ในบ้านและกระเป๋าเสื้อของเรา มีอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่สล็อตแตกง่ายสามารถได้ยิน มองเห็น และสัมผัสได้ถึงการสัมผัสของเรา สมาร์ทโฟนของคุณอาจทำทั้งสามอย่าง สิ่งที่ขาดหายไป: เทคโนโลยีที่สามารถดมกลิ่นได้ แต่สิ่งนี้อาจมีการเปลี่ยนแปลง ตามรายละเอียดในตอนล่าสุดของ Unexplainable พอดคาสต์รายสัปดาห์ของ Vox สำรวจคำถามที่ยังไม่ได้ตอบในทางวิทยาศาสตร์
Andreas Mershin นักวิทยาศาสตร์การวิจัยและนักประดิษฐ์ของ MIT กล่าวว่าเทคโนโลยีในการผลิตสมาร์ทโฟนที่มีกลิ่นใกล้ความเป็นจริง “ผมคิดว่าเราอาจจะอยู่ห่างออกไปห้าปี หรืออาจจะน้อยกว่านั้นสักหน่อย” เขากล่าว “เพื่อนำมันจากที่ซึ่งตอนนี้มาอยู่ในโทรศัพท์อย่างสมบูรณ์ และฉันกำลังพูดถึง [เกี่ยวกับการปรับใช้] ในโทรศัพท์หลายร้อยล้านเครื่อง”
แนวคิดนี้ไม่จำเป็นต้องให้ Siri บอกคุณเมื่อคุณต้องการอาบน้ำ
(แต่อาจเป็นประโยชน์สำหรับบางคน) มีภารกิจด้านสาธารณสุขที่ใหญ่กว่า: จำลองความสามารถในการตรวจหาโรคอันน่าทึ่งของสุนัขให้อยู่ในรูปแบบที่พกพาสะดวกและเข้าถึงได้ง่ายขึ้น เพื่อช่วยระบุความเจ็บป่วยที่ร้ายกาจตั้งแต่เนิ่นๆ
สุนัขสามารถดมกลิ่นมะเร็ง พาร์กินสัน มาลาเรีย และอาการอื่นๆ ที่ทำให้กลิ่นตัวของมนุษย์เปลี่ยนแปลงได้ มีการตีพิมพ์งานวิจัยเกี่ยวกับความสามารถของสุนัขในการดมกลิ่น Covid-19
นักวิทยาศาสตร์สามารถฝึกสุนัขให้มากขึ้นเรื่อยๆ เพื่อช่วยในการตรวจหาโรค และนำไปใช้ทั่วโลก แต่การฝึกอบรมประเภทนี้มีราคาแพง ยาก และใช้เวลานาน นอกจากนี้ ไม่ใช่ทุกคนที่ชอบสุนัข และไม่ใช่ทุกคนที่จะชื่นชมการถูกสุนัขดมกลิ่นก่อนการแข่งขันบาสเก็ตบอลหรือระหว่างนัดพบแพทย์
โดยพื้นฐานแล้ว ความหวังอยู่ที่นักวิทยาศาสตร์จะออกแบบจมูกหุ่นยนต์เพื่อตรวจหาโรคในแบบเดียวกับจมูกของสุนัข นั่นคือหัวข้อของตอนที่อธิบายไม่ได้ของวันนี้ ซึ่งเป็นตอนที่สามของซีรีส์ที่สำรวจความไม่รู้เกี่ยวกับประสาทสัมผัสของเรา (หมายเหตุ: เวอร์ชันหนึ่งของตอนนี้เริ่มฉายในปี 2021)
แคลร์ เกสต์ นักวิทยาศาสตร์ผู้วิจัยเกี่ยวกับสุนัขดมกลิ่นโควิด-19 กล่าวว่า “แนวคิดนี้มีให้สุนัขต้องแปลสิ่งที่เขารู้ด้วยจมูกของเขาเป็นอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์
สิ่งหนึ่งที่น่าสนใจมากเกี่ยวกับจมูกหุ่นยนต์ก็คือนักวิจัยสามารถพัฒนาพวกมันได้แม้จะไม่เข้าใจอย่างถ่องแท้ว่าจมูกของหุ่นยนต์ทำงานอย่างไร นี่คือความลึกลับที่สำคัญของตอน Unexplainable ในสัปดาห์นี้: นักวิทยาศาสตร์จะสร้างจมูกหุ่นยนต์ได้อย่างไรหากพวกเขาไม่เข้าใจว่ากลิ่นทำงานอย่างไร
