Искусственный «электронный нос» стал способен не только различать запахи, но и оценивать их, как приятные или отвратительные. Даже если прежде с таким запахом ни разу не сталкивался.
Нос с умом: Электронюхач

Вообще-то «электронные носы» разрабатываются и производятся уже больше 20-ти лет. Как правило, подобные устройства представляют собой массив микроскопических химических сенсоров, избирательно реагирующих на присутствие молекул определенных летучих веществ. На каждое конкретное вещество каждый из сенсоров реагирует слегка по‑своему. Это позволяет, анализируя их общий ответ, получать «отпечаток» запаха, характерный паттерн, из которого и делать выводы о присутствии того или иного запаха.

К примеру, представим набор из десятка химических датчиков, каждый из которых меняет окраску при появлении какого-то запаха. Снимая эти результаты и сравнивая с заранее введенными в базу данных, мы можем понять, что за летучее вещество попалось нам на этот раз. Однако такая схема обладает очевидным недостатком: она не работает, когда мы сталкиваемся с ранее непредусмотренным запахом.

Этой проблемой занялся израильский ученый Рафии Хаддад (Rafi Haddad), который совершенно справедливо замечает, что если мы хотим создать устройство, способное вполне заменить органы обоняния, мы должны научить его «работать» и с незнакомыми запахами.

Для этого они собрали «нос» из 16-ти сенсоров и подвергли его воздействию 76-ти различных летучих веществ, замеряя изменения проводимости полимера, которое вызывали эти воздействия. Эти данные поступали на компьютер, который объединял их с информацией о том, как реагировали на соответствующие запахи люди-добровольцы. Компьютер ранжировал запахи от «самого приятного, что я когда-либо нюхал» до «самого отвратительного». На этом этап калибровки был закончен.

Затем ученые воздействовали на свой прибор 22-мя новыми запахами, параллельно предлагая их и добровольцам. И компьютер, и люди должны были снова выставить оценку приятности незнакомого аромата. Компьютер справился: более чем в 80% случаев их оценки совпали. А если проделать то же самое с запахами, вызвавшими наиболее яркую реакцию (самыми приятными или самыми неприятными), то совпадение уже превысит 90%.

Дело, казалось бы, сделано, но команда Хаддада пошла дальше. Они исследовали реакцию своего «электронного носа» на запахи, параллельно отслеживая реакцию добровольцев уже двух групп — коренных израильтян и коренных жителей Эфиопии. Дело в том, что широко принято считать, будто отношение к запахам во многом определяется культурным фоном и может сильно варьироваться у представителей разных народов. Оказалось, что «электронный нос», чьи реакции были откалиброваны по израильтянам, с не меньшим успехом предсказывал реакцию на запах и у эфиопов. Выходит, отношение к запахам куда более универсально, чем принято считать.

Но еще интересней, чем закончатся эти исследования. А именно — что за молекулярный механизм лежит в основе восприятия запахов. С ним связан целый ряд загадок и даже парадоксов. К примеру, вещество скатол (3-метилиндол), которое придает испражнениям характерный запах, воспринимается, конечно, как крайне неприятное. Но в крайне малых концентрациях ситуация меняется. Он имеет цветочный аромат и даже используется в парфюмерии. Молекулярные основы этого странного явления совершенно неизвестны.

Читайте также о том, как устроено наше обоняние: «Древнейшее из чувств».

По публикации ScienceNOW