หากนักวิจัยสามารถถอดรหัสเคมีได้ การใช้งานก็มีมากมาย
BY เอเลนอร์ คัมมินส์ | PUBLISHED พฤษภาคม 18, 2018 21:30 น
เทคโนโลยี
สิ่งแวดล้อม
สุขภาพ
หมา
สัตว์ประเสริฐ ฝากรูปถ่าย
แบ่งปัน
จมูกสุนัข
อุปกรณ์ที่น่ารักที่สุดรอบตัว ฝากรูปถ่าย
ในขณะเซ็กซี่บาคาร่าที่พายุเฮอริเคนฮาร์วีย์ พัดผ่านเท็กซัสและรัฐอ่าวใกล้เคียงในเดือนสิงหาคม 2017 ทิ้ง น้ำที่สกปรกอย่างรวดเร็วซึ่งทำลายสถิติ30 ล้านแกลลอนในยามตื่น สำนักงานจัดการเหตุฉุกเฉินกลางหรือที่รู้จักกันทั่วไปในชื่อ FEMA ได้ย้ายเข้ามาอยู่ในตำแหน่ง ในบรรดาบุคลากรจากหน่วยงานของรัฐบาลกลาง เช่น Department of Health and Human Services และ Coast Guard มีทีมค้นหาและกู้ภัยในเมืองจำนวนมาก — ผู้เชี่ยวชาญในการค้นหาผู้คนท่ามกลางวิกฤตขนาดใหญ่ ไม่ว่าพวกเขาจะติดอยู่บนหลังคา หรือจมอยู่ใต้ซากปรักหักพัง
สำหรับความเชี่ยวชาญทั้งหมดของพวกเขา
ผู้เผชิญเหตุเหล่านี้ ไม่ได้ ดำเนินการเพียงลำพัง พวกเขามีอุปกรณ์ดักฟัง อุปกรณ์ตรวจจับความร้อน และที่สำคัญที่สุดคือนักดมกลิ่นที่ซื่อสัตย์ “เราใช้สุนัข [เป็น] เครื่องมือในการหาตำแหน่ง” สก็อตต์ มาเตยาชุก จากหน่วย K9 ของกรมตำรวจนิวยอร์กกล่าว “สุนัขจะค้นหากลิ่นของมนุษย์ที่มีชีวิตภายใต้การล่มสลายของโครงสร้าง” ในงานของเขาที่ FEMA ซึ่งเป็นกลุ่มผู้เชี่ยวชาญในการรับมือเหตุฉุกเฉินที่ระดมกำลังในช่วงวิกฤต โดยพื้นฐานแล้ว Mateyaschuk ยังช่วยฝึกและปรับใช้สุนัขภัยพิบัติทั่วประเทศอีกด้วย
แม้ว่าหน่วยสุนัขเป็นวิธีการที่ได้รับการพิสูจน์แล้วและค่อนข้างจริงในการระบุบุคคลที่ติดอยู่ในซากปรักหักพังของภัยพิบัติ นักเคมีวิเคราะห์ได้ทำงานในห้องปฏิบัติการมาหลายปีเพื่อสร้างทางเลือกหุ่นยนต์ พวกเขาโต้แย้งว่านักดมกลิ่นสังเคราะห์สามารถพิสูจน์ได้ว่ามีความน่าเชื่อถือพอๆ กับสุนัข มีความยืดหยุ่นมากกว่าเมื่อเผชิญกับแรงกดดันจากภายนอก เช่น ความร้อนและความชื้น และพกพาได้สะดวกกว่าอย่างไม่มีขีดจำกัด (ในขณะที่เขียนบทความนี้ คุณไม่สามารถชักจูงสุนัขด้วยโดรนได้) แต่สำหรับความตื่นเต้นในแวดวงวิชาการ ผู้ที่อยู่บนพื้นยังคงสงสัย
หมา
กายวิภาคของกลิ่นซุปเปอร์ ฝากรูปถ่าย
เพื่อนที่ดีที่สุดของมนุษย์—และเครื่องมือ
