陈根：实现嗅觉自动化，开发全新电子鼻

文/陈根

大量研究表明，经过训练的狗只需通过嗅觉就能发现多种疾病，包括肺癌、乳腺癌、卵巢癌、膀胱癌和前列腺癌，可能还有Covid-19。在某些情况下，例如涉及前列腺癌的情况下，狗通过嗅病人的尿样检测疾病的成功率为99%。但是训练这样的狗需要时间，而且它们的可用性和时间是有限的。

科学家们一直在寻找一种方法，在一个小巧的装置中，实现狗鼻子和大脑惊人的嗅觉能力的自动化。现在，麻省理工学院和其他机构的一个研究小组已经开发出一种系统，可以检测空气样本中的化学和微生物含量，其灵敏度甚至超过狗的鼻子。

事实上，这款新设备已经开发了好几年，并在不断改进，该系统融合了哺乳动物的嗅觉感受器作为传感器，其数据流可以通过典型的智能手机功能实时处理。研究人员设想有一天，每部智能手机都会内置一个气味探测器，就像现在手机里无处不在的摄像头一样。

研究人员表示，这种探测器配备了通过机器学习开发的先进算法，可能比典型的筛查机制更快地发现疾病的早期迹象，甚至可以发出烟雾或气体泄漏的警报。此次研究中，研究团队对其传感器检测空气中不同分子的能力进行了微调。

这些努力已经取得了进展，该系统可以检测和识别微小的分子痕迹。在最新的测试中，该小组测试了50例确诊为前列腺癌患者的尿液和已知的无病患者的尿液，使用英国医学检测犬训练和处理的狗和小型化的检测系统。

 

随后，他们应用一个机器学习程序来梳理样本之间的任何相似之处和差异，从而帮助基于传感器的系统识别疾病。在测试同样的样本时，人工系统能够匹配狗的成功率，两种方法的得分都超过70%。

当然，但像狗一样“解释”这些分子的含义，也是该技术一直缺乏的地方。这也并不妨碍这一成果为进一步研究将该技术发展到适合临床应用的水平提供的坚实框架。

该研究已发表在《PLOS One》杂志上。