Электронный нос научили распознавать болезни и опухоли

Соавтор работы Андреас Мершин.

Соавтор работы Андреас Мершин.
Фото Massachusetts Institute of Technology.

Этот электронный нос способен различать запахи благодаря алгоритмам машинного обучения.

Этот электронный нос способен различать запахи благодаря алгоритмам машинного обучения.
Фото Massachusetts Institute of Technology.

Соавтор работы Андреас Мершин.
Этот электронный нос способен различать запахи благодаря алгоритмам машинного обучения.

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.