安德烈·梅尔辛（Andrei Mershin）仍然对狗生气。 “嗯，实际上，我爱他们，”一位希腊-俄罗斯科学家在麻省理工学院（MIT）舒适的办公室里说道。 “但是他们只是做我。”
他包括一个视频，以显示他在说什么。 在其中，一只名为露西的黑白西班牙猎狗携带六杯人类尿液。 狗有时-有时-闻一闻，闻起来稍长一些，显然是想找出一些东西。 实际上，她做出了诊断。 搜索指示前列腺癌的对照气味。 事实证明，这种癌症给男性尿液带来了特征性的症状。 非常引人注目-至少对于狗来说。 当露西从癌症患者身上找到玻璃杯时，她坐在他对面，并从教练那里得到治疗。
在飞向月球，收到黑洞的照片并用自动驾驶仪制造汽车的人们中，定义前列腺癌仍然被认为是一项艰巨的任务。 基本上，人类正在尝试检测患者血液中特定蛋白（PSA）的水平升高。 但是，本课的成功极度令人怀疑。 最早发现PSA的科学家称该测试“比扔硬币要成功得多”。 假阳性可导致前列腺活检，这是一种非常不愉快的过程，其中将大套管插入直肠壁以提取组织样本。
另一方面，经过适当训练的狗可以检出前列腺癌的准确率超过90％，对他们来说这根本不是问题。 露西在不到两分钟的时间内处理了六个样品。 Andrei Mershin无法达成协议：
我们底部的装备价值超过1亿美元，那只狗会打败我吗？ 只是让我生气。
梅尔辛不是医生。 他是受过物理学训练的物理学家。 他负责无标签研究小组实验室，消除了物理学，生物学和计算机科学之间的界限。 Mershin的办公室配有一副可以测量脑波的眼镜，航空杂志，泌尿科书籍和Python编码书籍。 他拒绝穿同样的袜子，并以俄罗斯口音迅速讲话，主题不断变化。 他又矮又胖，有着一头大大的白发，当他对某件事感到兴奋时，它会不时反弹。
Mershin的实验室拥有1亿美元的设备，位于MIT办公室下方几层楼。 在一个房间里，研究人员正在尝试发明新的颜色。 另一方面，创造地球上最轻，最耐用的材料。 但她最引人入胜的项目是AO（代替AI）的开发-人工气味。 简而言之，他们试图教机器人嗅探。
世界已经充满了可以看到，说话甚至（最初）思考的机器。 但是，尝试找到一种气味。 问题在于，人们自己仍然低估了嗅觉。 我们星球上的大多数生物都在许多方面受到气味的引导，但我们不是这些生物之一。 例如，伊曼纽尔·康德（Immanuel Kant）说，气味是我们五种基本感官中“最没用的”。 在2011年的一项调查中，有53％的16至22岁的人说，他们宁愿放弃嗅觉，也不愿使用智能手机或计算机。
但是在最近几年中，越来越明显的是，如果您的嗅觉具有合适的鼻子，这种气味就可以成为真正的超级大国。 几千年来，人们一直在用狗猎杀动物，然后寻找毒品和炸弹。 直到2000年代初，我们才开始猜测，实际上可能有更多的良好鼻子应用。 当研究人员突然意识到我们的宠物可以闻到黑色素瘤的早期迹象时，一切就开始了。 关于这只或那只狗如何通过开始发牢骚和戳戳来挽救情妇的消息，有足够的新闻。 Mershin的一位研究同事Claire Guest得了救，当时她的狗黛西（Daisy）在2009年突然开始不断地将鼻子伸到乳房下方，克莱尔（Claire）决定向医生检查以防万一。
最后，事实证明，有十种癌症具有特别强烈的气味。 最值得注意的是乳腺癌，肺癌，卵巢癌，前列腺癌和结肠癌。 事实证明，狗的气味决定了一天中的时间，即房间中空气的流动。 他们可以在几个小时内感觉到糖尿病发作的过程，了解没有任何视觉线索的人的情绪状态。 不仅狗，猫和其他动物也具有这种“超常能力”。 得益于苏格兰苏格兰护士的鼻子非常抽水，科学家们最近了解到，帕金森氏病患者开始散发出特征性的“木香，麝香味”-在最初症状显现数年之前。
