ТЕЛЬ-АВІВ, Ізраїль. Аеропорти та залізничні вокзали по всьому світу незабаром можуть замінити собак, які шукають наркотики. Технологічний прорив, здійснений командою з Тель-Авівського університету, вперше зробив можливим для робота відчути запахи за допомогою біологічного датчика. Датчик працює, надсилаючи електричні сигнали у відповідь на присутність поблизу запаху, який потім робот може виявляти та інтерпретувати.
Спочатку дослідники успішно підключили біологічний датчик до електронної системи. Далі, використовуючи алгоритм машинного навчання, команда змогла правильно ідентифікувати запахи з рівнем чутливості в 10 000 разів вищим, ніж у звичайного електронного пристрою. Автори дослідження вважають, що в світлі цих успішних випробувань ця технологія може допомогти ідентифікувати вибухівку, наркотики, хвороби тощо в майбутньому.
Цей приголомшливий технологічний прорив очолювали докторантка Нета Швіл зі Школи нейронауки Сагола Тель-Авівського університету, доктор Бен Маоз з інженерного факультету Флейшмана та Школи нейронауки Сагола, а також професор Йосі Йовель і професор Амір Аялі зі школи зоології та школи нейронаук Сагола.
« Технології, створені людиною, все ще не можуть конкурувати з мільйонами років еволюції. Однією з сфер, у якій ми особливо відстаємо від тваринного світу, є сприйняття запахів. Приклад цього можна знайти в аеропорту, де ми проходимо через магнітометр, який коштує мільйони доларів і може виявити, чи ми несемо металеві пристрої. Але коли вони хочуть перевірити, чи пасажир не перевозить наркотики, вони приводять собаку, щоб він його обнюхав. У тваринному світі комахи чудово сприймають і обробляють сенсорні сигнали. Наприклад, комар може визначити різницю в рівні вуглекислого газу в повітрі на 0,01 відсотка. Сьогодні ми далекі від виробництва датчиків, здатність яких наближається до можливостей комах», — пояснюють доктор Маоз і професор Аялі в університетському релізі.
Автори дослідження пояснюють, що наші органи чуття (очі, вуха, ніс) – як і органи всіх інших тварин – використовують рецептори для визначення та розрізнення різних сигналів. Звідти відповідний сенсорний орган перетворює ці дані в електричні сигнали, які потім мозок декодує як інформацію.
Велика проблема, коли справа доходить до біосенсорів , полягає в підключенні сенсорного органу, як-от ніс, до електронної системи, яка насправді знатиме, як декодувати електричні сигнали, отримані від рецепторів.
«Ми під’єднали біологічний датчик і дозволили йому відчути різні запахи, поки вимірювали електричну активність, яку викликав кожен запах. Система дозволила нам виявити кожен запах на рівні основного органу чуття комахи. Потім, на другому кроці, ми використали машинне навчаннястворити «бібліотеку» запахів», – коментує професор Йовел. «У дослідженні ми змогли охарактеризувати 8 запахів, таких як герань, лимон і марципан, таким чином, щоб ми могли знати, коли присутній запах лимона або марципану. Фактично, після завершення експерименту ми продовжили ідентифікувати додаткові різні та незвичні запахи, такі як різні види шотландського віскі. Порівняння зі стандартними вимірювальними приладами показало, що чутливість носа комахи в нашій системі приблизно в 10 000 разів вища, ніж у пристроїв, які використовуються сьогодні».
«Природа набагато розвиненіша за нас, тому ми повинні використовувати її. Принцип, який ми продемонстрували, може бути використаний і застосований до інших органів чуття, таких як зір і дотик . Наприклад, деякі тварини мають дивовижні здібності виявляти вибухівку чи наркотики; створення робота з біологічним носом могло б допомогти нам зберегти людське життя та ідентифікувати злочинців у спосіб, який сьогодні неможливий. Деякі тварини вміють розпізнавати хвороби. Інші можуть відчувати землетруси. Небо — це межа», — підсумовує доктор Маоз.
Рухаючись вперед, дослідники прагнуть дати роботу здатність навігації, яка дозволить йому локалізувати джерело запаху та, зрештою, ідентифікувати його.
Дослідження опубліковано в Biosensor and Bioelectronics.
