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陈根:开发机器嗅觉功能,跟狗学测癌
陈根谈科技
>《待分类》
2021.02.22
关注
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
。
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