Устройство из обонятельных рецепторов человека, искусственных синапсов и ИИ способно «вынюхивать» рак
Команда инженеров-химиков и биологов Сеульского национального университета в Республике Корея разработала экспериментальное устройство, которое однажды может привести к созданию искусственного носа.
В своем исследовании, опубликованном в журнале Science Advances, группа объединила несколько различных технологий для создания устройства, способного обнаруживать короткоцепочечные жирные кислоты в образцах воздуха.
Существующие устройства, имитирующие обоняние, пока способны обнаруживать присутствие заданной молекулы или соединения в пробе воздуха, но не обладают способностью к обобщению. В новой работе ученые стремилась расширить такие возможности искусственного обоняния.
Искусственный нос
Устройство состоит из трех частей. Первая часть представляет собой своего рода нанодиск, содержащий модифицированные обонятельные рецепторы человека, выращенные с использованием бактерий E. coli. Вторая часть представляет собой устройство, имитирующее нейронные синапсы. И третье устройство — искусственная нейронная сеть.
Когда в устройство подается проба воздуха, содержащиеся в ней запаховые молекулы уникальным образом связываются с обонятельными рецепторами. Информация от первого устройства передается второму, которое реагирует заранее определенным образом, который расшифровывается искусственной нейронной сетью.
Чтобы определить, какая молекула присутствует в образце воздуха, исследователи обучили нейронную сеть их распознавать. В описанном в работе примере устройство распознает короткоцепочечные жирные кислоты, число молекул углерода которых варьировалось от трех до шести.
Команда выбрала четыре конкретные жирные кислоты, которые присутствуют в образцах дыхания людей с определенными типами рака желудка. Устройство с точностью 90% различало четыре типа жирных кислот.
Исследовательская группа планирует продолжить свою работу, добавив больше рецепторов.