باحثون يصممون نموذجًا ذكياً قادرًا على التمييز بين تصورات الروائح المختلفة

يعمل باحثو الذكاء الاصطناعي دائمًا على تكرار جوانب الحواس البشرية من خلال الخوارزميات. تم استخدام الذكاء الاصطناعي لتعزيز تطبيقات الرؤية الحاسوبية بشكل كبير في السنوات الأخيرة، وتم أيضًا استخدام الذكاء الاصطناعي لإنشاء عينات صوتية ممتازة، حتى إنشاء أغانٍ كاملة بنمط فنان معين. مؤخرًا، تمكنت فريق من العلماء من جامعة كاليفورنيا، ريفيرسايد من إنشاء نموذج ذكياً قادرًا على التمييز بين الروائح المختلفة بناءً على التركيب الكيميائي للرائحة المعنية.

وفقًا لعالم الأحياء الخلوي والنظم في جامعة كاليفورنيا، ريفيرسايد، أنانداسانكار راي، حاول الباحثون أن يعتمدوا نموذجهم الذكياً على كيفية تصور البشر الروائح. تحتوي الأنف البشرية على ما يقرب من 400 مستقبلًا شميًا (ORs) يتم تنشيطها عند دخول المواد الكيميائية الأنف. يتم تنشيط مستقبلات شمية مختلفة بواسطة مجموعات كيميائية مختلفة ومعًا تكون قادرة على الكشف عن مجموعة واسعة من الهياكل الكيميائية والأسَر. في حين أن العلماء يعرفون الكثير حول كيفية الكشف عن المستقبلات الشمية وتفسير الجزيئات المختلفة في الرائحة، فإن ما هو أقل معرفة هو كيف يترجم الحافز الذي تكتشفه المستقبلات الشمية إلى تجربة حسية، أو إدراك، تجربة شم شيء ما.

كما أفادت Phy.org،explained راي أن الباحثين حاولوا نمذجة الإدراكات الشمية البشرية من خلال مزيج من خوارزميات التعلم الآلي والكيمياء الحاسوبية. يمكن لخوارزميات التعلم الآلي تحليل عدد كبير من المتغيرات الكيميائية، وستحصل على الهياكل والأنماط الشائعة، ثم تعلم تحديد المواد الكيميائية التي سيكون لها روائح معينة. بعد تدريب الخوارزميات، يمكنها في النهاية التنبؤ بكيفية شم مجموعات كيميائية جديدة حتى لو كانت البيانات غير محددة والروائح غير معروفة.

بدأ فريق البحث بإنشاء طرق لتمكين الكمبيوتر من تحديد الميزات الكيميائية القادرة على تنشيط المستقبلات الشمية. بعد ذلك، قام الباحثون بتحليل أكثر من نصف مليون مركب كيميائي لإيجاد عينات قادرة على الارتباط ب 34 مستقبلًا شميًا. ثم حاول الباحثون تقدير الجوانب الإدراكية للعينات الكيميائية باستخدام نفس الخوارزمية المستخدمة للتنبؤ بنشاط المستقبلات الشمية.

وجد فريق البحث أن مجموعات مختلفة من تنشيط المستقبلات الشمية يبدو أنها لها علاقة بالترميز الإدراكي. استخدم الباحثون بيانات تحتوي على تقييمات للمواد الكيميائية من قبل متطوعين人类 واختاروا المستقبلات الشمية التي قدمت أفضل تنبؤات الإدراك على مجموعة فرعية من العينات الكيميائية. ثم اختبروا ما إذا كانت تنشيطات المستقبلات الشمية تنبؤية للروائح الجديدة.

وفقًا للباحثين، يمكن استخدام نشاط المستقبلات الشمية للتنبؤ بشكل صحيح بالإدراكات ل 146 مركبًا كيميائيًا مختلفًا. لم تكن هناك حاجة إلى كل المستقبلات الشمية للتنبؤ بالإدراكات، بل فقط بعضها. أكد الباحثون هذه الفرضية على الذباب وتمكنت بنجاح من التنبؤ بالابتعاد 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 أنواع جديدة من العطور والأطعمة. يمكن استخدام الذكاء الاصطناعي لfinding بديلات لها روائح مشابهة للمواد الكيميائية التي تصبح باهظة الثمن أو نادرة. يمكن أيضًا استخدامها لاستبدال المركبات الكيميائية التي لها روائح غير سارة بمركبات أكثر جاذبية للبشر. قال راي من خلال Phys.org:

“يمكن استبدال المواد الكيميائية السامة أو القاسية في، على سبيل المثال، النكهات، المستحضرات التجميلية، أو المنتجات المنزلية بمركبات طبيعية، لطيفة، وأمنة… تتيح لنا التكنولوجيا اكتشاف مركبات جديدة يمكن أن تحل محل المركبات الحالية التي تصبح نادرة، أو التي تكون باهظة الثمن. إنه يمنحنا لوحة واسعة من المركبات التي يمكننا مزجها ومطابقتها لأي تطبيق شمي.”