Электронный нос научили распознавать болезни и опухоли

Собачий нос – чрезвычайно сложный и точный инструмент, позволяющий этим животным чувствовать запахи, недоступные человеческому обонянию. Они могут даже определить запахи некоторых заболеваний, например, малярии, некоторых типов онкологии и даже коронавируса.

Однако собаки – живые существа, и им свойственно ошибаться. К тому же на дрессировку собак уходит слишком много времени и ресурсов.

Поэтому учёные не первый год стремятся объединить точность электронного определителя запахов, или "электронного носа", со способностью живого существа "понять", чем пахнет. И недавно это начало у них получаться.

Инженеры из Массачусеттского технологического института разработали систему, которая может определить микробный и химический состав образца воздуха даже лучше, чем собачий нос. Добавив к этому процесс машинного обучения, они получили аппарат, отличающий характерный запах заболевания, рассеянный в воздухе.

Сложность собачьего восприятия, которую хотели повторить создатели новой системы, заключается в том, что животные чуют что-то, что недоступно человеку. Запахи, которые выделяют образцы разных типов рака, не имеют ничего общего. Однако собаки, обученные находить один из них, могут определить и другой, чувствуя в их запахах некое сходство.

"Собаки не знают, что такое химия, – поясняет Андреас Мершин (Andreas Mershin), соавтор исследования. – когда они чувствуют запах, у них в голове не появляется перечень молекул. Когда вы чувствуете запах кофе, у вас тоже нет списка названий и композиций, вы просто ощущаете особый аромат. Вот именно это ощущение своеобразного запаха и есть у собак".

Чтобы получить похожий результат, команда учёных разработала машинный алгоритм, обученный на 50 образцах мочи пациентов с раком простаты и без. Программа проанализировала молекулярные сходства и различия этих образцов. Она с высокой точностью смогла вычленить особенности летучих органических веществ, связанных с заболеванием.

При дальнейшем тестировании исследователи доказали, что новая система не хуже собак справляется с обнаружением рака простаты, показывая эффективность 70%.

Впрочем, разработка всё ещё требует дальнейшего улучшения, и команда надеется в будущем создать компактное устройство обнаружения запахов, которое, подобно камере, можно было бы встроить даже в смартфон.

Напомним, ранее Вести.Ru писали о том, как учёные воссоздали собачий нос, напечатав его на 3D-принтере.