Sztuczny nos radzi sobie jak prawdziwy :: Artykuły / Polski Serwis Naukowy

Polecamy również:

Zapach na życzenie? Gdańscy naukowcy znaleźli na to sposób

Naukowcy z ESO odkryli 50 nowych egzoplanet za pomocą spektrografu HARPS

Naukowcy odkryli powiązanie między otyłością a rakiem piersi

Naukowcy odkryli powiązanie między pęknięciem a zawałem serca

Naukowcy odkryli powiązanie między rakiem piersi a hormonami płciowymi

Naukowcy odkryli powiązanie między migracją komórek a przerzutami raka

Czy węch jest zmysłem indywidualnym, specyficznym dla danej kultury? Na tak postawione pytanie zespół izraelskich naukowców, który z powodzeniem wyszkolił system elektroniczny w przewidywaniu stopnia przyjemności nowych zapachów, odpowiada przecząco. Badania, których wyniki opisano w czasopiśmie Public Library of Science (PLoS) Computational Biology, zostały dofinansowane z unijnego grantu przyznanego przez Europejską Radę ds. Badań Naukowych (ERBN) w Siódmym Programie Ramowym (7PR). Wyniki mogą przyczynić się do opracowania nowych metod badania zapachów i monitoringu środowiska.

W ciągu ostatnich 10 lat obserwowaliśmy szybki rozwój technologii sztucznych nosów czy też "e-NOSów", jak są również nazywane. Te elektroniczne urządzenia mogą wykrywać i rozpoznawać zapachy dzięki czujnikom chemicznym znajdującym się wewnątrz. Jednym z celów technologii sztucznych nosów jest raportowanie dostrzegalnych właściwości nowych zapachów.

W ramach ostatnich badań naukowcy z Instytutu Nauk im. Weizmanna i Centrum Medycznego im. Edith Wolfson z Izraela stwierdzili, że postrzeganie danego zapachu jako przyjemnego jest naturalnie i ściśle powiązane z jego strukturą molekularną. Różnice indywidualne czy kulturowe są oczywiste wyłącznie w specyficznych kontekstach - utrzymują naukowcy.

Na potrzeby badań naukowcy dostroili e-NOS do zapachów, które ocenia się, że są odczuwane przez człowieka jako przyjemne, a następnie wykorzystali go do przewidywania stopnia przyjemności nowych zapachów. Zespół poprosił rodowitych Izraelczyków o ocenę zestawu zapachów w skali od 1 do 30, od "bardzo przyjemnego" do "bardzo nieprzyjemnego". Naukowcy wykorzystali wyniki testów do opracowania algorytmu "stopnia przyjemności zapachu", który zaprogramowali w e-NOSie.

Zespół ocenił następnie za pomocą nowego oprogramowania e-NOSa szereg nieznanych zapachów. Aby dowiedzieć się, czy postrzeganie przyjemności zapachu przez e-NOS współgra z opinią ludzkiego nosa, zespół poprosił drugą grupę Izraelczyków (którzy nie brali udziału w pierwszej części doświadczenia) o ocenę tych nowych zapachów.

Naukowcy odkryli, że ocena stopnia przyjemności przez urządzenie była zbieżna w ponad 80% z oceną ludzi. Wystawiane przez e-NOS oceny były również w ponad 90% trafne w rozróżnianiu zapachów zdecydowanie przyjemnych od nieprzyjemnych.

Ale czy kultura ma wpływ na naszą opinię na temat tego, co ładnie pachnie? Aby się tego dowiedzieć zespół przetestował przewidywania e-NOSa na grupie Etiopczyków, którzy wyemigrowali niedawno do Izraela. Naukowcy odkryli, że e-NOS był w stanie przewidzieć opinie Etiopczyków na temat nowego zapachu, mimo iż był "dostrojony" na postrzeganie przyjemności zapachów zgodne z odczuciem rodowitych Izraelczyków. Zdaniem zespołu sugeruje to międzykulturowe podobieństwo w odczuwaniu zapachów jako przyjemnych.

"Kultura ma wpływ na percepcję wrażeń zapachowych jako przyjemnych głównie w specyficznych kontekstach" - wyjaśnia profesor Noam Sobel z Wydziału Neurobiologii Instytutu Nauk im. Weizmanna. "Aby zobrazować to zjawisko, wielu ludzi zastanawia się jak Francuzi mogą lubić zapach swoich serów, kiedy większość ludzi odbiera go jako odpychający. Jesteśmy przekonani, że Francuzi nie sądzą, iż ten zapach jest sam w sobie przyjemny, tylko że jest oznaką dobrego sera. Jednakże gdyby zapach pojawił się bez kontekstu w słoiku wówczas Francuzi ocenili by go prawdopodobnie jako nieprzyjemny w taki sam sposób jak ktokolwiek inny - dlatego też Francuzi nie produkują perfum o zapachu sera."

