«Электронный язык»

Ученые создали прибор, который чувствует вкус

Петербургские ученые недавно сделали уникальное изобретение. Сконструирован прибор, который «чувствует» вкус. Технологию так и назвали – «Электронный язык». Имеется в виду не система символов и знаков, а именно орган, который расположен во рту.

El_yazyk1.jpg

«Электронный язык»

Как действует прибор? В специальную емкость заливается изучаемый образец. Это может быть любая жидкость. Опускаются химические сенсоры. На них – специальное покрытие с использованием нанотехнологий. Данные поступают на компьютер, обрабатываются, и система выдает ответ. Например, какая на вкус жидкость: сладкая, горькая, соленая и т. д.

Ученые сначала разрабатывали сенсоры, а затем последовательно «учили» прибор каждому вкусу. Этот процесс называется «калибровкой». Экспериментаторы загодя запаслись оценками профессиональных дегустаторов. Затем эти же самые напитки давали пробовать «Электронному языку» – чтобы запоминал, мог распознавать, понимать тип и интенсивность вкуса. А впоследствии уже без помощи людей на-гора выдавать: мол, пиво темное, сахар повышенный, хмеля в нем с перебором…

Искусственная дегустация – не единственное, что умеет прибор, – рассказывает ведущий научный сотрудник Лаборатории химических сенсоров СПбГУ Андрей ЛЕГИН. – Еще он умеет определять концентрацию того или иного вещества. У наших западных коллег, кстати, есть подобные разработки, но они значительно уступают нашим. Наши технологии намного разнообразнее, проще, надежнее да и дешевле.

Сейчас «Электронный язык» научили распознавать разные жидкости. Эта способность может здорово пригодиться – с его помощью можно будет выявлять фальсификаты.

Положим, есть у нас бутылка, на которой написано, что здесь красное вино урожая 2004 года. А мы сомневаемся, – объясняют ученые. – Несем его «Языку». Он нам даст полный расклад того, что на самом деле там налито. Еще более простой пример. Допустим, перед нами неизвестная прозрачная жидкость. Может, вода, а может, кислота. «Электронный язык» всего за две минуты подскажет, можно ли это пить.

Удивительный прибор может распознавать не только съестное. А даже «переварит» отработанное ядерное топливо. Прибором уже заинтересовались зарубежные фирмы – есть заказы от пищевиков и фармацевтов.

El_yazyk2.jpg

ТЕМ ВРЕМЕНЕМ

Петербургские ученые хотят наладить серийный выпуск своего изобретения. Но так как денег на разработку в России найти не смогли, средства придется искать за границей. А чем это грозит? Скорее всего, уникальные петербургские «языки» нашим предприятиям придется покупать в какой-нибудь Германии.

По прикидкам разработчиков, покупателям техническое ноу-хау влетит в копеечку. Выложить за него придется 500 – 600 тысяч рублей! Но прибор может стоить и дешевле. Это зависит от варианта исполнения. Цена станет меньше, если, допустим, «Язык» будет уметь только идентифицировать жидкости, но не сможет определять их вкус. Такой прибор будет востребован у эмчеэсников. В зоне чрезвычайных происшествий они смогут определять, можно ли пить, например, воду.

О том, что прибор можно будет использовать в быту, говорить пока не приходится. Но кто знает, может быть, наука сделает очередной шаг вперед и мы сможем прямо на своей кухне определять, действительно ли в соке содержится определенный процент мякоти или нас обманывает яркая этикетка.

Алексей ШИРИНКИН

http://www.kp.ru/…4056/301351/

Плата за вкус

Лизни меня — и узнаешь, что я! Петербургские ученые уже десять лет пробуют воду, вино, пиво и молоко электронным языком. Но дальше экспериментов дело не идет: российские инвесторы и промышленность не готовы вкладываться в инновации.

