چرا بینی سگ‌ ها پیشرفته ترین شناساگر بمب است؟

در سال ۲۰۱۰، پس از گذشت شش سال و صرف هزینه‌ی ۱۹ میلیارد دلار برای توسعه‌ی فناوری شناسایی بمب، مقامات پنتاگون اعتراف کردند که هنوز هم بینی سگ‌ها نسبت به پیشرفته‌ترین فناوری‌های آن‌ها، برتری دارد. اکنون دانشمندان می‌گویند که علت این مسئله می‌تواند در نحوه‌ی استشمام بو توسط سگ‌ها نهفته باشد.

الکساندر هوروویتس، نویسنده‌ی کتاب «درون یک سگ» و دستیار روانشناسی کالج برنارد، برای نشان دادن قدرت بویایی سگ به بیان یک مقایسه پرداخته است:

توانایی ما انسان‌ها در حدی است که می‌تواند افزودن یک قاشق چای‌خوری شکر را به یک فنجان قهوه‌ تشخیص دهد. در حالی که سگ‌ها می‌توانند همین مقدار شکر را در یک میلیون گالن آب (تقریبا معادل حجم دو استخر المپیک) تشخیص دهند.

همین توانایی در تشخیص خفیف‌ترین بوها می‌تواند سگ‌ها را به عنوان یک گزینه‌ی ارزشمند برای تشخیص بمب معرفی کند. به طوری که آن‌ها می‌توانند مواد منفجره و حتی مواد شیمیایی بی بو مانند TNT را در محیط‌های شلوغ مثل فرودگاه‌ها تشخیص دهند.

با این حال، آموزش سگ‌ها برای تشخیص بمب، فرآیندی پر هزینه و زمان بر است، در حالی که همه‌ی سگ‌ها حس بویایی فوق‌العاده‌ای دارند؛ اما تمام نژادها قابل آموزش نیستند. از این رو، تلاش می‌شود که با بررسی فیزیولوژی بویایی سگ‌ها، بینی‌های الکترونیکی با قابلیت شناسایی بمب ساخته شود.

در آخرین تحولاتی که در این عرصه صورت گرفته است، محققان موسسه‌ی ملی استاندارد و فناوری (NIST)، آزمایشگاه لینکلن دانشگاه MIT و سازمان غذا و داروی آمریکا به این نتیجه رسیده‌اند، روشی که سگ‌ها استشمام می‌کنند، می‌تواند به تشخیص امر ردیابی کمک کند.

در حالی که ما بین دو حالت نفس کشیدن و بو کردن تفاوتی قائل نیستیم، سیستم بینی سگ بسیار پیچیده بوده و هر یک از این دو موضوع را مجزا تلقی می‌کند. مت استیمتس، به عنوان یک مهندس مکانیک که در NIST فعالیت می‌کند در این باره گفته است که سیستم بویایی سگ، همان پاسخ معمای توانایی این حیوان در تشخیص بمب است.

در هنگام عمل دم، هوا به دو مسیر مختلف هدایت می‌شود و در زمان بازدم، هوا از دو طرف بینی سگ خارج شده و در تشخیص بو دخالتی نمی کند. از یک نگاه غیر شهودی این طور به نظر می‌رسد که در زمان بازدم، جریان هوای خروجی به صورت بخار از سوراخ‌های بینی خارج می‌شود. در هنگام دم هم هوا به سمت هر سوراخ بینی کشیده می‌شود.»

اخیرا یک مدل‌سازی سه بعدی روی بینی یک سگ شکاری از نژاد لابرادور رتریور (یکی از مرسوم‌ترین نژادهایی است که در تشخیص بمب از آن‌ها استفاده می‌شود)، صورت گرفته است تا نوع استشمام سگ را شبیه‌سازی کند. در این بررسی از روش فیلمبرداری سریع و تصویربرداری اشلیرن (schlieren) استفاده می‌شود که تکنیکی برای تصویربرداری از جریان هوای پیرامون اجسام است.

در اولین بخش از نتیجه‌گیری‌های این بررسی معلوم شد که بینی مصنوعی سگ در فاصله‌ی ۱۰ سانتی‌متری از منبع بخار، چهاربرابر بهتر از ردیاب‌های دیگر عمل می‌کند. ضمن آنکه این رقم در فاصله‌ی ۲۰ سانتی‌متری ۱۸ برابر بود.

وقتی که تیم پژوهشی سیستم خود را با یک آشکارساز بخار تجاری یکپارچه کردند، توانستند در بازه‌های زمانی ۱۰ ثانیه استشمامی مشابه استشمام سگ ایجاد کنند و همین امر به سیستم کمک کرد تا بوی ۱۶ عامل مختلف را از فاصله‌ی ۴ سانتی‌متری شناسایی کند.

تیم حاضر، اولین تیم تحقیقاتی نیست که قصد داشت تا به منظور توسعه‌ی یک شناساگر بمب روی توانایی استشمام سگ مطالعه کند. در سال ۱۹۹۷، آژانس پروژه‌های تحقیقاتی پیشرفته‌ی دفاعی (DARPA)، برنامه‌ای به عنوان «برنامه‌ی بینی سگ» راه‌اندازی کرد. یکی از این فناوری‌ها، شناساگر مواد شیمیایی منفجره به نام Fido بود که از روی فیزیولوژی بینی سگ مدل شده بود.

هر چند که تلاش‌های مختلفی به منظور توسعه‌ی بینی سگ صورت گرفته است و این بررسی‌ها نتایج امیدوارکننده‌ای از خود نشان داده‌اند، باز هم تاکنون دستاورد موفقیت‌آمیزی نصیب صنعت نشده است. این که شناساگر مدل شده از بینی سگ بتواند عملکرد قابل اطمینان و توانمندی در استشمام بوی اجسام در فواصل مختلف از خود نشان دهد همچنان به عنوان یک چالش باقی مانده است. هر چند که مطالعات اخیر قدرت بویایی سگ را قابل توجه دانسته‌اند؛ اما به گفته‌ی استیمتس این مورد فقط یک قطعه از پازل روبروی ما است. موارد بیشتری برای یادگیری و بررسی وجود دارند تا با استفاده از آن‌ها حساسیت، دقت و سرعت فناوری تشخیص شناساگر بمب را بهبود بخشیم.