最终，所有这些都不是狗，而是我们周围的世界。 我们仍然鲜为人知的世界。 事件，疾病，甚至精神状态最终在空中留下了特征性的印记。 只需学会区分即可。 事实证明，气味通常是查找和区分某些事物的最佳方法。 而接下来的方法又太昂贵（色谱/光谱），痛苦（活组织检查）或几乎不切实际（阅读想法）。
想象一下，一辆汽车（传感器+ AI）能够比狗更好地捕获和检测香气。 至少，每家医院都会希望这样做。 每个香水公司。 理想情况下，如果价格下跌-每个45岁以上的人都有患多种疾病的风险。 甚至随着技术的发展，谁知道，也许我们甚至将学会如何识别性强奸犯或决定在人群中被气味杀死的人。
不幸的是，我们还没有开发出可以嗅到的机器人，因为嗅觉仍然是一个很大的生物学谜团。 科学家们仍在试图理解我们如何感觉所有这些挥发性化合物，如何将一个分子与另一个分子分离，以及我们的大脑如何能够如此迅速地对所有这些信息进行分类。 杜克大学（Duke University）研究员松木裕明（Hiroaki Matsunami）抱怨说：“在这方面，问题多于答案。”
但是，安德烈·梅尔辛（Andrei Mershin）认为，我们不需要深入了解哺乳动物的气味，就可以制造人造鼻子。 他提出一个事实，那就是完全相反。 要了解鼻子的工作原理，我们首先需要创建它！ 安德烈·梅尔辛（ Andrei Mershin）与他的才华横溢的老师张书冠（Shuguan Zhang）合作开发了一种设备，即使他的主要竞争对手狗也可以从中学到一些东西。
气味理论
1914年5月，亚历山大·格雷厄姆·贝尔（Alexander Graham Bell）求助于华盛顿一所学校的毕业生。 这位67岁的电话发明家是一个非常不寻常的人，他的表现也与标准的“告别成年”不同。 取而代之的是，他给学生们提出了一系列问题，并提出了一些研究领域，如果一个年轻人认真地对待这一问题，这些研究领域将会取得成果。 他的问题之一是“我能闻到吗？”：
什么是香气？ 它是空气中物理粒子的散发，还是像声音一样的振动形式？ 如果是辐射，则应该能够称重，如果是振动，则可以尝试从镜子反射。 如果您有发现新科学领域的抱负，请尝试测量气味。
一个多世纪过去了，但没人能解决这个贝尔之谜。 气味是颗粒之间的振动还是化学反应，仍然存在争议。 （振动理论更具争议性，但没人能很好地理解气味感，因此可以完全消除。） 实际上，直到最近，1991年，科学家才能够研究哺乳动物嗅觉的基本遗传和生理因素。
然后生物学家琳达·巴克（Linda Buck）和理查德·阿克塞尔（Richard Axel）发表了他们对1000个基因的研究，这些基因与小鼠中的约1000个嗅觉受体有关。 事实证明，它们全都位于鼻腔顶部的上皮中，恰好在头骨开始的位置。 当我们深吸一口气时，这些分子就会经过这些受体，而那些兴奋的分子就会向我们的大脑发送信号。 科学家接着说，但是即使这样，也只能说明对（某些）气味的感知是如何开始的。 与受体的相互作用如何发生还不是很清楚。
此外，他们发现的受体数量产生了一个数学问题。 人类有大约400种这些嗅觉受体，比小鼠少2.5倍。 但是我们可以闻到大约10,000种不同的气味。 怎么了
Buck和Axel提出了气味是组合问题的理论。 每个受体仅负责捕获某些分子，当几个不同的受体同时“打开”时，我们会闻到特有的气味。 研究员约翰·凯尔（John Kayer）将这一理论与弹奏钢琴进行了比较：
钢琴只有88键。 如果每个键都导致一种气味，那么您只会感觉到88种不同的气味。 显然不是这样。 但是，如果气味像和弦，数学就开始成形。
