Karim Aly, CEO de Noze – Serie de entrevistas

Karim Aly es el CEO de Noze, una startup canadiense de inteligencia artificial que ha desarrollado la tecnología líder en el mundo para digitalizar el sentido del olfato. Se centra en ejecutar la visión de la empresa para transformar la atención médica al empoderar a las máquinas con la capacidad de oler.

Antes de Noze, Karim estableció uno de los primeros estudios de startups en Canadá en afiliación con una de las universidades más grandes del país. Al comienzo de su carrera, fue un emprendedor activo en mercados emergentes, habiendo fundado varias empresas de tecnología que se expandieron a más de 20 países en Oriente Medio y Sudeste Asiático.

La chispa para la idea de la olfacción digital se concibió inicialmente en 2014, ¿podría compartir algunas ideas de esos primeros días?

Por supuesto. Fue realmente una función de la curiosidad natural de nuestro fundador y CTO – Ashok Prabhu Masilamani – donde se sintió impulsado a entender por qué habíamos digitalizado con éxito el sonido (micrófono), la visión (cámara) y el tacto (haptics), pero no el olfato. A medida que desmenuzaba las capas, comenzó a entender los puntos de fallo clave que nos habían retenido en la búsqueda de digitalizar el olfato. Como científico de carrera, estos conocimientos se convirtieron en la piedra angular de la visión de Ashok para una nueva startup; una que desarrollaría una plataforma que pudiera verdaderamente llevar la percepción del olor al mundo digital, y con eso, Noze nació.

La empresa pasó los siguientes 6 años innovando y perfeccionando el marco de percepción de olor digital más avanzado del mundo que ha resuelto la detección y seguimiento de olores en el mundo real. Si bien la tecnología tiene claramente aplicaciones potenciales en una variedad de áreas, desde la contaminación del aire hasta la aplicación de la ley, hemos elegido centrarnos en aplicar nuestra plataforma de olfacción digital exclusivamente dentro de la atención médica. De hecho, acabamos de anunciar una $1 millón de subvención de la Fundación Bill y Melinda Gates para desarrollar un analizador de aliento de atención médica impulsado por inteligencia artificial que pueda detectar enfermedades infecciosas como la malaria y la tuberculosis a través de los biomarcadores de olor (compuestos orgánicos volátiles) en el aliento. Esto será un juego cambiador para millones de personas.

En 2015, el Laboratorio de Propulsión de la NASA (JPL) tenía una tecnología que coincidía con la visión de su equipo. ¿Cuál era esta tecnología y cómo su equipo obtuvo esta patente?

En 2014, el Laboratorio de Propulsión de la NASA había desarrollado una tecnología de “nariz digital” innovadora para detectar múltiples vapores / gases en vehículos orbitales en el espacio. La NASA se centró en probar esta capacidad en la Estación Espacial Internacional (ISS), que es un entorno mucho más arduo para “oler” vapores en comparación con aquí en la tierra. Vimos un gran potencial en sus primeros conocimientos, y así decidimos acelerar nuestro viaje obteniendo una licencia exclusiva para las seis patentes que JPL poseía en el espacio de la nariz digital. Desde entonces, hemos evolucionado y mejorado radicalmente la tecnología de la nariz digital de JPL al agregar capas de ingeniería de datos de aroma y algoritmos de inteligencia artificial perceptiva, para lanzar la plataforma de percepción de olor digital más poderosa del mundo.

¿Cuáles son las diferentes tecnologías de aprendizaje automático que se utilizan para producir una huella digital de olor única?

Producir una huella digital de olor interpretable en realidad implica mucho más que solo aprendizaje automático. En Noze, nos dimos cuenta desde el principio de que la olfacción digital debe considerarse como un marco, similar al sistema olfativo mamífero. En los mamíferos, el extremo frontal del sistema olfativo es una matriz diversa de receptores olfativos. Para emular estos receptores olfativos, construimos un chip de sensores con una matriz diversa de receptores químicos. Cuando un olor se introduce en los receptores olfativos mamíferos, producen un código neural único, y de manera similar, cuando un olor pasa sobre nuestra matriz de receptores químicos, produce una huella digital de olor única.

El extremo frontal sensorial del marco de olfacción digital es solo la punta del iceberg. Está respaldado por una biblioteca de olores digitales basada en la nube y bien curada, y un motor de inteligencia artificial químicamente perceptivo. La magia sucede cuando todas las piezas trabajan juntas en armonía.

¿Podría discutir los algoritmos que se utilizan para interpretar las huellas digitales de olor?