Пока чиновники на все голоса распевают гимн «несырьевому пути», ученые продолжают работать над инновациями. Вот уже десять лет смысл жизни сотрудников одной из лабораторий Санкт-Петербургского госуниверситета заключен в этом приборе. Со стороны кажется — ничего особенного. Штатив, провода, какие-то трубочки. Но как раз это и есть главный результат многолетней работы — «электронный язык». Отдельные сенсоры в аналитической химии применяются давно. А здесь — возможность получать данные «в ансамбле».

Сенсоры — потенциометрические, — терпеливо объясняет Андрей Легин, руководитель лаборатории СПбГУ. — То, что измеряет их сигнал, — это, грубо говоря, многоканальный вольтметр, оценивающий разность потенциалов каждого из сенсоров электродом сравнения. Затем данные обрабатываются — и вы получаете либо количественную, либо качественную информацию. Причем не от одного сенсора, а от всех вместе.

Все бы хорошо, вот только «языку», как оказалось, очень мешает «нос». Исследования в сфере анализа газов начались в середине 80-х. Тогда-то и возникли первые «электронные носы», которые теперь портят жизнь питерским ученым.

Во многих странах, и особенно в США, любое новое изобретение принято подавать как товар, который завтра будет применяться повсеместно. «Электронные носы» с самого начала позиционировались как устройства, которые позволят «понюхать» и сделать определенные выводы. Затем возникла масса технических сложностей, однако в 90-е появилось сразу несколько десятков компаний в Западной Европе и США, взявшихся за производство и продажу «носов».

Вот только не очень-то они продавались, — вспоминает Андрей Легин. — А во второй половине 90-х с этой проблемой столкнулись и мы. Мне много раз приходилось разговаривать с людьми, которые имели отношение к разным областям промышленности. Так вот, разговор начинался примерно так:

Это «электронный нос»?

— Нет, совсем другое.

Хорошо, тогда можем разговаривать дальше!

Legin_Andrei.jpg

Андрей Легин

Вне традиции

Система, смонтированная в лаборатории, на человеческий язык, разумеется, не похожа вовсе. Главную работу выполняют сенсоры, приклеенные к концу небольшой трубки из ПВХ. Именно сенсоры — главное ноу-хау, их создают в соседней лаборатории, на кафедре радиохимии.

Использовать массивы сенсоров можно для получения самой разной информации, и прежде всего количественной. Например, быстро оценивать содержание тех или иных веществ в растворе. Но это далеко не всё.

Смотрите, мы берем две жидкости неизвестного состава, и с помощью такой системы можем распознать, одинаковы они или нет, даже не зная, что там внутри, — говорит Андрей Легин. — Это совершенно нетрадиционный для аналитической химии подход, ведь появляется возможность быстро отличить одну жидкость от другой и классифицировать их, поскольку систему можно обучать, ведь прибор выдает результат не сам по себе, а с помощью многомерных программ обработки данных.

Еще одна сфера применения «электронного языка» — анализ вкуса. Хотя и с известными поправками. «Пока трудно получить данные, которые были бы сравнимы с выводами специалистов-дегустаторов, — признает Андрей Легин. — Однако известно, что профессиональные панели дегустаторов компаний, производящих, например, прохладительные напитки, легко дают разброс от двух до восьми баллов по десятибалльной шкале — люди есть люди. А откалибровав нашу систему, можно оценивать вкус в терминах, привычных дегустаторам, — «горькое», «кислое», «сладкое», «соленое».

Кстати, мало кто знает, что сегодня ученые оперируют пятым основным вкусом. По-японски это звучит как «умами», а в переводе означает что-то вроде интенсивности, насыщенности вкуса.

Градус исследования

«Электронный язык» уже успел поработать со многими веществами, изучал многокомпонентный количественный анализ объектов окружающей среды, и прежде всего воду — дождевую, из луж, в стоках. Легин уверен, что для задач экспресс-анализа разработка куда более эффективна, чем применение традиционного компонентного подхода.

