Команда исследователей из Массачусетского технологического института (MIT) и других учреждений разработала систему, которая может определять химическое и микробное содержание пробы воздуха с даже большей чувствительностью, чем нос собаки.
Многочисленные исследования показали, что обученные собаки могут обнаруживать многие виды заболеваний, включая рак легких, груди, яичников, мочевого пузыря и простаты и, возможно, COVID-19, просто по запаху. В некоторых случаях, связанных, например, с раком простаты, собаки с 99% вероятностью обнаруживали заболевание, обнюхивания образцов мочи пациентов.
Но для дрессировки таких собак нужно время. Ученые искали способы автоматизировать удивительные обонятельные способности собачьего носа и мозга в компактном устройстве. Теперь команда исследователей из MIT и других учреждений разработала систему, которая может определять химическое и микробное содержание пробы воздуха с даже большей чувствительностью, чем нос собаки. Ученые объединили ее с моделью машинного обучения, которая выявляет отличительные характеристики образцов, сигналящих о болезни.
Открытия, которые, по словам исследователей, когда-нибудь могут привести к созданию автоматизированной системы обнаружения запахов, достаточно маленькой, чтобы ее можно было встроить в мобильный телефон, опубликованы в журнале PLoS ONE в статье Клэр Гест из компании Medical Detection Dogs в Великобритании. Также в проекте приняли участие исследователь Андреас Мершин из MIT и еще 18 ученых из университета Джона Хопкинса, Фонда рака простаты и ряда других институтов и организаций.
Последние несколько лет ученые совершенствуют миниатюрную детекторную систему, которая включает обонятельные рецепторы млекопитающих, стабилизированные для работы в качестве датчиков. Потоки данных обрабатываются в режиме реального времени с помощью возможностей обычного смартфона. По словам ученых, детекторы, оснащенные передовыми алгоритмами, разработанными с помощью машинного обучения, потенциально могут обнаружить ранние признаки заболевания гораздо раньше, чем обычный скрининг.
В последних тестах команда проверила 50 образцов мочи от подтвержденных случаев рака простаты и контрольной группы здоровых людей с использованием собак, обученных и обслуживаемых компанией Medical Detection Dogs в Великобритании, и миниатюрной системы обнаружения. Затем они применили программу машинного обучения, чтобы выявить любые сходства и различия между образцами, которые могут помочь сенсорной системе идентифицировать болезнь. При тестировании одних и тех же образцов искусственная система смогла сопоставить показатели успешности собак, причем оба метода набрали более 70%.
По словам ученых, миниатюрная система обнаружения на самом деле в 200 раз более чувствительна, чем нос собаки, с точки зрения способности обнаруживать и идентифицировать крошечные следы различных молекул. Это уже подтверждено контролируемыми тестами, санкционированными DARPA. Чтобы грамотно интерпретировать молекулы ученые использовали машинное обучение. Их цель — попытаться найти неуловимые закономерности, которые собаки могут вывести из запаха, но люди не могут понять с помощью химического анализа.
Читать далее
Создана первая точная карта мира. Что не так со всеми остальными?
Какие бывают дроны и когда появятся пассажирские аэротакси
Посмотрите на самые красивые снимки «Хаббла». Что увидел телескоп за 30 лет?