Био-гибридные сенсоры, встраивающие антенны саранчи в современную электронику, используют ML для обнаружения запахов с чувствительностью в 10 000 раз выше, чем у электронных носов.
Если задуматься, то современные технологические достижения действительно впечатляют. Например, наличие суперкомпьютера в кармане или доступ к искусственно созданному чатботу, который может ответить на все ваши вопросы, еще несколько десятилетий назад казались бы научной фантастикой. Но, несмотря на все эти инновации, факт остается фактом: все, что можем сделать мы, природа может сделать лучше. У нас есть компьютер, но у природы есть гораздо более энергоэффективный и универсальный мозг; у нас есть суперклей, но у природы есть лапка геккона.
Один из самых ярких примеров того, как природа обходит наши технологии, - это зондирование окружающей среды. Возьмем, к примеру, нос собаки. Он на порядки чувствительнее в обнаружении специфических запахов, чем даже самые современные искусственные носы. Кроме того, биологический нос способен распознать сотни миллионов запахов, в то время как искусственные версии могут распознать лишь несколько. Команда из Тель-Авивского университета знает, что иногда нужно понимать, когда тебя побеждают, и, как говорится, если не можешь победить, присоединяйся к ним.
Это послужило вдохновением для их нового подхода к улучшению искусственных носов с помощью датчиков, которые они называют Bio-Hybrids. Эти сенсоры объединяют сверхчувствительные биологические обонятельные датчики с современной электроникой, чтобы повысить чувствительность обнаружения запахов на порядки. В их системе используются усики пустынной саранчи, которые являются их основным обонятельным органом. Когда связанные с запахом молекулы вступают в контакт с усиками, генерируются электрические сигналы, которые могут быть интерпретированы как сигнал о том, что определенная молекула была распознана.
Конечно, исследователи не могли спросить пустынную саранчу, что означают эти электрические сигналы, поэтому они придумали свой собственный подход. Подвергая датчик воздействию определенного запаха, а затем фиксируя электрические сигналы, которые они вызывают, команда смогла обучить алгоритм машинного обучения распознавать эти шаблоны. Они начали с небольшого набора из восьми различных запахов (включая лимон, герань и марципан), чтобы доказать свою концепцию. Но, как и следовало ожидать от детектора запахов с носом жука, после завершения первоначальных экспериментов они продолжили играть с ним и обнаружили, что он вполне способен распознавать любое количество запахов, включая запахи различных сортов шотландского виски.
Было отмечено, что это новое устройство примерно в 10 000 раз чувствительнее, чем лучшие искусственные носы, имеющиеся в настоящее время. Используя этот супер-нюх, команда работает над созданием колесного робота, который сможет следовать за запахами к месту их происхождения. Заглядывая в будущее, они считают, что технология может быть использована для обнаружения бомб или других опасных материалов. Возможно, более поздняя версия устройства может даже оказаться полезной для вынюхивания некоторых человеческих болезней, как это в некоторых случаях делают обученные собаки.