巴克和阿克塞尔（Buck and Axel）的工作获得了2004年诺贝尔奖。 现在，梅尔辛（Mershin）和其他科学家正在追随他们的脚步：他们认为，气味只是我们鼻子中的皮肤记录下来并传给我们大脑的一系列分子。 如果您想了解大蒜的气味，只需分解其化学成分。 在这些分子的某个特定位置，以特定的方式阐明了这种气味的历史。
沉浸在香气世界中。 第一里程表
阿克塞尔和巴克（Axel and Buck）出版后，时间不多了，因为开始着力于制造人造鼻子。 负责为美国陆军开发新技术的DARPA在1997年为该项目拨款2500万美元，他们希望在寻找地雷的过程中替换狗。 该程序称为“狗鼻子”。 该机构资助了全国各地的科学家团队制造嗅探机，并将其带到密苏里州的现场进行测试。 地球上到处都是各种各样的地雷，从旨在打败人的小型破碎装置到旨在破坏坦克的重型单位。
当然，踩雷是安全的，它们被中和了。 但是，尽管如此，它们中仍然保留着电荷（毕竟，应该已经闻到它们的气味了），因此它们可能会被炸毁-例如，如果闪电击中它们。 约翰·凯尔（John Kayer）是该计划的参与者之一，他说，一旦看到雷暴即将来临，他们就必须撤离。
为了进行测试，Kayer制作了一个灰色的装置，大小相当于鞋盒的大小。 他将其称为ScenTrak（顺便说一下，现在它的升级版已在线出售）。 里面没有真正的受体。 取而代之的是，它充满了长链的分子（聚合物），凯耶知道这些分子会与DNT（大多数矿山中的分子）发生反应。 如果在ScenTrak附近有爆炸物，则DNT将附着在聚合物上，并发出信号。 盒子开始喊“ Mina！”。
嗯，这就是它在理想条件下的工作方式。 在实验室中，机器完美地感觉到了DNT分子的“气味”。 但是在野外，他的设备出现了新鲜空气，风和灰尘，出现了故障。 聚合物对所有物质都有反应-DNT，天气，植物，某些类型的土壤。
场景追踪参加比赛的其他设备（一个叫做Fido，另一个是Cyranose）都遵循相同的原理。 他们都使用对某些物质敏感的聚合物。 所有这些都有严重的局限性，它们只能在严格定义的条件下工作。 （顺便说一句，最成功的是Fido ，现在在检查站使用它来探测非常近距离的爆炸物）。
但是，几乎所有这些都不能被称为嗅觉-正如不能说带有警报的一氧化碳探测器“闻到烟雾”一样。 此外，由于某种原因，即使在附近没有爆炸物的情况下，所有这些传感器在有大量气味的环境中也无法正常工作，并不断发出假阳性信号。
现在，科学家认为，原因在于构建这些设备的太原始的理论。 从90年代初开始，关于为它们计算的分子和受体的想法实际上只是冰山一角。 事实证明，有时具有相同形状的分子具有完全不同的气味。 有时，其分子根本不像任何东西的物质对我们来说闻起来是一样的。 换句话说，分子的形状和组成并不总是决定香气。
现在，已经对该理论进行了补充，使其变得更加困难（并且仍然没有得到很好的理解）。 简而言之，每个受体都更“ 爱 ”某些分子，但几乎可以捕获所有分子。 组装分子的新组合不断在我们的鼻子中形成，来自我们所有受体的数据组合决定了我们的嗅觉。 钢琴不仅有88个带有和弦的琴键，还具有踏板和扬声器。 张医生说：
您可以用不同的力度击打和弦中的每个键。 弱的是，您会得到一种声音，功能更强大-另一种。
总的来说，气味理论是如此复杂，以至于人们甚至都不想接受它。 仍然可以定义一个分子，但可以感觉到一组特定的分子，即使具有所需的强度，即使每个分子的强度都不同... Brr。 不，谢谢
张博士
梅尔辛和张是一对奇怪但和谐的夫妻。 Mershin很少会两次重复相同的方式。 当我们在从MIT食堂到他的办公室的途中迷路时，他承认这种情况经常发生在他身上。 而且，他“不仅在思想上，而且在思想上也失去了思想”。 用他自己的话来说，他是阅读障碍，通感，色盲为粉红色和灰色，他不记得脸，他有注意力缺陷障碍。 有时他忘记了他家的地址。 他也非常好奇并且热切地被任何新知识所吸引。