มนุษย์ใช้จมูกสุนัขตั้งแต่ยุคกลางเป็นอย่างน้อย สุนัขตำรวจมีต้นกำเนิดมาจากตำรวจตำบลในยุคกลางซึ่งนอกจากจะดูแลพระราชวังแล้ว ยังใช้สุนัขล่าเนื้อที่เรียกว่า “สุนัขป่า” หรือ “นักสืบ”เพื่อตามล่าอาชญากร พระในศตวรรษที่สิบเจ็ดที่อาศัยอยู่ใน Great St. Bernard Pass ของสวิตเซอร์แลนด์ใช้สุนัขเพื่อค้นหาผู้แสวงบุญที่หายไปในหิมะ นับตั้งแต่นั้นมา สุนัขช่วยชีวิตก็ได้รับการผสมพันธุ์กับสุนัขตัวอื่นๆ ส่งผลให้เซนต์เบอร์นาร์ดเป็นทายาท ที่หนักกว่าและร่าเริง กว่า เมื่อถึงช่วงเปลี่ยนศตวรรษที่ 19 มีความพยายามทางวิทยาศาสตร์มากขึ้นในการฝึกอบรมหน่วยสุนัข เมืองเกนต์ ประเทศเบลเยียม ได้ก่อตั้งโรงเรียนฝึกสุนัขตำรวจแห่งแรกขึ้นในปี พ.ศ. 2432. ในช่วงสงครามโลกครั้งที่ 1 กองทัพเริ่มฝึกสุนัขเพื่อค้นหาทหารที่บาดเจ็บ
หนึ่งพันปีต่อมา เทคโนโลยีพื้นฐาน
—นั่นคือ สุนัข—ยังคงเหมือนเดิมมาก สุนัขมีความสามารถด้านการดมกลิ่นที่น่าเหลือเชื่อ โดยเซลล์ดมกลิ่นในรูจมูกมีความหนาแน่นมากกว่า 100 เท่าเมื่อเทียบกับจมูกของมนุษย์เพียงเล็กน้อย ในขณะที่มนุษย์หายใจและดมกลิ่นผ่านระบบเดียวกัน เมื่อสุนัขหายใจเข้าหรือออกอากาศจะเดินทางผ่านสองเส้นทางที่แตกต่างกัน ทางหนึ่งสำหรับการหายใจ อีกทางหนึ่งสำหรับการดมกลิ่นเท่านั้น พวกเขามีความลับอีกอย่างหนึ่งเช่นกัน: อุปกรณ์ตรวจจับฟีโรโมนที่มนุษย์ดูเหมือนจะขาดไปโดยสิ้นเชิง เมื่อนำมารวมกัน จมูกแบบพิเศษนี้ช่วยให้สุนัขสามารถรับรู้กลิ่นเป็นส่วนๆ ต่อล้านล้านซึ่งเป็นจำนวนที่น้อยมากที่มีประโยชน์เมื่อผู้ดูแลที่เป็นมนุษย์ต้องการให้พวกมันระบุกลิ่นที่น้อยที่สุดของผู้สูญหาย
นั่นหมายถึงความแตกต่างที่สำคัญระหว่างสุนัขค้นหาในอดีตและตอนนี้คือการฝึก Mateyaschuk กล่าวว่าการรวมกลุ่มในระดับภูมิภาคทั้งหมดเข้าด้วยกัน จำนวนสุนัขทั้งหมดของ FEMA ประมาณ 285 ตัว “live find” ซึ่งได้รับการฝึกฝนให้เห่าเมื่อพบคนมีชีวิต และสุนัขซากศพ 85 ตัว ผู้เชี่ยวชาญในการระบุตัวผู้เสียชีวิต สุนัขเหล่านี้มาจากหลากหลายสายพันธุ์: ประมาณ 60 เปอร์เซ็นต์เป็นลาบราดอร์ รีทรีฟเวอร์ ที่นิยมมากที่สุดรองลงมาคือBelgian Malinoisซึ่งคิดเป็นประมาณ 14 เปอร์เซ็นต์ของสุนัขในสังกัด FEMA หน่วยงานอื่นๆ มีสุนัขเป็นของตัวเอง เช่น หน่วยงานความปลอดภัยด้านการขนส่ง หรือTSA มีสุนัข 1,000 ตัวสำหรับนำไปใช้ในสนามบินทั่วประเทศ เป็นต้น สุนัขยังได้รับการฝึกฝนให้ติดตามสายพันธุ์ที่รุกรานและการวิจัยเบื้องต้นคือการประเมินความสามารถในการตรวจ หามะเร็ง