Naukowcy stwierdzili, że właściwości molekularne zapachu pobudzają czujniki chemiczne e-NOSa, wywołując niepowtarzalny wzór elektryczny - coś, co zespół nazywa "zapachowym odciskiem palca" - charakteryzujący dany zapach.

Elektroniczny nos musi przejść "szkolenie" z próbkami zapachów, aby zbudować sobie referencyjną bazę danych - mówią naukowcy. Różnica między ludzkim nosem a e-NOSem polega na tym, że ten pierwszy potrafi rozpoznawać, a nawet klasyfikować nowe zapachy, których odciski palców nie są dostępne w bazie danych.

Innowacja zespołu izraelskiego polegała na wytrenowaniu e-NOSa w przewidywaniu czy zapach będzie postrzegany jako przyjemny czy nieprzyjemny, czy też gdzieś na środku skali. "Wyjątkowość tego podejścia polegała na tym, że zamiast uczyć się pojedynczych obiektów zapachowych takich jak róża czy skunks, e-NOS nauczył się osi i mógł umieszczać następnie nowe obiekty w dowolnym miejscu wzdłuż poznanej osi" - wyjaśniają naukowcy.

"Te odkrycia sugerują, że w odróżnieniu od wzroku czy słuchu, w przypadku powonienia istnieje systematyczne, przewidywalne powiązanie między strukturą bodźca a odczuciem jego przyjemności" - napisali autorzy artykułu. "To przeczy powszechnemu przekonaniu, że odczucie przyjemności zapachowych jest całkowicie subiektywne i może przyczynić się do opracowania nowej metody selekcji zapachów i monitorowania środowiska oraz stać się decydującym modułem konstrukcyjnym cyfrowego przenoszenia zapachu."

Za: CORDIS

komentuj publikację

Czy wiesz że...?

wersja BETA

Odtwarzacz zapachu urządzenie elektroniczne, które umożliwia automatyczne odtwarzanie dowolnego zapachu poprzez mieszanie różnych wonnych skadników w proporcjach zależnych od zbioru odpowiedzi czujników elektronicznego nosa na odtwarzany zapach. pełny tekst

Odorant (z łac. odor zapach) dowolna substancja mająca zapach, niezależnie od tego, czy wydaje się on przyjemny, czy nie. W inżynierii środowiska odorantami określa się (wg normy PN-EN 13725:2007) wszystkie zanieczyszczenia zawarte w powietrzu, które pobudzają komórki nerwowe nabłonka węchowego. Wynikiem pobudzenia jest wrażenie zapachu przyjemne lub nieprzyjemne. Wszystkie zapachy mogą być wrażeniami niepożądanymi, gdy są obce dla danego środowiska. Rodzaj emocji, związanych z odbiorem zapachu, określa tzw. jakość hedoniczna. pełny tekst

System GC-NN nazwa koncepcji specyficznego dla olfaktometrii wykorzystania chromatografii gazowej (GC) i sztucznych sieci neuronowych (NN) do określania cech zapachu próbki (np. intensywności wrażenia). Zasada systemu GC-NN jest wzorowana na koncepcji elektronicznego nosa. Chromatogramy nie są wykorzystywane do identyfikacji poszczególnych eluatów (jak w analizie jakościowej) i określenia ich stężenia w próbce (jak w analizie ilościowej), lecz ich interpretacja polega na określaniu stopnia podobieństwa chromatogramów próbek i wzorców o określonym zapachu. Porównywany jest kształt linii na wykresie, wyrażany przez sekwencję liczb sygnałów detektora GC. Stopień podobieństwa określa się z użyciem sieci neuronowych lub innych metod analizy statystycznej (np. PCA). pełny tekst

Perfumy (fr. "per fumée" - przez dym) łączna nazwa kosmetyków, których jedynym zadaniem jest nadawanie różnym obiektom (zwykle ciału człowieka) przyjemnego i długo utrzymującego się zapachu. pełny tekst

Egzaltolid (lakton kwasu 15hydroksypentadekanowego) makrocykliczny związek zapachowy, stosowany w produkcji perfum do utrwalania i harmonizowania zapachu. Ma zapach przypominający piżmo (z nutą ambry), dzięki czemu może być zamiennikiem tych naturalnych substancji zapachowych pochodzenia zwierzęcego, zawierających podobne związki wielkopierścieniowe (np. muskon, cyweton, ambrettolid). pełny tekst

Moduł "Czy wiesz że...?" (wersja testowa, beta): definicje/pojęcia wygenerowane w obrębie tego modułu pochodzą z Wikipedii i udostępniane są na licencji Creative Commons: uznanie autorstwa, na tych samych warunkach, z możliwością obowiązywania dodatkowych ograniczeń. Dostęp do pełnej wersji każdego hasła (oraz dokładnch informacji na temat licencji, autora oraz edycji) możliwy jest po kliknięciu w odnośnik opisany jako "pełny tekst".