有一次，为了理解香气的含义，他为孩子们开发了一个游戏，在这个游戏中，他们必须将棉球浸入香水中，自己蒙上眼罩，然后再尝试找到它。 除了闻起来，他现在正忙于在纳米比亚用蘑菇和从水中去除重金属的方法建造房屋。 “我不能做一件事。 但是我喜欢与非常专注于目标的人一起工作，并且学会做一些比世界上其他任何人都更好的事情。”
张就是这样一个人。 如果Mershin一直在忙碌，那么Zhang总是会保持镇定和专注。 他认为，要实现目标，就必须深入一个项目，一个问题。 自2003年以来，他一直在研究嗅觉，试图了解受体及其作用。 自巴克和阿克塞尔（Buck and Axel）出版以来已经走了几十年，但到目前为止，甚至没有人能够在显微镜下或通过X射线晶体学对其进行观察。 这就是为什么嗅觉仍然如此神秘的原因之一。 在最原始的水平上我们看不到这些受体的确切作用。 它们会结合分子吗？ 怎么了 空气湿度或其他物质是否会影响其工作？ 没有人知道。
张花了多年的时间开发一种观察受体的方法。 据他所知，这些是具有非常复杂结构的膜蛋白。 每一个就像长线包裹并穿过将细胞与外界隔离开的膜。 如果此复杂模式稍有变化，则受体将不起作用。 即使您倾斜或翻转这种受体蛋白，它也会拒绝履行其功能。
大约一半的受体在细胞外，准备接受新分子。 当他坚持时，它会改变形状，细胞会向大脑发送信号。
为了了解其中一些事实，并找出受体的确切结构，Zhang从2003年开始工作。 但是到目前为止，他还没有亲眼所见：它们对任何外部环境的反应都过于消极。 而且它们太小了。
但是张曙光的工作没有白费。 DARPA在2007年启动了RealNose这个新项目，以寻找伊拉克和阿富汗境内简易爆炸物的气味。 这次，模仿受体功能的聚合物和其他人工药物效果不佳。 条件太苛刻，有太多的气味。 科学家们不得不根据老式的哺乳动物嗅觉来制造一种设备。
张真的很想获得这样一笔补助。 他的实验室实际上是世界上处理此问题的两三个实验室之一。 但是Mershin不想受到限制。 “我反叛了好几个月，在DARPA告诉他们，使用真正的受体是愚蠢的要求。” 如果更容易使用人工结构，为什么需要生物结构？ 至少如果它们倾斜或翻转，它们不会停止运行。 “我们想像鸟一样飞翔，但我们不会建立羽毛的翅膀和机身！”
但是军事补助金的数额非常严重，安德烈（Andrei）不得不忍受。
与DARPA比赛
Mershin和Zhang决定，他们将尝试在实验室中培养真正的受体，然后将它们涂抹在印刷电路板上。 从统计学上讲，他们认为，如果他们卡住了足够多的受体，其中的一些就会存活下来，并且方向正确。 然后，他们将通过电路板吸收电流。 当受体对挥发性化合物产生反应时，它们会像正常鼻子一样改变形状。 将会激增。
这个原型仍在Mershin的实验室中：一个带有两个用环氧树脂固定的金属喷嘴的塑料瓶。 从那里有连接到小芯片的电线。 显然，将有气味的物质倒入了瓶子，这会以某种方式影响电流。
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Andrei Mershin对此并不担心。 取而代之的是，他一直渴望获得新的体验，但他对设备不断发展并为您特别发送香气的世界感到更加恐惧。 “我支持任何让您大吃一惊的技术。 但是对于那些希望您嗅探它们的技术，我会非常小心。” “不要让设备开始被香气阻塞。 一个非常糟糕的主意。” 换句话说，让智能手机成为您的狗，而您-它的主人。 而并非相反。
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