باحثون يصممون نموذجًا ذكياً قادرًا على التمييز بين تصورات الرائحة المختلفة

يحاول باحثو الذكاء الاصطناعي دائمًا التماثل مع جوانب الحواس البشرية من خلال الخوارزميات. لقد تم استخدام الذكاء الاصطناعي لتعزيز تطبيقات الرؤية الحاسوبية بشكل كبير في السنوات الأخيرة، كما تم استخدام الذكاء الاصطناعي لإنشاء عينات صوتية ممتازة، حتى إنشاء أغاني كاملة بنمط فنان معين. مؤخرًا، نجح فريق من العلماء من جامعة كاليفورنيا، ريفرسايد في إنشاء نموذج ذكياً قادرًا على التمييز بين الروائح المختلفة بناءً على التركيب الكيميائي للرائحة المعنية.

وفقًا لعالم الأحياء الخلوي والنظم في جامعة كاليفورنيا، ريفرسايد، أنانداسانكار راي، حاول الباحثون أن يعتمدوا نموذجهم الذكي على كيفية تصور البشر الروائح. تحتوي الأنف البشرية على ما يقرب من 400 مستقبل رائحة (ORs) يتم تنشيطها عند دخول المواد الكيميائية الأنف. يتم تنشيط مستقبلات رائحة مختلفة بواسطة مجموعات كيميائية مختلفة، ويمكنها معًا كشف مجموعة واسعة من الهياكل الكيميائية والأسرة. في حين أن العلماء يعرفون الكثير حول كيفية كشف مستقبلات الرائحة وتفسير الجزيئات المختلفة في رائحة، فإن ما هو أقل معرفة هو كيف يترجم الإشارة التي يكشفها مستقبلات الرائحة إلى تجربة حسية، أو إدراك، تجربة شم شيء ما.

كما ذكرت Phy.org، أوضح راي أن الباحثين حاولوا نمذجة تصورات الرائحة البشرية من خلال مزيج من خوارزميات التعلم الآلي والكيمياء الحاسوبية. يمكن لخوارزميات التعلم الآلي تحليل عدد كبير من المتغيرات الكيميائية، وخلع الهياكل والأنماط الشائعة منها، ثم تعلم تحديد المواد الكيميائية التي سيكون لها روائح معينة. بعد التدريب، يمكن للخوارزميات في النهاية توقع كيف سيبدو مزيج كيميائي جديد حتى لو كانت البيانات غير محددة و不知道 كيف تشم الرائحة.

بدء فريق البحث بإنشاء طرق تمكن الحاسوب من تحديد الميزات الكيميائية القادرة على تنشيط مستقبلات الرائحة. بعد ذلك، قام الباحثون بتحليل أكثر من نصف مليون مركب كيميائي لإيجاد عينات قادرة على الارتباط بـ 34 مستقبل رائحة. ثم حاول الباحثون تقدير الجوانب الإدراكية للعينات الكيميائية باستخدام نفس الخوارزمية المستخدمة لتوقع نشاط مستقبلات الرائحة.

وجد فريق البحث أن مجموعات من تنشيط مستقبلات الرائحة المختلفة يبدو أنها لها علاقة بالترميز الإدراكي. استخدم الباحثون بيانات تحتوي على تقييمات للمواد الكيميائية من قبل متطوعين人类 واختاروا مستقبلات الرائحة التي قدمت أفضل توقعات إدراكية لمجموعة فرعية من العينات الكيميائية. ثم اختبروا ما إذا كانت تنشيط مستقبلات الرائحة تنبئ بالروائح الجديدة.

وفقًا للباحثين، يمكن استخدام نشاط مستقبلات الرائحة لتنبؤ بشكل صحيح بتصورات 146 مركب كيميائي مختلف. لم تكن هناك حاجة إلى جميع مستقبلات الرائحة للتنبؤ بتصوراتها، بل فقط بعضها. أكد الباحثون هذه الفرضية على الذباب والفاكهة وتمكنوا بنجاح من توقع الابتعاد أو الجذب إلى روائح مختلفة.

أوضح راي أن ميزة تحويل الروائح والتنبؤات المرتبطة بها إلى صيغة رقمية هي أن النتائج يمكن استخدامها لتحديد أنواع جديدة من المواد الكيميائية التي يمكن استخدامها في إنشاء روائح وطعام جديدة. يمكن استخدام الذكاء الاصطناعي لfinding بديل يشم مثل المواد الكيميائية التي تصبح باهظة الثمن أو نادرة. يمكنه أيضًا استبدال المركبات الكيميائية التي ت发出 روائح كريهة بمركبات أكثر جاذبية للبشر. قال راي من خلال Phy.org:

“يمكن استبدال المواد الكيميائية السامة أو القاسية في، على سبيل المثال، النكهات أو مستحضرات التجميل أو منتجات المنزل بمركبات طبيعية وأقل ضرر وأمان… يمكن للتقنية مساعدتنا على اكتشاف مواد كيميائية جديدة يمكنها استبدال المواد الحالية التي تصبح نادرة، أو التي تكون باهظة الثمن. إنه يمنحنا لوحة واسعة من المركبات التي يمكننا مزجها ومطابقتها لأي تطبيق رائحة”.