Ученые уже давно пытаются скопировать сверхчувствительное собачье обоняние, воплотив его в электронном устройстве. Создаются различные типы “электронных носов”, умеющие вынюхивать различные газы, нервно-паралитические вещества и даже взрывчатку. Но, как правило, такие устройства жестко ограничены какой-то сферой. Теперь ученые создали электронный нос, который улавливает и с помощью машинного обучения интерпретирует запахи.
Устройство в течение нескольких лет разрабатывается международной группой исследователей. Команда настраивает сенсоры на обнаружение различных молекул в воздухе. На данный момент нос настолько точен, что может обнаруживать и идентифицировать крошечные следы молекул с чувствительностью, в 200 раз превышающей чувствительность носа собаки. Но как связать отдельные молекулы в конкретный запах? До сих пор технологии для этого не существовало.
“Собаки не знают химии. Когда они чувствуют запах, в их голове не появляется список молекул. Когда вы чувствуете запах кофе, вы также не видите список веществ и их концентраций, вы испытываете общее ощущение запаха”, - говорит автор исследования Андреас Мершин из Массачусетского технологического института (MIT).
Именно это “ощущение запаха” ученые попытались воссоздать в электронике. Для этого команда создала алгоритм машинного обучения, обученный на 50 образцах мочи, взятых у пациентов с раком простаты и здоровых людей из контрольной группы. Анализируя молекулярные различия и сходства в воздухе, окружающем каждый набор образцов, программа научилась распознавать “узоры” летучих органических соединений, с высокой достоверностью сигнализирующих о заболевании.
“Мы знали, что датчики уже превышают собачье обоняние по уровню чувствительности, но теперь мы можем обучить искусственный интеллект имитировать собак”, - говорит Мершин.
Тесты показали, что система сравнялась с точностью собак при выявлении рака простаты, достигнув показателя успеха более 70%. Сейчас команда продолжает совершенствовать систему. Ученые надеются, что однажды их технология позволит создать крошечный детектор запахов, который можно будет встраивать в смартфоны, как камеру или сканер отпечатков.
Исследование опубликовано в журнале PLOS One.
