Zahlreiche Studien haben gezeigt, dass trainierte Hunde viele Arten von Krankheiten erkennen können,
Aber es braucht Zeit, um solche Hunde zu trainieren.Wissenschaftler haben nach Wegen gesucht, um die erstaunlichen Geruchsfähigkeiten der Nase und des Gehirns eines Hundes in einem kompakten Gerät zu automatisieren. Jetzt hat ein Forscherteam vom MIT und anderen ein System entwickelt, mit dem der chemische und mikrobielle Gehalt einer Luftprobe noch empfindlicher als die Nase eines Hundes bestimmt werden kann. Wissenschaftler haben es mit einem Modell des maschinellen Lernens kombiniert, das die charakteristischen Merkmale von Krankheitssignalmustern identifiziert.
Entdeckungen, die Forscher sagenkönnte eines Tages zu einem automatisierten Geruchserkennungssystem führen, das klein genug ist, um in ein Mobiltelefon eingebaut zu werden, wie in der Zeitschrift veröffentlichtPlus einsin einem Artikel von Claire Guest von Medical DetectionHunde in Großbritannien. An dem Projekt beteiligten sich außerdem der Forscher Andreas Mershin vom MIT sowie 18 weitere Wissenschaftler der Johns Hopkins University, der Prostate Cancer Foundation und mehrerer anderer Institute und Organisationen.
Studiendesign zum Testen des Geruchssinns von Hunden.(A) Zwei Hunde, Florin und Midas, wurden ausgewählt, um an der Studie teilzunehmen. (B) Bild von Präsentationsbehältern. (C) Die Testbehälter werden auf einen Metallarm gestellt, der am Karussell befestigt ist. (D) Vergleich der Indikationen für Biopsienegativkontroll- und Krebsproben in einer Doppelblindstudie. Diese Tabelle zeigt, dass Florin von 21 Kontrollen 5 falsch positive Ergebnisse ergab, was zu einer Spezifität von 76,2% führte, verglichen mit 6 falsch positiven Ergebnissen von Midas, was zu einer Spezifität von 70% führte. Beide Hunde identifizierten 5 der 7 Zielproben korrekt, was eine Empfindlichkeit von 71,4 ergab. Bildnachweis: PLOS ONE, CC-BY 4.0, creativecommons.org/licenses/by/4.0/)
In den letzten Jahren haben sich Wissenschaftler verbessertein Miniaturdetektorsystem, das olfaktorische Rezeptoren von Säugetieren enthält, die stabilisiert sind, um als Sensoren zu wirken. Datenströme werden in Echtzeit mit den Funktionen eines herkömmlichen Smartphones verarbeitet. Die Detektoren, die mit fortschrittlichen Algorithmen ausgestattet sind, die mithilfe von maschinellem Lernen entwickelt wurden, könnten möglicherweise frühe Anzeichen einer Krankheit viel früher erkennen als herkömmliches Screening, sagten die Wissenschaftler.
In den letzten Tests testete das Team 50 ProbenUrin aus bestätigten Fällen von Prostatakrebs und einer gesunden Kontrollgruppe mit Hunden, die von Medical Detection Dogs in Großbritannien geschult und gepflegt wurden, und einem Miniatur-Erkennungssystem. Anschließend wendeten sie ein maschinelles Lernprogramm an, um Ähnlichkeiten und Unterschiede zwischen den Proben zu identifizieren, die dem sensorischen System helfen könnten, die Krankheit zu identifizieren. Beim Testen derselben Proben konnte das künstliche System die Erfolgsraten von Hunden erreichen, wobei beide Methoden über 70% erzielten.
Laut Wissenschaftlern handelt es sich um ein Miniatur-Erkennungssystemist in Bezug auf seine Fähigkeit, winzige Spuren verschiedener Moleküle zu erkennen und zu identifizieren, tatsächlich 200-mal empfindlicher als die Nase eines Hundes. Dies wurde bereits durch von der DARPA autorisierte kontrollierte Tests bestätigt. Um Moleküle richtig zu interpretieren, nutzten Wissenschaftler maschinelles Lernen. Ihr Ziel ist es, subtile Muster zu finden, die Hunde aus dem Geruch ableiten können, Menschen jedoch nicht durch chemische Analyse herausfinden können.
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DARPA – Büro für fortgeschrittene EntwicklungForschungsprojekte des US-Verteidigungsministeriums sind eine Abteilung des US-Verteidigungsministeriums, die für die Entwicklung neuer Technologien für den Einsatz im Interesse der Streitkräfte zuständig ist.