KOMENTARZ

ZADZIWIENIA

Philip Morrison

Krzemowy smakosz

Ludziom z rozwini´tym zmys∏em Jednak niestrudzony, zautomatyzowany smaku przyjdzie ˝yç w czasach nos najnowszej generacji potrafi ju˝ po dziwnych, lecz zarazem cieka-minucie lub dwóch oceniç ca∏à gamźa-holu etylowego

wych. Producenci przypraw i aromatów pachów. Jest trwa∏y i mo˝e byç wykorzy-ró˝ni obecnoÊç

wprowadzajà elektroniczne symulatory stywany do bie˝àcej, 24-godzinnej kon-siarki zamiast tle-

DUSAN PETRICIC

ludzkiego nosa. Te systemy (choç mo˝e troli jakoÊci.

nu.) Ludzie wy-

nieco prymitywne), implementowane do Sieci neuronowe znakomicie spraw-krywajà merkaptan nawet w miliardkrot-zwyk∏ych komputerów osobistych, stajà dzajà si´ podczas identyfikacji z∏o˝onych nym rozcieƒczeniu powietrzem.

sićoraz powszechniejsze. Opracowano zapachów, trudnych do okreÊlenia. Oto Jednak nasz wdech zawiera niebywa-ju˝ ró˝ne czujniki, które generujà po-kilka przyk∏adów: elektroniczne nosy ru-

∏à mnogoÊç czàsteczek. Za ka˝dym razem wtarzalny sygna∏ elektryczny w odpo-tynowo dziÊ decydujà, czy dana próbka wciàgamy ich mniej wićej miliard bilio-wiedzi na znikome nawet iloÊci pachnà-

sera jest akceptowalna jako tilsit, gruy•re nów; wi´kszoÊç stanowià sk∏adniki mie-cych oparów. (W jednym z pierwszych lub cheddar, okreÊlajà Êwie˝oÊç filetów szaniny zwanej powietrzem. Minimalny tego rodzaju urzàdzeƒ wykorzystano sil-rybnych (szacujàc, ile dni min´∏o od po∏o-wyciek gazu wykryjemy wić nie dzi´ki nie rozgrzane pó∏przewodniki reagujàce wu), rozpoznajà subtelnoÊci gatunków kilku czàsteczkom merkaptanu – b´dzie zmianà oporu na osadzenie sií utlenie-czekolady w oparach roztopionych po-ich raczej oko∏o biliona!

nie analizowanych substancji.) Elektro-madek. Ka˝dy program tego typu musi Psi wćh jest przys∏owiowy i niewàt-nicznym nosom daleko jednak do wspa-jednak przedtem zostaç „przeszkolony”

pliwie doskonalszy od ludzkiego, choç nia∏ej selektywnoÊci ludzkich komórek poprzez poszukiwanie decyzji zgodnych rol´ treningu trudno przeceniç u obu ga-wćhowych.

z ustaleniami jury z∏o˝onego z ludzkich tunków. Czworonogom, które wspó∏pra-Urzàdzenia te sk∏adajà siź niewielu ekspertów. Zatrudniony do przytoczo-cujà z policjà, wystarczy czśto oko∏o mi-czujników, z których ka˝dy po swojemu nych zadaƒ krzemowy smakosz z kilku-liarda czàsteczek (tysiàce razy mniej ni˝

reaguje na zapachy. Ca∏oÊciowa informa-nastoma czujnikami potrzebuje oko∏o 30

cz∏owiekowi), aby wykryç okreÊlone sub-cja z nich p∏ynàca mo˝e wić byç wy∏o-

çwiczeƒ, aby w 9 przypadkach na 10 wy-stancje chemiczne.

wiona dopiero dzi´ki wzajemnemu daç werdykt identyczny z gronem dwu-Umiej´tnoÊci te jednak blednà w ze-uzgodnieniu wielu tzw. Êrednich wa˝o-no˝nych specjalistów w´glowych. Podob-stawieniu z zadziwiajàcymi mo˝liwo-nych. Obliczenia te wykonywane sà nie-nego stopnia zgodnoÊci nale˝a∏oby zresztà Êciami pierzastych czu∏ków owadzich.

zwyk∏à technikà sieci neuronowych, któ-

oczekiwaç przy porównywaniu ustaleƒ

Specjalne w∏ókna w narzàdach wćho-rych historia si´ga lat szeÊçdziesiàtych, dwóch niezale˝nych zespo∏ów ludzkich.