Eduardo Franco เป็น Argyle, Charlie Heaton เป็น Jonathan, Millie Bobby Brown เป็น Eleven, Noah Schnapp เป็น Will Byers และ Finn Wolfhard เป็น Mike Wheeler ใน Stranger Things
ฟังด้านบนเพื่อฟังว่านักวิทยาศาสตร์กำลังคิดอย่างไรกับความลึกลับนั้น
ความท้าทายของจมูกหุ่นยนต์อธิบาย
นักวิทยาศาสตร์รู้กลไกพื้นฐานของกลิ่นมากมาย พวกเขารู้ว่าลึกลงไปในจมูกของเรา มีตัวรับพิเศษที่ทำปฏิกิริยากับโมเลกุลของกลิ่นที่เราหายใจเข้าไป และพวกเขารู้ว่าตัวรับเหล่านั้นส่งสัญญาณไปยังสมอง
สิ่งที่พวกเขาไม่รู้คือสาเหตุที่สิ่งต่าง ๆ มีกลิ่นเหมือนที่พวกเขาทำ นั่นคือเหตุใดโมเลกุลกลิ่นหนึ่งจึงได้กลิ่นทางเดียว ขณะที่โมเลกุลกลิ่นที่มีรูปร่างคล้ายกันอีกคนหนึ่งจึงได้กลิ่นต่างกัน นั่นยังคงเป็นปริศนา (เช่นด้วยการมองเห็น มีตัวรับเพียงไม่กี่ชนิด และวิธีที่พวกมันโต้ตอบกันก็เป็นที่เข้าใจกันดี กลิ่นมี 400 ชนิด และเราเพิ่งเริ่มเข้าใจว่าพวกมันทำงานร่วมกันอย่างไรเพื่อตรวจจับกลิ่น .)
ฟังอธิบายไม่ถูก
อธิบายไม่ได้คือพอดคาสต์วิทยาศาสตร์รายสัปดาห์เกี่ยวกับทุกสิ่งที่เราไม่รู้ สำหรับเรื่องราวเกี่ยวกับความลึกลับทางวิทยาศาสตร์ที่ยิ่งใหญ่ ติดตามเราได้ทุกที่ที่คุณฟังพอดแคสต์
แต่ความลึกลับของกลิ่นไม่ได้ขัดขวางนักวิทยาศาสตร์อย่าง Mershin “ผมมีอุปกรณ์มูลค่ากว่า 100 ล้านเหรียญสหรัฐ” เขากล่าว “และมันทำให้ฉันโมโหมากที่สุนัขตัวเตี้ยสามารถทำอุปกรณ์ได้ดีกว่า 100 ล้านเหรียญ มีบางอย่างผิดปกติกับรูปภาพนั้น ฉันควรจะทำสิ่งนี้ได้!”
Mershin พยายามสร้างจมูกหุ่นยนต์ครั้งแรกในปี 2550 เมื่อ DARPA หน่วยงานวิจัยและพัฒนาของกระทรวงกลาโหมสหรัฐฯ ประกาศความท้าทาย ต้องการดูว่ามีใครสร้างจมูกหุ่นยนต์ที่สามารถตรวจจับโมเลกุลบางตัวได้หรือไม่ DARPA ไม่ได้เปิดเผยรายชื่อที่แน่นอนต่อสาธารณะ แต่จากรายชื่อดังกล่าว Mershin สงสัยว่าโมเลกุลเกี่ยวข้องกับกลิ่นระเบิด ยาเสพติด หรือศพ
คุณจะสร้างจมูกหุ่นยนต์ได้อย่างไร? Mershin ผู้ร่วมงานของเขาที่ MIT, Shuguang Zhang และทีมของพวกเขาคิดว่าพวกเขาอาจสร้างสิ่งที่สามารถตรวจจับโมเลกุลของกลิ่นได้โดยตรง เช่น เครื่องตรวจจับก๊าซคาร์บอนมอนอกไซด์ที่เติมซุป เมื่อโมเลกุลที่มีกลิ่นเหม็นเข้าไปในเครื่องตรวจจับ คล้ายกับเมื่อก๊าซคาร์บอนมอนอกไซด์เข้าสู่ตัวตรวจจับ CO สัญญาณเตือนจะดังขึ้น
