Vědci navrhnou model umělé inteligence schopný rozlišovat různé čichové vjemy

Vědci zabývající se umělou inteligencí se neustále snaží replikovat aspekty lidských smyslů pomocí algoritmů. Umělá inteligence byla použita k dramatickému vylepšení aplikací počítačového vidění v posledních letech a také k generování poměrně působivých audio vzorků, dokonce i k vytváření celých písní ve stylu jednoho umělce. Nedávno tým vědců z University of California, Riverside podařilo vytvořit umělou inteligenci schopnou rozlišovat pachy od sebe navzájem na základě chemického složení daného pachu.

Podle biologa buněk a systémů na UC Riverside, Anandasankar Ray, se vědci pokusili založit svůj model umělé inteligence na tom, jak lidé vnímají pachy. Lidský nos obsahuje přibližně 400 čichových receptorů (OR), které jsou aktivovány, když chemikálie vstupují do nosu. Rozdílné OR jsou aktivovány různými sadami chemikálií a společně jsou schopny detekovat širokou škálu různých chemických struktur a rodin. Zatímco vědci znají poměrně hodně o tom, jak OR detekují a interpretují různé molekuly v pachu, méně se ví o tom, jak stimul, který OR detekují, se překládá do smyslového zážitku, nebo vnímání, zážitek z čichání něčeho.

Jak uvádí Phy.org, Ray vysvětlil, že vědci se pokusili modelovat lidské čichové vjemy pomocí kombinace algoritmů strojového učení a chemické informatiky. Algoritmy strojového učení jsou schopny analyzovat velký počet chemických proměnných, vytáhnout jejich společné struktury a vzory a poté se naučit identifikovat, které chemikálie budou mít určitý pach. Po školení mohou algoritmy nakonec předpovídat, jak nové chemické kombinace budou vonět, i když data nejsou označena a není známo, jak chemikálie voní.

Vědecký tým začal vytvářet metody, které by umožnily počítači určit, které chemické rysy byly schopny aktivovat OR. Poté analyzovali více než půl milionu chemických sloučenin, aby našli vzorky, které byly schopny vázat se na 34 OR. Vědci se poté pokusili odhadnout percepční kvality chemických vzorků se stejným algoritmem, který se používá k předpovědi aktivity OR.

Vědecký tým zjistil, že kombinace různých aktivací OR se zdála mít vztah s percepční kódováním. Vědci využili data, která obsahovala hodnocení chemikálií lidskými dobrovolníky, a vybrali OR, které dodávaly nejlepší předpovědi percepce na podmnožině chemických vzorků. Poté otestovali, zda aktivace OR předpovídají nové pachy.

Podle vědců mohla být aktivita OR použita k správné předpovědi percepce 146 různých chemikálií. Pouze několik OR bylo vyžadováno k předpovědi percepce, ne všechny OR. Vědci potvrdili tuto hypotézu u octomilek a podařilo se jim úspěšně předpovědět averzi nebo přitažlivost k různým pachům.

Ray vysvětlil, že výhodou digitalizace pachů a předpovědí spojených s nimi je, že výsledky lze použít k určení nových typů chemikálií, které lze použít při vytváření nových typů parfémů a potravin. Umělá inteligence by mohla být použita k nalezení náhrad, které voní podobně jako chemikálie, které se stávají drahými nebo vzácnými. Může být také použita k nahrazení nepříjemně vonících sloučenin chemikáliemi, které jsou lidem příjemnější. Ray uvedl prostřednictvím Phy.org:

“Chemikálie, které jsou toxické nebo drsné v chuťových, kosmetických nebo domácích produktech, mohou být nahrazeny přírodními, jemnějšími a bezpečnějšími chemikáliemi… Tato technologie může pomoci objevit nové chemikálie, které by mohly nahradit stávající, které se stávají vzácnými, nebo které jsou velmi drahé. Poskytuje nám širokou paletu sloučenin, které můžeme kombinovat pro jakékoli čichové použití.”