สุนัขกู้ภัยในเมืองที่ตรวจโดย FEMA จะต้องผ่านหลักสูตรการฝึกอบรมที่ยาวนาน และต้องผ่านกระบวนการตรวจสอบหลังจบการศึกษาก่อนจึงจะสามารถออกภาคสนามได้ กระบวนการทั้งหมดบางครั้งอาจใช้เวลานานถึงสองปีจึงจะเสร็จสมบูรณ์ และนั่นก็ถือว่าพวกเขาทำได้สำเร็จด้วยซ้ำ ทุกวันนี้ เขี้ยวที่คาดหวังจะได้รับการตรวจอย่างจริงจัง (ปุนตั้งใจ) “หลังเหตุการณ์ 9/11 เราได้ทำการทดลองกับสุนัขจริงๆ ก่อนที่จะเข้าร่วมโครงการต่างๆ เหล่านี้” Mateyaschuk กล่าว ก่อนอื่นพวกเขามองหาสิ่งที่เขาเรียกว่า “การไล่ล่า” ซึ่งสามารถอธิบายได้ว่าเป็นความต้องการทางพยาธิวิทยา แม้ว่าสุนัขตัวใดจะยืนหยัดเพื่อเรียนรู้บางสิ่งจากการฝึกอบรมการค้นหาในเมือง แต่แรงผลักดันพื้นฐานในการค้นหาบางสิ่ง—อะไรก็ได้—เพื่อแลกกับรางวัลนั้นไม่สามารถสอนได้
การวัดความสำเร็จที่แท้จริงของ K9s กู้ภัยในเมืองชั้นยอดเหล่านี้ยังคงเป็นเรื่องยาก เนื่องจากวิธีเดียวที่จะทราบว่าสุนัขสามารถระบุบุคคลที่ใกล้สูญพันธุ์ได้สำเร็จหรือไม่นั้นผ่านการจำลองการกักขัง ในสถานการณ์ในชีวิตจริงเช่น Hurricane HarveyหรือBoston Marathon Bombingสุนัขสามารถวัดได้จากจำนวนคนที่พวกเขาพบเท่านั้น จำนวนคนที่พวกเขาไม่พบอาจไม่เคยรู้จัก
อย่างไรก็ตาม การวิจัยที่ดำเนินการเกี่ยวกับการจำลองการกู้ภัยในเมืองนั้นเป็นเรื่องที่น่ายินดี งานวิจัยชิ้นหนึ่งในปี 2015 ซึ่งตีพิมพ์ในวารสารWilderness and Environmental Medicine ได้วิเคราะห์การทดลอง 25 ครั้งในช่วงสี่เดือนกับสุนัขและครูฝึก 10 คู่ในอังกฤษ นักวิจัยพบอัตราความสำเร็จร้อยละ 76.4ในหมู่สุนัขในสภาพแวดล้อมการค้นหาและกู้ภัยจำลอง แม้ว่าพวกเขาจะสังเกตเห็นว่าความสำเร็จบางส่วนถูกตัดราคาด้วยอัตราการบวกที่ผิดพลาดสูง ซึ่งบางครั้งสุนัขก็เห่าในสิ่งที่ผิด ซึ่งตามทฤษฎีแล้วสามารถทำได้ ล่าช้าจากการระบุสิ่งที่ถูกต้อง การวิจัยเชิงทดลองอื่นๆ เกี่ยวกับสุนัขในสภาพแวดล้อมการค้นหาจำลองพบว่ามี อัตราความสำเร็จ สูงถึง 95 เปอร์เซ็นต์
“สิ่งที่พิเศษมากเกี่ยวกับเขี้ยวคือความสามารถในการครอบคลุมพื้นที่ขนาดใหญ่ที่ยุบตัวได้ในช่วงเวลาสั้น ๆ” Mateyaschuk กล่าว “ยังไม่มีเทคโนโลยีใดที่สามารถทำได้จริงๆ”
หมา
สัตว์ประเสริฐ ฝากรูปถ่าย
สุนัขแก่สามารถสอนลูกเล่นใหม่ๆ ให้กับมนุษย์ได้หรือไม่?
