编辑推荐：
为解决爆炸物检测犬（EDC）难以从训练目标泛化到新变体，且现有训练方法存争议的问题，研究人员开展训练范式对犬学习多目标气味及泛化能力影响的研究。结果显示训练范式对习得时间影响不大，混训泛化率更高但有局限，且混训假警报率略高。该研究为优化 EDC 训练提供参考。
在安检领域，爆炸物检测至关重要，而爆炸物检测犬（Explosive Detection Canines，EDC）堪称 “得力小能手”。它们凭借敏锐的嗅觉，穿梭于各种复杂环境，帮助人们排查爆炸隐患。可如今，EDC 在执行任务时却遭遇 “瓶颈”。不同类型的爆炸物气味复杂多样，就算经过训练，狗狗们在遇到没见过的爆炸物变体时，常常 “懵圈”，无法准确识别。
与此同时，训练 EDC 的方法也是 “众说纷纭”。传统的顺序训练，让狗狗们一个一个地学习目标气味，虽然稳扎稳打，但效率似乎不太高。而新兴的混合训练，把多种爆炸物气味混合在一起让狗狗们闻，希望它们能举一反三，可实际效果却不太理想，狗狗们很容易受到气味混合的干扰，分不清 “谁是谁”。这些问题就像一道道 “关卡”，严重阻碍了 EDC 在安检工作中的出色发挥，也给安检工作带来了不小的挑战。
为了突破这些困境，来自美国德克萨斯理工大学（Texas Tech University，TTU）和奥本大学（Auburn University，AU）的研究人员踏上了探索之旅。他们开展了一项针对训练范式对犬类学习多类爆炸物气味及泛化能力影响的研究，成果发表在《Applied Animal Behaviour Science 2.2》上，为优化 EDC 训练策略带来了新希望。
研究人员采用的关键技术方法主要包括实验分组训练和数据分析。在实验分组训练方面，从 TTU 和 AU 挑选了 22 只狗狗，将它们随机分成三组，分别采用混合（Mixture）、顺序（Sequential）和混训（Inter - mixed）三种不同的训练范式进行训练。这些狗狗要学习识别四类爆炸物的气味，包括塑料（基于 RDX）、导爆索（基于 PETN）、硝酸铵（ammonium nitrate，AN）和三硝基甲苯（trinitrotoluene，TNT）。在数据分析阶段，运用线性模型等方法对狗狗达到训练标准所需的训练次数、泛化测试结果等数据进行处理和分析。
训练范式对习得的影响
研究人员观察狗狗们学会八种气味并达到训练标准所需要的训练次数。结果发现，顺序训练组平均需要 87 次训练（SD = 24），混合训练组平均需要 86 次训练（SD = 23.8），混训组平均需要 67 次训练（SD = 15）。通过线性模型分析，虽然训练范式对训练次数的影响在统计学上有显著意义（?2 = 6.40，df = 2，p = 0.04），但实际上只有混训组相比顺序训练组，在学习速度上有更快的趋势，混合训练组和顺序训练组、混合训练组和混训组之间在习得速度上并没有明显差异。
训练范式对泛化的影响
训练结束后，研究人员对狗狗们进行泛化测试，让它们接触每类爆炸物的新变体。结果显示，混训的狗狗在对 TNT、塑料和基于 PETN 的爆炸物变体的泛化表现上，比顺序训练和混合训练的狗狗更出色。不过，混训的狗狗在面对其他类别的一些新变体，比如基于 PETN 的和塑料类爆炸物时，检测能力仍不够熟练。另外，研究人员利用挥发性有机化合物（Volatile Organic Compounds，VOC）数据建立偏最小二乘法（Partial Least Squares，PLS）回归模型来预测犬的反应时间，发现新变体特有的 VOCs 是导致狗狗泛化率低的重要因素。而且，混训的狗狗假警报率为 7%，相比混合训练组的 4% 和顺序训练组的 2% 略高。
综合来看，这项研究表明，不同训练范式对 EDC 气味检测习得时间和泛化能力的影响各有特点。训练范式对习得时间的影响较小，虽然混训组在学习速度上有一定优势，但并不十分突出。在泛化能力方面，混训确实能让狗狗在面对部分爆炸物变体时表现更好，可对于一些其他类别的新变体，狗狗的检测能力还是有待提高，而且混训还伴随着假警报率上升的问题。
这一研究成果意义重大，它让人们更加清楚地认识到不同训练范式的优缺点，为未来优化 EDC 训练策略提供了重要依据。研究人员可以根据实际需求，比如在注重泛化能力还是更看重低假警报率之间进行权衡，从而选择更合适的训练方法，让 EDC 在安检工作中发挥更大的作用，守护人们的安全。