พวกเขาใช้ตัวรับกลิ่นจริงซึ่งเติบโตในเซลล์ และพวกมันก็กระจายตัวรับออกไปบนแผงวงจร (ตัวรับความรู้สึกทั้งหมดมีไว้เพื่อแปลโลกภายนอกเป็นสัญญาณไฟฟ้าที่สมองของเราเข้าใจได้ ในกรณีนี้ สัญญาณจะถ่ายโอนไปยังวงจรแทน)
ความหวังคือตัวรับจะอ่านข้อมูลโมเลกุลของกลิ่นที่อยู่ใกล้เคียงทั้งหมด แต่แล้วทีมก็ตระหนักว่ามีโมเลกุลจำนวนมากที่จำเป็นต้องตรวจจับ มีกลิ่นมากมายที่กระเด้งไปมาจนสัญญาณเตือนจะดังขึ้น
ออกไปบ่อยเกินไป ทีมงานจึงตัดสินใจไม่สร้างเครื่องนี้
สำหรับความพยายามครั้งต่อไปที่พวกเขาเรียกว่าจมูกนาโน Mershin และ Zhang ได้ลองทำสิ่งที่แตกต่างออกไป
ในขณะที่รุ่นก่อนหน้านั้นควรจะตรวจจับโมเลกุลแต่ละโมเลกุล แต่เวอร์ชั่นนี้มองที่ภาพรวม: กลิ่นโดยรวม (กลิ่นไม่ได้เป็นเพียงส่วนผสมของโมเลกุลเท่านั้น แต่เป็นวิธีเฉพาะที่โมเลกุลเหล่านั้นโต้ตอบกับชุดรับความรู้สึกที่ซับซ้อนในจมูกของคุณ ยังคงเป็นปริศนาว่าทั้งหมดนี้มารวมกันได้อย่างไร ดูตอนของ Unexlainable สำหรับข้อมูลเพิ่มเติม) นาโน-โนสบันทึกรูปแบบกิจกรรมทางไฟฟ้าที่บ้าคลั่งซึ่งเกิดจากตัวรับเมื่อมีกลิ่น การอ่านข้อมูลดูเหมือนหุ้นทิกเกอร์ Mershin พบว่าแต่ละกลิ่นทำให้เกิดรูปแบบเฉพาะที่คอมพิวเตอร์ (เช่น สมอง) สามารถรับรู้ได้
โดยพื้นฐานแล้ว Mershin ใช้แมชชีนเลิร์นนิง
(รูปแบบของปัญญาประดิษฐ์) เพื่อให้ Nano-Nose ค้นพบวิธีการรับรู้กลิ่นของตัวเอง ที่น่าสนใจคือการฝึกสุนัขดมกลิ่นก็เช่นเดียวกัน Mershin ได้เปิดโปง Nano-Nose ถึงสิ่งที่จำเป็นต้องรับรู้สำหรับการทดสอบ จากนั้นให้ Nano-Nose สอนตัวเองถึงวิธีรับรู้กลิ่นต่างๆ
ในที่สุด เขาแสดงให้เห็นว่า Nano-Nose สามารถตรวจจับกลิ่นโดยใช้ตัวรับจริง และทำอย่างละเอียดอ่อน แต่การทดสอบ DARPA อยู่ในสภาพแวดล้อมที่มีการควบคุมอย่างเข้มงวด ซึ่งอาจเป็นเพราะเหตุใด DARPA จึงหยุดโปรแกรมหลังจากผ่านไปสองสามปี โลกแห่งความจริงซับซ้อนกว่ามาก
Mershin กำลังทำการวิจัยต่อไป โดยพยายามเตรียม Nano-Nose สำหรับการใช้งานในชีวิตประจำวัน และในขณะที่การทำซ้ำก่อนหน้านี้มีขนาดใหญ่เท่ากับเดสก์ท็อป แต่ตอนนี้ Mershin กล่าวว่าเขาลดขนาดเทคโนโลยีลงเพื่อให้สามารถใส่ในสมาร์ทโฟนได้
จมูกในโทรศัพท์ของเราสามารถช่วยชีวิตคนได้
