ВОЗМОЖНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ ТЕХНОЛОГИИ «ИСКУССТВЕННЫЙ НОС» В РАКЕТНО-КОСМИЧЕСКОЙ ОТРАСЛИ

Известный древнегреческий философ Аристотель первым выделил пять основных чувств человека: слух, зрение, обоняние, вкус и осязание. Чувство обоняния не считают одним из важнейших чувств, так как с помощью обоняния человек получает информацию небольшого размера. Тем не менее чувство запаха наиболее загадочное и непредсказуемое, так как тесно связано с психологическим аспектом восприятия окружающей среды.

Подобно вкусу, обоняние – химическое чувство, так как рецепторы тесно связаны с сигналами, поступающими от молекул. Когда молекулы, находящиеся в воздухе, попадают на носовые рецепторы, человек начинает чувствовать запах. Без нормального функционирования обонятельного аппарата человек перестает чувствовать ароматы большинства продуктов питания, и, следовательно, не может различить одни продукты питания от других.

Всем известно, что запах и вкус тесно связаны между собой. Обоняние и запах – это чувства гораздо более сложные и влияющие на жизнь людей в большей степени, чем считалось, и вероятно, что ученые, которые занимаются их исследованием, совершат много новых открытий.

Человеческий нос – объект изучения многих инженеров и ученых, которые пытаются понять, каким образом функционирует нос. Большой интерес к обонянию человека возник вследствие новых открытий в сфере создания искусственного (электронного) носа.

Электронный нос – мультисенсорное цифровое устройство, которое предназначено для анализа воздушной среды посредством систематизации запахов. На сегодняшний день технология искусственного носа не может заменить обонятельную систему человека, но область использования этой технологии довольно обширна.

Обонятельная система человека обширно применяется в целях производства, например, для контроля разнообразных продуктов питания. Натренированный нос человека, тщательно исследовав запахи продуктов питания, таких, как зерно, мясо, молоко, алкоголь, может в дальнейшем установить их пригодность или непригодность. Таким же образом определяют перспективен ли тот или иной парфюмерный запах, находят поддельные косметические средства. Также запахи принимаются во внимание и докторами при определении некоторых болезней: брюшной тиф, золотуха, пневмония или диабет, вызывают специфичное дыхание или жидкие выделения с присущими запахами, которые могут быть замечены умелыми врачами.

Если искусственный интеллект электронного носа сможет различать запахи таким образом, то в этом случае электронный нос смог бы справится с той же работой, вдобавок значительно лучше.

Трудность заключается в том, что обонятельная система человека крайне субъективная: весьма часто разные люди по-разному чувствуют одинаковые запахи. Электронный нос устраняет эту трудность, бесспорно определяя некий «стандарт» для всех запахов, например точно устанавливая запах испорченного мяса.

На сегодняшний день различные макеты электронного носа уже массово используются в промышленности. Например, в агрокомплексе Швеции искусственный нос используется для независимого контроля качества зерна. Другие вариации электронного носа помогают контролировать испарения вредных для здоровья человека химических веществ.

Есть несколько причин, из-за которых применение искусственного носа более целесообразно, а именно:

- обнаружение различных составляющих носит объективный характер;

- вдыхание через нос токсичных веществ опасно для человека;

- обнаружение химических веществ, которые не имеют запаха (т.е. человеческий нос не в состоянии обнаружить их);

- способность действовать в условиях непригодных для функционирования человеческого носа.

Для понимания принципа действия электронного носа, необходимо уточнить, каким образом возникает запах: иногда его создает какое-либо одно химическое вещество, но чаще – комбинация множества различных химических компонент. Электронный нос должен реагировать на определенную концентрацию требуемых молекул и их комбинаций [1, с. 19].

Существуют два принципиально разных подхода к реализации электронного носа:

- с использованием методов газовой хроматографии и масс-спектрометрии;

- с использованием нейросетевых методов и алгоритмов [1, с. 19-20].

Хроматографы и масс-спектрометры являются электронным носом лишь частично, так как использование этих методов не даёт возможность регистрировать запахи, а лишь наличие различных химических компонент.

Применение нейросетевого подхода имеет свои преимущества, такие как:

- снижение стоимости, что является следствием замены редких и дорогостоящих сенсоров на мультисенсорную комбинацию;

- возможность обнаружения большего числа химических составляющих;

- снижение временных затрат.

Недостаток использования нейросетевых технологий заключается в том, что для нормального функционирования электронного носа необходимо настроить его на нужные запахи, т.е. предварительно обучить нейронную сеть.

В настоящее время без космической навигации, метеорологии, связи и космических технологий уже немыслимо существование человека.

Создаются новые космодромы, ракетно-космические комплексы, разрабатываются космические технологии.

На начальном этапе освоения космоса не изучались экологические проблемы региона, состояние экосистемы и ее устойчивость к антропогенным загрязнениям. В результате возникли регионы, где загрязнение среды, вызванное хозяйственной и космической деятельностью человека, превышает допустимые нормы и наносит непоправимый ущерб и биосфере, и почве, и, в конечном итоге, элементу этой биосферы – человеку. Как следствие, сократилась продолжительность жизни в загрязненных регионах, возросла частота сердечно-сосудистых и раковых заболеваний.

Ярким примером такого региона на территории Республики Казахстан является космодром Байконур.

Промышленное освоение этого региона, как хозяйственное, так и космическое привело к отчуждению и засорению обширных земельных площадей, при чем часть из них подвергается загрязнению токсичными компонентами ракетных топлив.

Пуски ракет-носителей приводят к значительному загрязнению озонового слоя атмосферы Земли и истощению ионосферы.

Наибольшую экологическую опасность представляют ситуации, связанные с аварийными проливами компонентов токсичных ракетных топлив.

Загрязненная почва может быть причиной заражения воды рек и открытых водоемов (озер, прудов) вследствие поступления космического ракетного топлива с талыми и ливневыми стоками, а также источником загрязнения трав, культурных растений, которые являются продуктами питания домашних животных и человека.

В районах аварийных проливов топлива, происходит испарение космического ракетного топлива. Высококипящие компоненты в газообразном или парообразном состоянии перемешиваются с воздухом и образуют облако, которое распространяется по направлению ветра, образуя на своем пути очаг заражения.

При аварийном проливе ракетно-космического топлива на территории города Байконур, создаются межправительственные комиссии Республики Казахстан и Российской Федерации по ликвидации последствий аварии. Под совместным руководством этих двух стран осуществляется поиск, сбор и вывоз с мест падения фрагментов ракеты-носителя.

Таким образом, для анализа воздушной среды, воды и почвы при авариях ракеты-носителя может быть использована технология искусственного носа, которая облегчит работу межправительственных комиссий путем повышения точности исследований воздушной среды и снижения временных затрат на исследования. Также данная технология позволяет проводить исследования без участия человека.

Список литературы:

1. Круг П.Г. Нейронные сети и нейрокомпьютеры: Учебное пособие по курсу «Микропроцессоры». – М.: Издательство МЭИ, 2002. – 176 с.