wych pewnych du˝ych ciem reagujà na i opracowanej wówczas maszyny zwanej Czy takie elektroniczne systemy zostanà powietrze z domieszkà zaledwie kilkuset perceptronem. Programy dzia∏ajàce w sie-kiedyÊ u˝yte do ciàg∏ego Êledzenia zmien-czàsteczek zapachowych. Wirtuozeria ta ciach neuronowych najlepiej uczà si´ po-nych i z∏o˝onych zanieczyszczeƒ miej-nie by∏aby mo˝liwa bez odpowiednio przez analiz´ przyk∏adów; nie majà na-skiego powietrza? Czy prawdziwie przygotowanych, wysoce selektywnych rzuconego rytmu, nie interesujà ich zmyÊlna sieç rozpozna rocznik wina al-odbiorników i nadajników. Na przyk∏ad logiczne ciàgi instrukcji, dopuszczajà na-bo trunek z winoroÊli porastajàcych s∏o-gruczo∏y zapachowe samicy trupiej tomiast szeroki margines b∏´du i niepew-necznà stronśtoku?

g∏ówki produkujà czàsteczkśygnaliza-noÊci. (Z regu∏y uruchamiane sà jednak Przeegzaminujmy w∏asne powonienie.

cyjnà (feromon) o ∏aƒcuchowym szkie-na zwyk∏ych komputerach PC, w progra-Zróbmy porzàdny wdech. Nos analizuje lecie z∏o˝onym z 16 atomów w´gla. Opo-mach symulujàcych sk∏´bione, powiàza-teraz powietrze, które zmieÊci∏oby si´

wieÊci o gorliwych samcach tego ga-ne p´tle sprz´˝eƒ zwrotnych – charakte-w niewielkiej fili˝ance, a ÊciÊle – wszelkie tunku, które wyczuwajà nawet pojedyn-rystyczne dla sieci neuronowych.) wonne jego zanieczyszczenia. Dobrym cze czàsteczki o w∏aÊciwej budowie, wy-Niekiedy konkurencyjne bywajà prost-przyk∏adem jest nasza umiej´tnoÊç wydajà si´ przesadzone, wiadomo bowiem, sze metody analityczne, na przyk∏ad naj-krywania nieszczelnoÊci instalacji gazo-

˝e „prawid∏owy” sygna∏ wćhowy mu-czulsze odmiany chromatografii gazowej.

wej. Trzeba jednak wiedzieç, ˝e g∏ównym si byç w odpowiedni sposób przerywa-Mo˝na z nich korzystaç wówczas, gdy sk∏adnikiem naturalnego gazu opa∏owe-ny. Pozwala to nadaç komunikat tylko problem daje siśprecyzowaç w jźyku go jest ca∏kiem bezwonny metan. Tym, do wybranej kategorii odbiorców.

chemii (powiedzmy, stwierdza sióbec-co zdradza obecnoÊç „gazu”, jest celowo Jest niemal pewne, ˝e i z gatunkiem noÊç lub brak kilku istotnych pikogramów dodawana substancja o przykrym zapa-ludzkim zwiàzane sà pewne feromony.

trójnitrotoluenu). To dlatego specyficzne, chu, wybrana ze wzgl´du na du˝à, nawet Do ich detekcji móg∏by s∏u˝yç zawarty stosunkowo proste czujniki chemiczne przy Êladowych st´˝eniach, efektywnoÊç.

w naszych nosach specjalny, dodatkowy okaza∏y si´ tak przydatne w wielu syste-

(Nawaniaczem jest z regu∏y niewielka czà-

uk∏ad wćhowy, czynny przede wszyst-mach zabezpieczajàcych i w przemyÊle.

steczka merkaptanu etylu, którà od alko-kim podczas ˝ycia p∏odowego i w nie-78 ÂWIAT NAUKI Czerwiec 1997

mowlćtwie. Jednak póêniej pos∏ugujemy KOMENTARZ

si´ g∏ównie „szerokopasmowymi” detek-torami, wystarczajàco uniwersalnymi, aby charakteryzowaç zmienne otoczenie chemiczne organizmu.