Mershin ยังคงต้องฝึก Nano-Nose ให้มากขึ้น ก่อนที่มันจะได้กลิ่นโรคจริงในสถานการณ์ประจำวัน ในโลกแห่งความเป็นจริง มีกลิ่นมากมายลอยอยู่รอบตัว ซึ่งเป็นสถานการณ์ที่แตกต่างอย่างมากจากสภาพแวดล้อมที่สะอาดและควบคุมได้ของการทดสอบ DARPA เพื่อผ่านอุปสรรค์นี้ Mershin จำเป็นต้องเปิดเผยตัวรับกลิ่นอีกมากมายเพื่อปรับปรุงอัลกอริทึม แต่การพิสูจน์แนวคิดพื้นฐานอยู่ที่นี่แล้ว และโทรศัพท์ที่มีกลิ่นอาจอยู่ไม่ไกล
การให้โทรศัพท์มีวิธีใหม่ในการติดตามพฤติกรรมของเรามาพร้อมกับข้อกังวลที่ชัดเจน ข้อมูลจะมีกลิ่นโดยโทรศัพท์เป็นส่วนตัวหรือไม่? จมูกหุ่นยนต์สามารถถูกแฮ็กหรือเข้าถึงได้โดยผู้โฆษณาหรือไม่? นี่เป็นคำถามที่เราถามไปแล้วเกี่ยวกับความสามารถของโทรศัพท์ในการมองเห็นและได้ยินเรา ซึ่งมักมีคำตอบที่ไม่น่าพอใจ
ลูกสุนัขที่น่ารักตัวนี้ได้รับการฝึกฝนให้ดมกลิ่นมะเร็ง หุ่นยนต์สามารถทำเช่นเดียวกันได้หรือไม่? ได้รับความอนุเคราะห์จาก Claire Guest
ผลกระทบด้านความเป็นส่วนตัวอาจเป็นเรื่องที่น่ากังวล แต่ประโยชน์ที่ได้รับนั้นชัดเจน: จมูกหุ่นยนต์ขนาดพกพาสามารถช่วยชีวิตคนได้ “พวกเราคนใดคนหนึ่งสามารถมีไฝที่กลายเป็นมะเร็งได้” Mershin กล่าว “ถ้าคุณรอหกเดือน บางครั้งมันก็กลายเป็นโทษประหารชีวิต” แต่ถ้าโทรศัพท์ของคุณสังเกตเห็นการเปลี่ยนแปลงของกลิ่น โทรศัพท์อาจแจ้งเตือนคุณก่อนหน้านี้
แขก นักวิทยาศาสตร์ที่ฝึกสุนัขเพื่อตรวจหาโรค กล่าวว่า เธอเข้าใจถึงศักยภาพในการช่วยชีวิตนี้เป็นการส่วนตัว หลายปีหลังจากที่เธอเริ่มหาข้อมูล สุนัขของเธอ Daisy เริ่มหงุดหงิด เธอยังคง “จ้องมาที่ฉันแล้วสะกิดฉัน จ้องมาที่ฉันและสะกิดฉัน” เธอกล่าว เธอรู้สึกว่าเดซี่กำลังสะกิดและพบก้อนเนื้อ ในที่สุดเธอก็ได้รับการวินิจฉัยว่าเป็นมะเร็งเต้านม และค่อนข้างเป็นไปได้ที่เดซี่จะช่วยชีวิตเธอได้
ไม่ใช่ทุกคนที่สามารถเข้าถึงสุนัขได้เหมือนของแขก แต่เกือบทุกคนมีสมาร์ทโฟน ขณะนี้ โทรศัพท์ของเราไม่ได้กลิ่นมะเร็ง แต่วันหนึ่งพวกเขาอาจช่วยชีวิต
อ่านเพิ่มเติม
บทความล่าสุดใน The Scientist เกี่ยวกับงานล่าสุดของ Mershin และ Guest โดยใช้แมชชีนเลิร์นนิงเพื่อเลียนแบบความสามารถของสุนัขในการตรวจหามะเร็ง
มีทฤษฎีที่ว่าจมูกของเราทำงานจริงๆ โดยใช้กลศาสตร์ควอนตัม มันซับซ้อนเล็กน้อย แต่ถ้าคุณต้องการดำน้ำลึก ดูบทความนี้โดย Ann-Sophie Barwich มันเกี่ยวกับสาเหตุที่ชุมชนวิทยาศาสตร์หลงใหลในทฤษฎีจมูกควอนตัมมากและทำไมทฤษฎีนี้จึงไม่น่าจะเกิดขึ้นได้ทั้งหมด
Barwich ยังเขียนหนังสือทั้งเล่มเกี่ยวกับประวัติศาสตร์และความลึกลับของกลิ่น เรียกว่า Smellosophy: สิ่งที่จมูกบอกจิตใจสล็อตแตกง่าย
