Ένα νέο μοντέλο μυρωδιάς εκπαιδευμένο σε υπολογιστή, αναφέρεται από τους επιστήμονες ότι τα κατάφερε καλύτερα από τον άνθρωπο στον εντοπισμό των οσμών.
Αναλύοντας 500.000 πιθανά μόρια οσμής που δεν είχαν συντεθεί ποτέ πριν, έκανε επίσης δουλειά που θα χρειαζόταν 70 άτομα και πολλά έτη για να ολοκληρωθεί.
Ενώ οι μηχανές έχουν γίνει όλο και καλύτερες στο να μιμούνται την αίσθηση της όρασης και της γεύσης των ανθρώπων, έχουν καθυστερήσει λίγο όσον αφορά την ανάπτυξη της αίσθησης της όσφρησης. Σίγουρα, υπήρξαν ηλεκτρονικές μύτες που μπορούν να μυρίσουν τον καρκίνο στα αιμοσφαίρια και να αξιολογήσουν τον αέρα γύρω από τις εγκαταστάσεις επεξεργασίας λυμάτων , για παράδειγμα, αλλά μια πραγματική αίσθηση όσφρησης που τροφοδοτείται από υπολογιστή ήταν άπιαστη. Ίσως αυτό οφείλεται στο ότι η μύτη μας έχει 400 οσφρητικούς υποδοχείς, δηλαδή πολλούς περισσότερους από τους τέσσερις υποδοχείς που χρησιμοποιούμε για την όραση και τους περίπου 40 που χρησιμοποιούμε για τη γεύση.
Επιδιώκοντας ακόμη και τη βαθμολογία της ηλεκτρονικής εισόδου αισθητηριακής εισροής, ερευνητές στο Monell Chemical Senses Center του Πανεπιστημίου της Πενσυλβάνια, μαζί με συναδέλφους από το Osmo (ένα spin-out του Google DeepMind), οδήγησαν μια μελέτη που δημιούργησε ένα σύστημα βασισμένο σε νευρωνικά δίκτυα που θα μπορούσε να αναλύσει ένα μόριο οσμής και να περιγράψει –στην ανθρώπινη γλώσσα– πώς θα έπρεπε να μυρίζει αυτό το μόριο. Το σύστημα AI οδήγησε στην ανάπτυξη αυτού που οι ερευνητές ονόμασαν Κύριο Χάρτη Οσμών (POM).
«Στην έρευνα της όσφρησης […] το ερώτημα ποιες φυσικές ιδιότητες κάνουν ένα μόριο του αέρα να μυρίζει όπως μυρίζει στον εγκέφαλο παρέμεινε αίνιγμα», δήλωσε ο ανώτερος συν-συγγραφέας της έρευνας Joel Mainland, από το Monell. «Αλλά αν ένας υπολογιστής μπορεί να διακρίνει τη σχέση μεταξύ του τρόπου με τον οποίο διαμορφώνονται τα μόρια και του τρόπου με τον οποίο αντιλαμβανόμαστε τελικά τις οσμές τους, οι επιστήμονες θα μπορούσαν να χρησιμοποιήσουν αυτή τη γνώση για να προωθήσουν την κατανόηση του πώς ο εγκέφαλος και η μύτη μας συνεργάζονται».
Τέτοιες γνώσεις θα μπορούσαν να βοηθήσουν τους ερευνητές να αναπτύξουν καλύτερα αντικουνουπικά ή αποσμητικά προϊόντα, μεταξύ άλλων πιθανών εφαρμογών.
Για να εκπαιδεύσει το σύστημα, η ερευνητική ομάδα του έδωσε τη μοριακή δομή 5.000 αρωματικών ουσιών καθώς και μια σειρά από περιγραφές που περιγράφουν μυρωδιές όπως «μέντι» ή «μούχλα». Η ομάδα έφερε επίσης 15 συμμετέχοντες που μύρισαν 400 μυρωδιές και τους δόθηκαν 55 λέξεις που μπορούσαν να χρησιμοποιήσουν για να περιγράψουν κάθε μυρωδιά.
Στις δοκιμές, το σύστημα AI τα πήγε ελαφρώς καλύτερα από τους συμμετέχοντες. Υπήρχε όμως ένα ακόμα πιο εντυπωσιακό αποτέλεσμα.
«Το πιο εκπληκτικό αποτέλεσμα, ωστόσο, είναι ότι το μοντέλο πέτυχε σε οσφρητικές εργασίες που δεν είχε εκπαιδευτεί να κάνει», είπε η Mainland.
«Το ενδιαφέρον ήταν ότι δεν το εκπαιδεύσαμε ποτέ να μαθαίνει την ένταση της μυρωδιάς, αλλά παρόλα αυτά μπορούσε να κάνει ακριβείς προβλέψεις».
Στη συνέχεια, οι ερευνητές χρησιμοποίησαν το σύστημα για να χαρτογραφήσουν 500.000 μόρια οσμών που δεν έχουν συντεθεί ποτέ – μια εργασία, λέει η ομάδα, που θα χρειαζόταν 70 χρόνια από έναν άνθρωπο για να ολοκληρωθεί.
«Η πρόοδος στη νευροεπιστήμη συχνά μετριέται με τη δημιουργία και την ανακάλυψη νέων χαρτών του κόσμου που υποστηρίζονται από νευρωνικά κυκλώματα», γράφουν οι ερευνητές. “Οτιδήποτε είναι δυνατό μόνο επειδή οι επιστήμονες κατείχαν πρώτα έναν χάρτη του εξωτερικού κόσμου και στη συνέχεια μέτρησαν πώς οι αποκρίσεις στον εγκέφαλο ποικίλλουν ανάλογα με τη θέση του ερεθίσματος στον χάρτη. Αυτή η μελέτη προτείνει και επικυρώνει έναν χάρτη της ανθρώπινης όσφρησης βάσει δεδομένων. Ελπίζουμε ότι αυτός ο χάρτης θα είναι χρήσιμο στους ερευνητές της χημείας, της οσφρητικής νευροεπιστήμης και της ψυχοφυσικής […] ως ένα νέο εργαλείο για τη διερεύνηση της φύσης της οσφρητικής αίσθησης».
Η έρευνα δημοσιεύτηκε στο περιοδικό Science .
(photo: pixabay)
