引領趨勢

2020年，一位名叫 Joy Milne 的女士成為頭條新聞，因為她的嗅覺能力強大到可以嗅出某人是否患有帕金森氏症 (PD)！而根據研究人員公佈的資料顯示，帕金森氏症PD 確實可能會產生 10 種標誌性氣味的化合物。

研究人員決定將這一嗅覺方面的新發展與人工智慧的力量結合起來。中國浙江大學的一個團隊開發了一個用於診斷帕金森氏症 PD 的人工智慧嗅覺系統 ─ 這是一個「電子鼻」，用來「嗅」出 PD 患者的皮脂樣本。該機器能夠在 70.8% 的病例中準確診斷 PD，並在識別真正的 PD 患者方面顯示出 91.7% 的敏感性，看似不錯，但仍有改善空間。

但是電腦是如何聞到氣味的呢？有趣的是，它涉及另一種感覺：聲音。

電子鼻使用了從 PD 患者和健康對照參與者收集的皮脂樣本中發出的氣味分子，他們將氣相層析法 (一種分離樣品混合物的化學成分並確定每種成分含量多少的技術) 和表面聲波感測器結合起來。該團隊能夠透過瞭解化學物質與聲波的相互作用來確定樣品中存在哪些氣態化合物。

其原理是製造一個專門測量表面聲波的感測器並對呈現的化學品濃度作出反應，將該資訊轉化為電訊號，可由電腦記錄和解釋。為了使用該技術診斷 PD，團隊使用機器學習演算法來識別三種區分 PD 患者和非 PD 患者的氣味化合物。利用這些資訊，研究人員建立了一個識別 PD 的模型。

不過，聲音並不是說明電腦嗅覺運作的唯一方法。Aryballe 是一家致力於將嗅覺數位化的公司，它採取了一種不同的方法來實現人工智慧的嗅覺。Aryballe 在其電子鼻中使用了生物感測器，這些感測器對氣味中的揮發性有機化合物有親和力。該公司的技術不是依靠聲波來確定哪些化學成分存在，而是使用 silicon photonics (矽光子) 的干涉測量法，在 Aryballe 的案例中指的是「光波」。透過「拍攝」和查看與生物感測器相互作用的揮發性有機化合物的「圖片」，電子鼻的電腦元件可以測量光學干涉，透過識別某些氣味產生的模式來確定氣味分子種類。Aryballe認為其技術在許多不同的行業得到了廣泛的應用，包括汽車、食品和香水等。

由於呼吸可以是一個很好的健康指標，Aryballe 也朝著改善醫療診斷的方向前進。該公司正在考慮專門用於疾病診斷的核心感測器，可以是針對 COVID-19 或針對任何有生物標誌物的標的。目前 Aryballe 的技術已經顯示出對各種細菌的敏感性，Aryballe 期望，未來患者可以使用檢測皮膚或呼吸氣味的可穿戴式設備收集穿戴者的生物計量資料，為確定疾病狀況提供一種非侵入性的診斷方式。

此外，Aryballe 還希望將其技術進一步用於無嗅症患者 (即完全或部分喪失嗅覺的患者)。該公司獲得了一項開發嗅覺輔助工具的款項，它將作為鼻子的延伸，向大腦提供感官輸入並恢復嗅覺能力。

Aryballe 在醫療保健方面獲得的進展尚未投入商業使用，但它們為數位嗅覺和人工智慧提供了值得期待的願景，醫療專業人員可以使用微創電子鼻為 PD 或 COVID-19 等重大疾病提供更快、更早的診斷，已經不再遙不可及了。

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資料來源：Biospace、Aryballe