陈根：开发机器嗅觉功能，跟狗学测癌

文/陈根

狗，以灵敏的嗅觉闻名，以至于其灵敏的嗅觉能帮人们寻找失踪人员，搜查违禁物品，甚至还能闻出人们是否生病，和是否感染了新冠病毒。事实上，此前已有研究发现，狗狗会通过异常的行为表现提醒主人尚未察觉的病症。

比如，2001 年有报告显示，一名男子的狗不断嗅他腿上的湿疹斑块，后发现那是一个基底细胞癌；2013 年，一名男子的狗持续舔他右耳后面的病变，后来该处被证实是恶性黑色素瘤。

而2015 年，Taverna 等人发表了一篇关于从尿液中检测前列腺癌的关键论文，内容包括 362 例和 540 例健康对照，2 只狗的嗅觉平均敏感度达到 99%，平均特异性为 98%。科学家们认为，这是因为疾病导致人分泌出的挥发性物质组成发生变化，人类的鼻子闻不出异样，狗却能察觉出来。

在这样的基础上，麻省理工的科学家们试图模仿狗狗的嗅觉，研究人员设计了一个系统，模仿犬类的嗅觉探测样本中化学物和微生物的差异，并且，结合机器学习，该系统可通过气味识别出具有特异性特征的样本，或可用于疾病的筛查。其研究结果发表在PLOS ONE。 

  

研究小组使用两只经过严格训练的医学检测犬 Florin 和 Midas 对人工神经网络（ANN）系统进行训练，并通过气相色谱-质谱仪（GC-MS）辅助进行挥发性有机化合物（VOC）以及微生物的剖析，使用该系统测试了 50 个前列腺癌确诊病例的尿液样本。

随后，通过机器学习使该系统能够找出各个样品之间的相似之处和差异，以帮助传感器系统对疾病进行诊断。结果显示，ANN 具有模拟犬嗅检测尿液样本以诊断前列腺癌的能力。在测试相同的样本时，人工智能探测系统与狗通过嗅觉进行筛选的成功率大致相同，两种方法的准确率均为 70% 左右。

在验证了方法的可行性后，研究人员表示，他们会进一步加大训练，以期把这种算法应用到智能手机中，打造出可以方便检测多种癌症的“电子鼻”，并最终达到与狗鼻子相媲美的准确度。