«Электронный язык» учится работать и с пищевыми продуктами. Лаборатория Легина уже исследовала минеральную воду, кофе, пиво, а особенно преуспела в работе с винами — в Италии, во Франции, в Португалии и Африке. Здесь российские ученые работают вместе с зарубежными коллегами, однако о коммерческой составляющей таких проектов говорить пока не приходится.

Приучают «язык» и к пиву: эта сфера, по мнению ученых, весьма перспективна в России, где производственные процессы все чаще дополняют биотехнологическим звеном.

«Проблема в том, что и у нас, и на Западе такие процессы слабо контролируются, — уверен Андрей Легин. — Обычно есть несколько параметров — температура, кислотность, иногда — содержание кислорода. И всё. Но главное, в большинстве случаев анализ ничего не дает, а на финальной стадии возникает дегустатор, который пробует и говорит: «Да, годится». Или: «Нет, придется вылить».

Однако в масштабах промышленного производства, когда приходится выливать гигантский бак в 50 тонн, это уже проблема. А такое происходит везде. Адекватный и всесторонний контроль за прохождением биотехнологических процессов — задача для таких систем, как наша. И аналогов просто не существует».

Есть у питерских ученых опыт применения «электронного языка» и в сельском хозяйстве: его научили определять заболевания крупного рогатого скота. «В России дойка до сих пор ручная или полуавтоматическая, — говорит ученый, — а вот в Англии распространены доильные роботы, людей не видно вообще. Корова заходит в стойло, автомат надевает на вымя доильный аппарат — и понеслось… Так вот, англичан очень интересовала возможность автоматического анализа качества молока. Наша небольшая лабораторная система, построенная прямо в поле, давала эффективность около 95% точности предсказания по анализу молока».

Наконец, не следует забывать о фармацевтике. Вот только российским производителям, делающим ставку на дженерики (лекарства, на которые кончился срок патента, и состав их опубликован), «электронный язык» не нужен. В отличие от гигантов мировой фарминдустрии.

Даже если вам точно известен патоген, вызывающий ту или иную болезнь, теоретически предсказать молекулу действующего вещества лекарства, которая будет эффективно бороться с патогеном, невозможно. Исследователям приходится синтезировать большой ряд молекул и каждую пробовать. «Большой ряд», чтобы вы представляли, это от 100 тысяч веществ.

Их, кстати, по заказу фармацевтических компаний, часто делают в России — на жаргоне это называется «варить сусликов», — смеется Легин. — Затем из 100 тысяч веществ определяется 500, которые более или менее могут соответствовать. Их исследуют глубже и выделяют пару десятков веществ, которые уже могут представлять интерес в качестве лекарственных препаратов.

Именно на этом этапе очень кстати может оказаться «электронный язык». А вдруг детское лекарство получится таким горьким, что пациенты просто не смогут принимать его? Тем временем определить тип вкуса нового препарата на ранних стадиях иначе как при помощи сложных анализаторов невозможно. Теоретически — тоже.

А теперь главный вопрос. Почему инвесторы, которые рыщут по рынку в поисках новых технологий, до сих пор не толпятся гурьбой в приемной СПбГУ и не размахивают чеками?

El_yazyk3.jpg

Из науки — в рынок

Казалось бы, коммерческие перспективы «электронного языка» очевидны. Представим себе хотя бы массовый прибор, продающийся в магазинах бытовой техники и электроники и способный оценивать потребительские качества пищевых жидкостей — минеральной воды из бутылки, соков и молока. Купят такую игрушку домохозяйки? Купят. А если добавить сюда корпоративный рынок…

Но увы, до сих пор превратить научное изобретение в коммерческий проект Андрею Легину не удалось.

В чем дело? Легин полагает, что виноват длинный «электронный нос», испортивший репутацию всех аналогичных разработок:

Неудачный опыт «электронных носов» — действительно историческая проблема. И потом, существуют аналитические методы, которые всем известны и широко применяются. Соответственно, есть масса аналитических приборов, которые давно выпускаются. Большинство из них немало стоит, хотя ни один не делает то, что делает наша система. Но все разрабатываемые технологии так или иначе ориентируются на уже существующие приборы. Для того чтобы пробиться, требуются усилия, время, деньги.