SKOJARZENIA

A teraz unieÊmy powiek´. Soczewka oka wyÊwietli obraz na Êwiat∏oczu∏ym James Burke

ekranie – siatkówce. Podobnie przy ka˝-

dym odddechu powietrze omywa pokry-te Êluzówkà sklepienie jamy nosowej, po-nad którà znajdujà si´ wyspecjalizowane

Skrzydlaci przyjaciele

narzàdy – tzw. opuszki wćhowe. U doj-rza∏ego osobnika zawierajà one oko∏o 3 mln komórek receptorowych, które kon-taktujà siź wilgotnà wyÊció∏kà jamy no-lem trzech dzia∏ajàcych na pe∏nych ob-sowej za pomocà cienkich wypustek ner-Czytajàc pewnego wieczoru Joh-na Keatsa Od´ do s∏owika (w koƒ-

rotach gorzelni. Wkrótce zaczà∏ mieç wowych zakoƒczonych kilkoma w∏oskami cu dlaczegó˝ by nie?), uÊwiado-k∏opoty z nocnà zmianà. Ale ˝e by∏ wy-wćhowymi. Jest to tzw. nab∏onek wćho-mi∏em sobie, i˝ w szkole nigdy nam nie nalazcà, wymyÊli∏ te˝ oÊwietlenie (na wy, który bada wszelkie czàsteczki docie-mówiono, ˝e to nie Anglicy wynaleêli które rzuci∏em nieco Êwiat∏a w jednym rajàce doƒ przez wodnistà Êluzówk´. Ka˝-

romantyzm i ˝e wszystko zacz´∏o siź poprzednich felietonów). Zwa˝ywszy, da komórka receptorowa wysy∏a te˝

w XVIII-wiecznych Niemczech od gru-i˝ w owym czasie w∏aÊnie w Anglii w∏asne w∏ókno nerwowe kilka centyme-py naukowców z Weimaru, którzy pa-trwa∏a rewolucja przemys∏owa, zmie-trów w gór´. Wiàzki delikatnych „kabel-rali si´ te˝ piórem i którzy w wi´kszo-niajàca technologie i rynek, nie dziwota, ków” przechodzà przez otworki w cien-

Êci mieli „k∏opoty domowe”. Ludzi

˝e ju˝ w 1784 roku Argand mia∏ swoje kiej p∏ytce kostnej (blaszce sitowej) takich jak Goethe (ten ich nie mia∏), Frie-lampy, produkowane tam przez nieja-i przekazujà impulsy elektrochemiczne drich W. J. Schelling (mia∏) oraz bracia kiego Matthew Boultona. Spryciarz ów dalej, do tzw. p∏atów wćhowych w von Schlegel: August i Friedrich (obaj mia∏ fabryk´ w Birmingham, gdzie wy-przedniej cz´Êci mózgu.

mieli).

rabia∏ wszystko – od lamp Arganda, kla-Informacje wćhowe przetwarzane sà W∏aÊnie August (w którego ˝onie du-merek do trzewików i medalionów po zupe∏nie inaczej ni˝ wzrokowe; nie ma tu rzy∏ si´ jego brat, dopóki nie uciek∏a maszyny parowe (partnerem Boultona równie˝ ˝adnych analogii z detekcjà trzech z Schellingiem) sformu∏owa∏ podstawo-by∏ James Watt).

barw podstawowych w siatkówce oka.

we idee romantyzmu dla wszystkich, Maszyny parowe Watta odnios∏y tak Nerw wzrokowy to gruby, ˝ywy kabel, którzy zabrali sińa ten wózek, nie wy-wielki sukces dlatego, ˝e Êwietnie dzia-którym biegnà miliony pojedynczych sy-

∏àczajàc Keatsa. Tak czy owak, w 1804 ro-

∏a∏y, a to dzi´ki pomocy, jakiej mu udzie-gna∏ów z poszczególnych komórek siat-ku August zakocha∏ sińiefortunnie la∏ – w czasach, gdy Watt by∏ jeszcze z∏o-kówki. Te wielokrotnie powielane impul-w królowej sfer plotkarskich, madame tà ràczkà na uniwersytecie w Glasgow –

sy mo˝na Êledziç nawet wewnàtrz mózgu, Germaine de Staël, znanej z g∏´boko wy-profesor chemii, Joseph Black. W swoim dopóki nie osiàgnà warstw wyspecjalizo-ci´tych dekoltów, apodyktycznych sà-

czasie prowadzi∏ on pewne doÊwiad-wanych w przetwarzaniu obrazu.

dów na wszelkie tematy oraz tego, ˝e czenia nad wytwarzaniem whisky i od-W przypadku zapachów nie istnieje ta-depta∏a jej po pi´tach francuska policja.

