Автор: 
«Электронный нос» — современная технология, позволяющая определить, какие летучие химические вещества содержатся в газовых смесях, например, в воздухе. Этот прибор работает подобно человеческому носу: он анализирует запах целиком — то есть сразу все соединения, — и должен быть «обучен», чтобы определить целевой запах. Этим он отличается от тандемных газовых хромато-масс-спектрометров, которые используются в лабораториях для определения химического состава веществ и последовательно проверяют каждый содержащийся в смеси компонент.
Тандемные газовые хромато-масс-спектрометры, несмотря на высокую точность и чувствительность, слишком дорогие и громоздкие, чтобы использоваться в полевых условиях, например, при экологическом мониторинге: определении загрязнения почвы нефтью или при анализе состава нефти и нефтяных пластов на добывающих предприятиях. Применение «электронного носа» значительно удешевило и упростило бы химический анализ ввиду его мобильности и компактности, однако для этого прибор нужно верно настроить и обучить.
Международная группа учёных предложила использовать «электронный нос» для определения компонентов нефти. Из трёх месторождений исследователи взяли девять образцов нефти с разными характеристиками: более лёгкую и более тяжёлую, так как они существенно отличаются по составу летучей углеводородной фракции. Лёгкая быстрее испаряется, а потому хуже определяется спустя какое-то время после разливов, тогда как более тяжёлая испаряется медленно и попадает в окружающую среду в малом количестве, поэтому определить её источник сразу может быть сложно. Образцы нефти добавляли к пробе почвы и 30 минут выдерживали под потоком воздуха в газоаналитической установке. Затем поток воздуха с летучими веществами исследовали «электронным носом».
Для обучения «электронного носа» использовали систему искусственного интеллекта, а именно модель «случайного леса». В такой модели алгоритм анализирует последствия принятия серии связанных между собой решений и получает результат. Учёные смогли так настроить обработку данных с восьми датчиков прибора, что «электронный нос» определял источник происхождения нефти с высокой точностью вне зависимости от её летучести. Более того, даже спустя 12 часов после приготовления образцов, когда нефть уже частично выветрилась, прибор смог определить её наличие в почве. Результаты исследования опубликованы в журнале Journal of Hazardous Materials.
Преимущество использования «электронного носа» состоит в том, что прибор стоит примерно в 20 раз дешевле, чем тандемный газовый хромато-масс-спектрометр. Кроме того, если последний занимает несколько квадратных метров в лаборатории, то «электронный нос» портативен и компактен — по размеру он сопоставим с небольшой книгой. Это позволит использовать устройство для самых разных целей: с его помощью в полевых условиях можно будет определять загрязнение почвы нефтью, соответствие выбросов с нефтеперерабатывающих предприятий норме и многое другое.