ในขณะที่ Mateyaschuk และผู้ดูแลสุนัขที่เหลือที่เกี่ยวข้องกับ FEMA พอใจกับผลงานที่สุนัขของพวกเขาทำ นักวิทยาศาสตร์บางคนคิดว่าวันหนึ่งหุ่นยนต์ค้นหาและกู้ภัยอาจเป็นวิธีที่เร็วและมีประสิทธิภาพมากขึ้นในการระบุเหยื่อจากภัยพิบัติ สมมติว่าพวกเขาสามารถทำจมูกได้ถูกต้อง
Sotiris Pratinisเป็นศาสตราจารย์ด้าน
วิศวกรรมกระบวนการและวัสดุศาสตร์ที่ ETH Zurich ซึ่งเป็นมหาวิทยาลัยวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีในสวิตเซอร์แลนด์ ห่างจาก Great St. Bernard Pass ไปทางเหนือประมาณ 3 ชั่วโมง ในการศึกษาเมื่อเร็ว ๆ นี้ในวารสารAnalytical Chemistry Pratinis และเพื่อนร่วมงานของเขาได้แบ่งปันผลการศึกษาเบื้องต้นเกี่ยวกับอุปกรณ์พกพาที่สูดดมมนุษย์ในสถานการณ์ที่กักขัง
ไม่เหมือนหุ่นยนต์ค้นหาและกู้ภัยสุนัขมากกว่ากล่องโลหะที่มีเซนเซอร์หลายตัว ระบบ Pratinis ช่วยพัฒนาการตรวจจับสารเคมีที่พบได้ทั่วไปในลมหายใจและผิวหนังของมนุษย์ เช่น อะซิโตน แอมโมเนีย ไอโซพรีน และ C02 นอกจากนี้ยังตรวจจับการเปลี่ยนแปลงของความชื้นสัมพัทธ์ เนื่องจากโดยทั่วไปแล้วปากของมนุษย์จะมีความชื้นมากกว่าสภาพแวดล้อมโดยรอบมาก ตามทฤษฎีแล้ว หากมีการระบุสารเคมีอย่างน้อยหนึ่งชนิดในระดับความเข้มข้นที่สูงกว่าอัตราที่อยู่เบื้องหลัง ทีมค้นหาและกู้ภัยจะรู้ว่ามีมนุษย์อยู่ในบริเวณใกล้เคียง แม้ว่าจะติดอยู่ด้านล่างสุดก็ตาม
“ในการเกิดแผ่นดินไหว คุณมีพื้นที่สำคัญที่ต้องครอบคลุม” Pratinis กล่าว “คุณมีเวลาหนึ่งชั่วโมงในการช่วยชีวิตผู้คน เพราะหลังจากนั้น อัตราการรอดชีวิตจะ [เล็กลงเรื่อยๆ]” เขาจินตนาการถึงวันที่อาร์เรย์เซ็นเซอร์ถูกทำให้พกพาได้ ด้วยวิธีนี้ ผู้เผชิญเหตุคนแรกสามารถถือมันไว้ในมือขณะหวีพื้นที่ภัยพิบัติ หรืออาจระงับอุปกรณ์จากโดรน ซึ่งเป็นส่วนเสริมล่าสุดในชุดเครื่องมือ FEMA เพื่อการปรับใช้ที่รวดเร็วยิ่งขึ้น ในขณะที่สุนัขต้องการพักผ่อนและดื่มน้ำในระหว่างการค้นหา Pratinis ตั้งข้อสังเกตว่ากล่องโลหะของเขาจะไม่มีวันเบื่อเซ็กซี่บาคาร่า / สัตว์เลี้ยง
