Беседы о бионике

Одна иностранная фирма, сдающая автомобили во временное пользование, приняла меры к тому, чтобы предупредить пьяное лихачество на принадлежащих ей машинах. Она снабдила свои автомобили устройствами, которые не позволяют лицам, находящимся в нетрезвом состоянии, завести двигатель. Чувствительный элемент — "нос" прибора — реагирует на наличие в кабине винных паров. Человек, выдыхающий такие пары, не может включить зажигания, сколько бы он ни вертел ключом. Электронный "нос" указывает исполнительным элементам, что за рулем пьяница, и они надежно отключают систему зажигания от аккумулятора. "Нос" настолько чувствителен, что делает свое дело даже при сквозняке в кабине и при наличии "помех" от парфюмерии. По понятным причинам ни на какие запахи, кроме спиртного, устройство не реагирует.

Этот прибор, как и все существующие модели органов обоняния, опознает запахи в конечном счете посредством химического анализа. Чем шире диапазон воспринимаемых запахов, тем сложнее прибор, тем труднее с ним работать. Поэтому очень интересен подход к проблеме создания простого и эффективного запахолокатора, предложенный американским ученым Робертом Кеем. Кей предложил использовать в таких приборах в качестве чувствительных элементов "готовую продукцию" природы — органы обоняния животных.

Он поставил перед собой задачу создать прибор, который обнаруживал бы ядовитый газ и поднимал тревогу, когда его концентрация достигнет опасного для человека уровня. Опасность отравления постоянно существует, например, в шахтах, где о концентрации рудничного газа судят по поведению мышей. Но за мышами нужно непрерывно наблюдать, чтобы не пропустить тот момент, когда они забеспокоятся. Можно отсылать пробы воздуха в лабораторию, но это требует времени. Концентрацию газа нужно анализировать непрерывно и быстро — такова должна быть рабочая установка.

В качестве чувствительного элемента — датчика запаха рудничного газа — Кей использовал... муху. К нервным узлам, заменяющим мухе мозг, ученый присоединил микроэлектроды, которые передавали ее биотоки на обработку. Сначала их подавали на усилитель, а затем — в анализатор, где "обонятельные" биотоки отделялись от всех других. Почуяв ядовитый газ, муха начинала "генерировать" импульсы характерной формы, и анализатор немедленно включал сигнал тревоги.

Для "детектора запахов" (так ученый назвал созданный им "полуживой" или, точнее, "наполовину живой" прибор) Кей выбрал муху по ряду соображений: такой "датчик запахов" легко найти, биотоки мухи просто расшифровать, и, наконец, у этих насекомых превосходное обоняние. Да и в эксплуатации такой "прибор" очень удобен: если живой "блок" выйдет из строя, в обычной коробке из-под спичек всегда можно хранить несколько десятков запасных.

И все-таки идея американского ученого — не решение проблемы. Во многих областях человеческой деятельности необходим надежный, быстродействующий, простой по устройству и удобный в эксплуатации универсальный прибор для анализа самых различных запахов. Парфюмер, например, имеет дело примерно с 350 запахами. Их нужно безошибочно различать, каждый в отдельности и в сочетании с другими, определять пропорции сочетаний, сортность аромата и т. п. А нельзя ли создать какое-нибудь обонятельное устройство, более объективное, чем орган обоняния человека (и к тому же более чувствительное), пользуясь достижениями современной науки и техники?

Над решением этой проблемы сейчас энергично работают бионики многих стран. Недавно был создан электронно-химический дегустатор, способный анализировать запахи и определять по ним сорта цветов, вин, табака, кофе, бензинов, медикаментов, пищевых продуктов, парфюмерных товаров. Искусственный нос представляет собой серию ионизационных детекторов, связанных с колонками для газовой хроматографии. Электронный "нос" совершеннее человеческого. Его можно применять для изучения запахов пищи, определения доброкачественности продуктов, а также в самых различных промышленных процессах. С его помощью можно даже попытаться выяснить, нет ли запахов в космосе.

Доктор Драникс из Чикаго разрабатывает метод диагностики различных заболеваний по запаху! Исследуемого помещают в стеклянный ящик длиною 2 м и шириною 70 см, в который непрерывно вводят воздух определенного состава. Отработанная смесь паров и газов подвергается анализу, в ходе которого определяют химические вещества, выделенные больным. Пока их обнаружено 24. Сейчас доктор Драникс пытается установить, какие из этих веществ свойственны здоровому человеку, какие являются спутниками различных заболеваний и каковы их концентрации. Исследователь надеется, что такой метод позволит осуществлять раннюю диагностику многих заболеваний.