Мы не являемся чрезмерными оптимистами, но думаю, что в некоторых областях такие системы могли бы очень пригодиться. В России у нас были некоторые коммерческие контакты, но незначительные. Столь же незначительными они и остались. Что из этого может вырасти? Посмотрим. На самом деле коммерциализацией системы мы занимаемся уже семь лет, учредили даже компанию «Сенсорные системы», и это не первая аффилированная с нами фирма. Она предназначена для того, чтобы систему, которая сейчас стоит в лаборатории, сделать в виде железа, конечного продукта, и поставить на стол пользователю.

Однако в нашей стране это процесс долгий и мучительный. И результатов пока никаких.

Главная проблема разработчиков «электронного языка» в том, что система еще не пригодна для массового использования. Да, есть экспериментальный прибор, есть специалисты и теоретическая база, но нет готового продукта — удобного и понятного для пользователя. Пока «электронный язык» существует в виде трубочек и проводов, путь на полку супермаркета ему заказан.

Мы занимаемся сенсорами, это наша основная научная задача, — говорит Андрей Легин. — Наши сотрудники хорошо представляют себе, как проводить анализ и измерения. Но это не годится для массового рынка. Тут нужен прибор с большой красной кнопкой, в которую можно ткнуть пальцем и получить результат. Это несколько отличается от того, что делаем мы сами. Но именно к этому нужно стремиться в смысле коммерциализации.

Вопрос — кому следует стремиться. Ведь, строго говоря, «прибор с большой красной кнопкой» — задача, которую должен ставить и решать прежде всего инвестор. При условии, что технология может применяться в таком, бытовом, формате.

По оценкам Андрея Легина, лабораторный образец системы стоит около 20 тысяч евро, и прибор пока можно пытаться продать другим подобным лабораториям. Конечный продукт для промышленного производства, разумеется, будет выглядеть иначе и снаружи, и внутри, а его ориентировочная стоимость составит от 70 до 100 тысяч евро. Это, уверяет Легин, совсем не дорого для современного аналитического оборудования: стоимость далеко не самых сложных приборов, используемых сегодня в производстве, давно перевалила за 100 тысяч евро.

Легин уверен, что прежде чем завоевывать российский рынок, нужно заявить о себе за рубежом: современная российская промышленность все технологии приобретает за границей. А значит, сначала инновации должны прижиться в Европе, в США, в Японии. Кстати, в этих странах работает уже несколько лабораторий, аналогичных петербургской. И почти всех ученых, занимающихся «электронным языком», Андрей знает лично. Совместные эксперименты, сотни публикаций, имя в мировом научном сообществе… Все это есть. Нет одного — внятных перспектив коммерческого применения. По крайней мере, дома. В России.

Ксения Кондратьева

http://www.business-magazine.ru/…ch/pub282851

Ну вот, то «электронный нос» (http://www.nanonewsnet.ru/…otekhnologii), то «электронный язык». То есть, если обобщить, фактически это – разработка химических наносенсоров. И, очевидно, что, помимо кулинаров и фармацевтов, эта техника будет интересовать наших военных специалистов, конкретно – «ребят» из Академии химзащиты… Так что зачем по-страусиному прятать голову в песок, а не сказать прямо: Да, разработка вполне себе «военного характера» или уж, в крайнем случае, так называемого «двойного назначения». А раз так, почему бы, по примеру тех же американцев, нашему «Пентагону» (или МЧС) ОТКРЫТО не выделить этим учёным грант на доработку этого прибора? Да ещё подключить к этой разработке своих спецов? Кто от этого прогадал бы? Тогда не понадобилось бы – в который раз – причитать о том, что нет-де у них средств на запуск в серию нужного всем прибора… Пора бы уж давно – повторюсь – по примеру тех же американцев – «не стесняться» того, что ЕСТЕСТВЕННО и о чём все и так знают. Кстати, я удивляюсь, что у наших военных до сих пор НЕТ такого прибора. Ну, если его действительно нет, то вот вам конкретный пример, куда и КАК вкладывать средства наших военных/МЧС, выделяемые им на проведение НИОКР. Повторюсь, никто от этого не прогадает! Даже те газетчики, которые сейчас распускают слюни по поводу «нехватки средств»…



nikst аватар

Вкус вина распробовал «электронный язык»

