。
延伸閱讀：製茶工序大解析
▌製茶真的跟氣味有關係嗎？
首先要知道，
氣味對於我們的目標是不是重要的事情。
因緣際會下，陳博士認識到清大電子鼻研究團隊，電子鼻快速精準監測氣味變化的特性，似乎可以為茶產業的技藝傳承和品質管理提出合適的解方；但是身為研究者的嚴謹，即使茶產業工作者都說氣味在製茶過程中扮演重要的角色，若要運用氣味科技的話，仍必須透過科學的角度釐清氣味變化對於製茶歷程的關鍵與脈絡。
陳博士侃侃解讀茶葉的氣味奧秘－兒茶素。兒茶素存在於植物的液胞，作為一種防禦系統來抵抗惡劣的環境，當葉片被昆蟲啃咬會引起其不適（如同人喝太多茶肚子會不舒服）。兒茶素的氧化反應會使其形成茶黃質與茶紅質，影響茶湯的顏色；而茶葉的苦味和澀味分別來自咖啡因和兒茶素與唾液蛋白的結合。也就是說，操控兒茶素的氧化還原反應，可以控制茶葉在顏色和風味的表現，從氣味的多寡反推理兒茶素氧化的程度，可以知道茶葉當下的狀態。
農業科技研究院植物科技研究所陳柏安博士
▌科技成為技藝傳承的小幫手
在確認氣味與茶葉的關係後，陳博士與台大園藝系合作，並找到清大電子鼻團隊投入氣味科技系統導入茶葉製程的應用，開發完成「影子製茶師」系統，即時地精準描繪製茶歷程的茶菁氣味變化，運用AI運算模擬茶人掌握茶葉製造的法則，達到判定茶葉製程步驟的目標，希冀藉由此系統，輔助製茶者刻畫茶葉製造的氣味旅程與獨門技藝，並落實以科技降低勞力負擔、提升茶葉品質穩定度的目標，未來也將持續朝著自動化的目標發展，降低一杯風味好茶背後付出的煎熬。
延伸閱讀
第❸講：非侵入式物質感測系統及電路
近年積體電路領域的快速發展，實現感測系統在低功耗、即時性、可攜式的特性，不再像傳統使用昂貴笨重的儀器設備，甚至逐漸朝著整合運用於一般之消費性電子產品中，與日常生活結合。任職於臺灣科技大學電機工程系的彭盛裕教授，因看見嚴重的食物浪費問題，產生以非侵入、非接觸式方式設計物質感測系統的概念，分享透過檢測振盪訊號的頻率與振幅，分辨不同物質之介電係數進行感測。
▌為了地球永續的起心動念
根據聯合國環境署（UN Environment Programme, UNEP）於2021年3月發表的糧食浪費指數報告，全球每年浪費近10億噸食物，相當於一頭大象，光是家庭食物浪費就高達每人每年74公斤，餐廳和商店食物浪費的資料，佔總食物浪費量的17％，再加上農場和供應鏈中發生的食物浪費，總計有1/3的糧食產出從未被食用。（資料來源：環境資訊中心）
延伸閱讀：全球食物浪費翻倍，聯合國報告：每年被丟棄糧食逼近10億噸
民眾普遍對保存期限的認知不足，認為只要過期就代表壞了不能吃，又或是誤解食品標示「有效期限」與「最佳賞味期限」兩者的辨別，造成食物尚未過期但提早被丟棄的可能，如果可以在不拆開包裝之下就能夠知道食物新鮮與否的話，或許就不會造成大量浪費。
▌結合AI分析，預測食物腐敗
彭教授分享以此感測電路系統設計來量測酒類和生肉，訊號頻率的差異可以判斷酒的種類，也能辨別不同脂肪比例的肥瘦肉，並從空氣與水的介電係數差異，應用於評估肉質的新鮮度。由於肉品放久了，組織中的水會逐漸滲出，在包裝密封的情況下，包材上的水分越來越多，表示新鮮程度下降，透過量測肉品的介電係數變化便能知道食物是否還能食用，甚至預測其腐敗程度，以及還能放置多久時間。
在QA互動的環節，有人詢問到肉品鮮度計成本和產品化的問題，彭教授期待能像市面測試膚質含水量的儀器，人手都很輕易地擁有一支；不過也期待從服務和產業的角度，藉由非侵入式感測系統技術的場域應用，建立雲端資料庫提供創新的服務。
延伸閱讀：臺科大與工研院聯手開發鮮度感測器
台科大電機工程系彭盛裕教授
▌科技X「？ 」的跨域對話
我們還沒把人送上太空，
更不用問說我們能不能把人送上月球了。
農科院陳柏安博士在分享中引用了電影《關鍵少數》這段台詞，同樣呼應著正在嘗試以科技落實於社會需求的實踐者們，總要有人踏出那一步，超越框架、勇於激盪，即使前方會遇上重重困難與考驗，如果一直採保守的心態面對，人類無法進步，社會也會停滯不前。
如果本次論壇激起你對電子鼻氣味科技、非侵入式感測技術在跨領域共創的興趣，或是你有其他需求想要探詢科技解方，邀請你加入桃花源的行列，一起讓社會變得更多采多姿吧！
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本次【氣味科技電子鼻應用產業與非侵入式物質感測系統及電路交流論壇】在3/4（五）於新竹和選旅THE HO HOTEL舉行，由智慧環境晶片系統與應用聯盟、氣味科技茶產銷聯盟主辦，預見科技桃花源、世創生物科技協辦，感謝教育部資訊及科技教育司指導。
文案撰寫：吳映嫺
審稿編輯：楊欣恩
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