Un nou xip intel·ligent amb un laboratori miniaturitzat permetrà analitzar líquids amb autonomia

Els sistemes de AiQUOS ofereixen les funcionalitats avançades d'un laboratori en un únic xip per a realitzar anàlisi electroquímica i control de precisió de substàncies aquoses on i quan sigui necessari. Aquesta tecnologia permet integrar centenars de sensors multiparamètrics i anàlisi basada en intel·ligència artificial (IA) en un mateix microxip amb funcionament neuromòrfic, és a dir, inspirat en els sentits i el cervell humans. AiQUOS S.L. és la nova empresa de base tecnològica sorgida de l'Institut de Microelectrònica de Barcelona (IMB-CNM-CSIC) i del Institute of Neuroinformatics de la Universitat de Zúric (INI-UZH) que sorgeix per a portar aquests dispositius al mercat.

“És la primera microtecnologia neuromòrfica desenvolupada per a realitzar anàlisi electroquímica de substàncies aquoses en continu”, indica Josep Maria Margarit, l'investigador de l’IMB-CNM que ha liderat la innovació.

Els sistemes actuals de detecció electroquímica es caracteritzen per ser voluminosos, estar limitats a unes poques mesures fixes, presentar un cost elevat de milers d'euros, requerir un manteniment manual intensiu i executar els algorismes de IA en el núvol. “Mai fins a la data s'havien desenvolupat xips amb matrius de sensors electroquímics i circuits neuroinspirats per a percepció multimodal in situ. La integració conjunta de totes dues funcionalitats dota d'intel·ligència al sistema per a adaptar-se a derives i pertorbacions ambientals, així com interpretar de manera robusta i personalitzada la informació de múltiples sensors per a la predicció de riscos ambientals, agroalimentaris o de salut”, agrega el científic, també cofundador de l'empresa. Tot això és possible “en un únic dispositiu que mimetitza els mecanismes nerviosos biològics que proporcionen sensatge, aprenentatge i presa de decisions amb un consum mínim”.

Les capacitats del sistema permeten la seva miniaturització i adaptació a qualsevol tipus d'espai, amb autonomia energètica i de funcionament, i la seva fabricació massiva i econòmica sobre oblies de silici –el substrat semiconductor sobre el qual s'integren els xips. Actualment, la tecnologia s'està provant en sondes de control. 

L’empresa està provant aquest tecnologia en sondes de control per al seu llançament al mercat. “Estem incorporant els xips en sondes per al monitoratge d'aigua, com a tancs de producció aqüícola o estacions de tractament d'aigua, gràcies a col·laboracions prèvies i actuals amb socis industrials com IRTAmar i Aigües de Barcelona. Les sondes estan dissenyades per a realitzar les mesures sense necessitat de calibratge enfront de la variabilitat del senyal per envelliment i interferències del mitjà de mesura, i per a generar alarmes primerenques per contaminació”, explica Cecilia Jiménez, investigadora a l’IMB-CNM-CSIC i cofundadora. I afegeix que “la sonda es pot reconfigurar fàcilment per a treballar en noves ubicacions durant diverses setmanes amb un mateix xip i permet transmetre les dades a través d'una xarxa ethernet, com a dispositiu IoT (Internet of Things)”.

El sistema AiQUOS, dissenyat a l’IMB-CNM, s'encapsula a la Sala Blanca de Micro i Nanofabricació de l'IMB-CNM-CSIC, una Infraestructura Científica i Tècnica Singular (ICTS) reconeguda pel Ministeri de Ciència, Innovació i Universitats.

Tecnologia a l’abast de la societat

La tecnologia AiQUOS és resultat d'una llarga col·laboració internacional entre l'IMB-CNM-CSIC i la Universitat de Zúric. En la seva transferència a la spin-off s'ha inclòs una altra tecnologia desenvolupat pel grup de Circuits Integrats i Sistemes (ICAS) de l'IMB-CNM i la Universitat Autònoma de Barcelona (UAB). En l'empresa, l'equip de socis fundadors són Josep Maria Margarit, Cecilia Jiménez i Francesc Serra, de l'IMB-CNM-CSIC; Shih-Chii Liu, de l'INI de la Universitat de Zúric; i Aymen Jemni i Robert Mas, de l'àrea de negoci.

AiQUOS és una de les primeres spin-offs amb participació del CSIC creades a través d'un nou procediment impulsat per la Vicepresidència d'Innovació i Transferència del CSIC (VIT-CSIC). “Està basat en l'aplicació de la reforma de la Llei de la Ciència, que atorga a la Presidència del CSIC competències reforçades per a agilitzar la participació de l'organisme en les spin-offs”, assenyala Isabel Gavilanes, gestora de transferència de tecnologia en la Delegació del CSIC a Catalunya, involucrada en el procés, que també “facilita la implicació del seu personal en la creació de noves empreses dedicades a valorar les tecnologies que desenvolupen, superant així el conegut «vall de la mort»”, agrega. 

Amb la seva implementació, “esperem accelerar la transferència de coneixement cap a la societat i fer un pas crucial perquè els avanços científics es converteixin en solucions reals i efectives”, conclou Gavilanes.