Петербургские ученые разработали устройство, которое в ближайшем будущем может заменить человека в таком непростом ремесле, как дегустация вин. Аппарат способен не только отличить белое от красного, но и вполне профессионально оценить букет.

Насколько велики шансы у «электронного языка» вытеснить с рынка профессиональных сомелье? Это пытался выяснить корреспондент НТВ Николай Булкин.

Бутылка хорошего вина в химической лаборатории всего лишь опытный экземпляр. Напиток наливают не в бокал, а в колбу. Дальнейшие манипуляции — во благо науки.

Андрей Легин, разработчик электронного дегустатора:

«Опускаете сенсоры в вино, ожидаете пару минут. Это типичное время измерения».

Десятки сенсоров, распробовав вино, выдают таблицу с большим количеством цифр. После обработки данных научный сотрудник как профессиональный сомелье определяет качество вина.

Андрей Легин, разработчик электронного дегустатора:

«Сенсоры не имеют ничего общего с теми рецепторами, которые у нас во рту, то есть это совершенно другие материалы. Они обладают совершенно другой чувствительностью, гораздо лучшей, чем чувствительность тех рецепторов, которые у нас во рту. То есть, по возможностям эта система, скорее, ближе к некоему гибриду».

Разработки «электронного языка» успешно велись в разных лабораториях мира еще в 90-е годы. Американцы придумали силиконовый чип, но он не мог распознавать сложные вкусовые сочетания. У петербургских ученых свое ноу-хау, рассмотреть которое можно только на крупном плане.

Дмитрий Кирсанов, разработчик электронного дегустатора:

«Собственно, состав мембраны — это и есть открытие. То есть то, что внутри, активное вещество, это и есть наше ноу-хау».

Микроскопические мембраны созданы на основе нанотехнологий. Такие сенсоры способны распознавать химический состав жидкости, собирать воедино информацию и определять не только, каким является вино (полусладким или сухим), но и выдержку напитка.

Дмитрий Кирсанов, разработчик электронного дегустатора:

«Прибор не подвержен припадкам дурного настроения, простудам и чему-то еще, что очень сильно влияет на работу дегустаторов, что влияет на их оценки каких-то конкретных продуктов».

Профессиональных дегустаторов научный прогресс не пугает. Их талант всегда будет востребован. Бездушная машина ведь по определению не может испытать вдохновения от напитка.

Владимир Ясногородский, сомелье, управляющий рестораном:

«Существует так называемый икс-фактор. Икс-фактор — это такой показатель, как воодушевление, которое испытал дегустируемый от дегустации данного напитка».

Впрочем, сомелье не отрицают: на международных конкурсах все чаще побеждают агрессивные вина с ярко выраженным ароматом, потому что дегустаторам при большом количестве крепких напитков все труднее разобрать вкус.

В химической же лаборатории пробуют уже не только вино, тренируются на корме для кошек. Ученые не сомневаются: подобное изобретение можно применять на всех пищевых комбинатах, определять качество товара или выявлять подделки.

В конечном счете, можно выпустить карманный дегустатор для домашнего использования. Пока отечественная разработка заинтересовала лишь западных коллег. Один «электронный язык» уже отвезли в Бельгию, где он проходил испытания на пивзаводе, дегустируя сотню сортов пива. Впрочем, петербургские ученые надеются, что их изобретение придется по вкусу и российским специалистам.

http://news.ntv.ru/spb/129013/