Благодаря применению искусственного интеллекта, «электронный нос» сможет распознавать летучие вещества, указывающие на наличие заболеваний, с той же точностью, что и собачий нюх.
Благодаря своему исключительно развитому обонянию собаки способны выявлять не только взрывчатые вещества и наркотические средства, но и определенные заболевания, в том числе различные формы рака и даже Covid-19. К сожалению, разведение и подготовка служебных собак — длительный, сложный и дорогостоящий процесс. Поэтому ученые пытаются создать им полноценную автоматизированную замену — «электронный нос» для детектирования широкого спектра летучих веществ.
Проект также разрабатывается командой ученых из Массачусетского технологического института (MIT) в сотрудничестве с британской компанией Medical Detection Dogs. В течение нескольких лет работы они создали уникальное устройство Nanonose, которое использует обонятельные рецепторы млекопитающих, интегрированные с точной электроникой. Разработчики полагают, что, добавив к ним специализированные нейронные сети для идентификации «запаховых профилей», эти системы смогут продемонстрировать результаты, превосходящие возможности собак.
В своей новой статье, опубликованной в журнале PLOS One, в ходе исследований ученые продемонстрировали результаты тестирования системы, проведенных на пациентах с раком предстательной железы и раком кишечника. В экспериментах приняли участие 50 человек, включая пациентов онкологических клиник и здоровых добровольцев. Образцы их мочи были предоставлены обученным собакам и электронному сенсору Nanonose. Эффективность оказалась сопоставимой: оба метода показали точность в диапазоне от 70 до 76 процентов.
По мнению одного из участников проекта, Андреаса Мершина (Andreas Mershin) из Массачусетского технологического института, детектор обладает чувствительностью, в 200 раз превышающую чувствительность собачьего носа, когда речь идет о выявлении незначительных концентраций запахов. Однако в части интерпретации полученных данных Nanonose значительно уступает. «Собаки не обладают знаниями в области химии, — говорит У них не формируется перечень молекул в сознании. И когда вы ощущаете аромат кофе, вы не представляете себе список названий и концентраций, вы испытываете целостное восприятие. Это ощущение запаха объекта, и так же поступают собаки».
По этой причине основное внимание было уделено улучшению искусственного интеллекта, способного анализировать эти данные. Представленные в новой публикации первые итоги оказались весьма перспективными. Разработчикам удалось значительно уменьшить размер детектора, и теперь они планируют усовершенствовать нейронные сети для создания компактного устройства — «электронного носа», который можно будет интегрировать даже в смартфоны.