kry∏ utajone ciep∏o, co z kolei natchn´∏o kie proste przypisanie sygna∏ów. Nie mo˝-

Biedak mia∏ sp´dziç resztśwego ˝y-Watta pomys∏em zastosowania oddziel-na te˝ wyró˝niç naturalnych „wymiarów”; cia, uganiajàc siźa damà swego serca nego kondensatora, to zaÊ sprawi∏o, ˝e usilne próby znalezienia ograniczonej licz-po ca∏ej Europie w charakterze jej pie-jego maszyna parowa okaza∏a sińaj-by podstawowych woni doprowadzi∏y ska salonowego i marzàc, by mia∏a mniej lepsza. Innym protegowanym Blacka donikàd. Najnowsze prace sugerujà, ˝e kochanków. W przerwach mi´dzy nimi by∏ student medycyny, James Graham, w nosie znajduje sićo najmniej 1000 ro-zdà˝y∏a napisaç rozprawó niemieckiej który zdoby∏ s∏awí pieniàdze dzi´ki dzajów komórek wćhowych. Co wićej, kulturze, powieÊç „z ˝ycia” oraz nara-szarlataƒskim kuracjom pràdem elek-wiele z nich potrafi reagowaç na rozma-ziç siŃapoleonowi kilkoma zjadliwy-trycznym, prowadzonym w swojej lon-ite zapachy. System ten dzia∏a lepiej, ni˝

mi uwagami o cesarzach. Z tego˝ to w∏a-dyƒskiej Âwiàtyni Zdrowia, gdzie za-gdyby zak∏ada∏ czu∏oÊç na pewnà skoƒ-

Ênie powodu musia∏a umykaç przed trudnia∏ by∏à ladacznic´, Amy Lyon.

czonà liczb´ bodêców stymulujàcych kon-jego s∏u˝bami bezpieczeƒstwa. Los by-Wyrwawszy siź ∏ap ró˝nych roz-kretne receptory. Neuronalne Êcie˝ki wa przewrotny – Napoleon, ˝ywiàcy do pustnych arystokratów, Amy przeisto-w p∏atach wćhowych sà wyraênie po-niej tyle wrogoÊci, swe dojÊcie do w∏aczy∏a si´ w Emm´, najpierw kochank´, krzy˝owane i zap´tlone.

dzy w du˝ym stopniu zawdzićza∏ jej a nast´pnie ˝onśir Williama Hamilto-Nie znamy jeszcze szczegó∏ów dzia∏a-ojcu, Jacques’owi Neckerowi, i jego nie-na, brytyjskiego ambasadora w Neapo-nia systemu, który odgaduje najbardziej udolnoÊci w rozporzàdzaniu bud˝etem lu. We W∏oszech sir William poczà∏ „ko-prawdopodobne skojarzenia mi´dzy do-Francji w czasach, gdy by∏ ministrem lekcjonowaç” dzbany i inne drobiazgi chodzàcymi sygna∏ami i zapachami. Skom-finansów.

wydobyte ze Êwie˝o odkrytych ruin plikowana sieç neuronalna odpowiedzial-W 1778 roku do Neckera zwróci∏ si´

w pobli˝u Pompejów i Herkulanum.

na za sprawnoÊç tego najstarszego zmys∏u pewien szwajcarski wynalazca, niejaki Zgromadziwszy wystarczajàcà iloÊç wydaje si´ jednak dzia∏aç w sposób na-Fran•ois Argand, który opracowa∏ no-przeszmuglowanych rzymskich skorup tychmiastowy, inaczej ni˝ wyspecjalizowà metod´ destylacji brandy i w zamian i obt∏uczonych greckich g∏ów, opracowane uk∏ady wy˝szego rz´du, które za-za jej udost´pnienie chcia∏ uzyskaç dla wywa∏ kolejny katalog dla zamo˝nych wiadujà percepcjà wzrokowà.

siebie monopol na po∏udniu Francji.

londyƒskich kupców. Jedna z jego ksià-

T∏umaczy∏

Necker wyrazi∏ na to zgod´, tak wić

˝eczek o klasycznych starociach zain-Robert Ko∏os

ju˝ w roku 1782 Argand by∏ w∏aÊcicie-spirowa∏a angielskiego ceramika Josia-

ÂWIAT NAUKI Czerwiec 1997 79