Искусственный нос на основе живых рецепторов человека учится диагностировать рак

А что, если у роботов когда-нибудь появится обоняние? Звучит как фантастика, но корейские учёные из Сеульского национального университета уже вовсю работают над этим. Их последняя разработка — экспериментальная платформа, которая делает серьёзный шаг к созданию настоящего искусственного носа.

Мы давно учим машины видеть и чувствовать прикосновения. Камеры стали глазами, тактильные датчики — кожей. Но запах… Вот это настоящая головоломка! Как перевести аромат кофе или запах дождя на язык нулей и единиц? Оказывается, ответ может лежать на стыке химии, биологии и нейросетей.

Исследователи, чья работа вышла в авторитетном Science Advances, собрали воедино несколько передовых технологий. Их цель — создать систему, способную не просто уловить «запах», а проанализировать его состав. В фокусе первого эксперимента были короткоцепочечные жирные кислоты — летучие молекулы, которые есть в воздухе вокруг нас.

Искусственный нос на основе живых рецепторов человека учится диагностировать рак

Проблема существующих «электронных носов» в их узкой специализации: один датчик — одно вещество. Новая же система задумана как более универсальная и умная. Она должна не только обнаруживать, но и различать, учиться распознавать новые ароматы. Сложно? Ещё бы! Но подход гениален в своей простоте.

Как собрать нос из... бактерий и нейросети

Конструкция этого высокотехнологичного «нюхача» состоит из трёх ключевых модулей, и первый из них — биологический. Учёные взяли настоящие человеческие обонятельные рецепторы и с помощью безобидной кишечной палочки вырастили их на специальных нанодисках. Это живая, хоть и модифицированная, основа для восприятия запахов.

Второй модуль — искусственный синапс, устройство, имитирующее связь между нейронами. А третий — искусственная нейронная сеть, мозг всей системы. Вот как это работает: молекулы запаха из пробы воздуха связываются с биологическими рецепторами. Этот сигнал передаётся на искусственный синапс, который преобразует его, а нейросеть расшифровывает — что же это за молекула?

Чтобы научить систему, исследователи «познакомили» её с четырьмя конкретными жирными кислотами. И не просто так: эти соединения обнаруживаются в дыхании людей с определёнными формами рака желудка. После обучения искусственный нос с впечатляющей точностью в 90% научился различать эти четыре типа кислот. Представляете потенциал? Это не просто игрушка, а будущий инструмент для неинвазивной диагностики.

Но это только начало. Команда планирует расширять «обонятельную палитру» устройства, добавляя новые типы рецепторов. Кто знает, может, лет через десять робот-дегустатор будет определять свежесть продуктов, а медицинский сканер по выдоху пациента ставить предварительный диагноз. Наука пахнет прогрессом. В прямом смысле.