Para interpretar un olor, debemos crear un conjunto de datos de huellas digitales de olor para ese olor. Descubrimos que el conjunto de datos de huellas digitales de olor construido a partir del chip de sensores de Noze contiene información semántica química rica representada en forma de variedades. En el mundo de la visión por computadora, el uso de técnicas de aprendizaje de variedades es un enfoque popular. Sin embargo, a diferencia de la visión por computadora, que es un dominio de datos abundantes, el mundo de la olfacción digital es un dominio de datos escasos. Entonces, nuestra caja de herramientas de inteligencia artificial aplica una variedad de enfoques novedosos como el aprendizaje de meta, el aprendizaje de pocos disparos y el aprendizaje de variedades en nuestros conjuntos de datos de olores construidos a propósito.

Una huella digital de olor real del mundo de un olor contendría todo el ruido de fondo asociado que normalmente interferiría con la interpretación correcta. Es por eso que nuestros conjuntos de datos propietarios están cuidadosamente curados, construidos utilizando una combinación de puntos de datos que representan olores de fondo (ruido) así como puntos de datos que representan el olor en sí. Esto permite que nuestros algoritmos de inteligencia artificial se entrenen para reconocer y rechazar el ruido de fondo, mientras interpretan correctamente la huella digital de olor entrante.

¿Podría discutir la plataforma basada en la nube de Noze y el proceso para agregar nuevos olores y cuán grande es la biblioteca de huellas digitales de olor?

Nuestra plataforma de Internet de las cosas (IoT) basada en la nube alberga la biblioteca de olores digitales y el motor de inteligencia artificial perceptivo. Nuestra biblioteca está compuesta por dos tipos de conjuntos de datos; uno que se ingeniera activamente para crear huellas digitales de olores seleccionados y fondos, y otro que se crea pasivamente a partir de la muestra continua que se realiza en los dispositivos en el campo que contienen nuestro chip de sensores. Estas huellas digitales de olores muestreadas pasivamente se curan y almacenan en nuestra biblioteca de olores para que puedan referirse nuevamente y coincidir con olores que la plataforma puede aprender en el futuro. Dado que nuestra plataforma está conectada a todos nuestros dispositivos en el campo, también hemos desarrollado poderosos efectos de red, donde hay un proceso de aprendizaje colectivo continuo entre dispositivos. En otras palabras, un dispositivo puede aprender a interpretar un nuevo olor a partir de los conocimientos adquiridos en un dispositivo completamente diferente.

Hemos tomado una decisión fundamental de centrarnos en construir huellas digitales de olor de alta calidad que puedan permitir casos de uso significativos. Nuestra creencia es que el éxito en la olfacción digital no es solo un juego de números, sino que estará anclado en el valor económico y social que se puede desbloquear de la biblioteca de olores subyacente. Dicho esto, nuestra biblioteca propietaria contiene hoy más de 100 huellas digitales de olor curadas, impulsadas por casi 100 millones de puntos de datos.

¿Cuáles son algunos de los diferentes casos de uso para las huellas digitales de olor en la fabricación?

Se puede comenzar a imaginar fácilmente cómo casi cualquier industria podría derivar un beneficio masivo de la digitalización del sentido del olfato. En la fabricación, hay algunos casos de uso claramente valiosos, particularmente aquellos relacionados con la mejora de la seguridad y el cumplimiento de la normativa. Imagina poder detectar un cable que se quema en tu maquinaria solo por los olores que se liberan y, como resultado, tener la oportunidad de detener las operaciones antes de que se produzca un incendio, o imagina si pudieras rastrear continuamente una colección de vapores de subproductos para identificar el momento en que su concentración aumenta por encima del umbral de HS y E para evacuar y ventilar el área.

Nuestra capacidad única para diferenciar señales de olor del ruido de fondo es lo que nos permite determinar que el olor en realidad proviene de un cable que se quema, y no, por ejemplo, del humo de un cigarrillo o de una taza de café caliente. Evitar falsos positivos resultantes de otros “fondos” de olores es críticamente importante, y uno de los mayores desafíos, para comercializar con éxito una plataforma de olfacción digital.

¿Cómo se está utilizando esta tecnología actualmente en la industria alimentaria?

Aunque nuestra tecnología no se utiliza actualmente en la industria alimentaria, hay muchas aplicaciones potenciales en toda la cadena de suministro de alimentos donde podría ser desplegada. Por ejemplo, tomemos una mirada a la frescura de los alimentos. ¿Qué pasa si tu refrigerador pudiera detectar qué alimentos se colocan dentro y luego predecir cuánto tiempo queda antes de que cada uno se eche a perder? Esta misma solución también podría aplicarse a tiendas de comestibles y restaurantes, que, junto con los hogares, colectivamente cuentan por más del 80% de los alimentos que se desperdician cada año, un problema de $400 mil millones solo en los Estados Unidos.

Desde un ángulo completamente diferente, la olfacción digital también puede ayudar a automatizar el proceso de cocción al rastrear el aroma de un plato o receta desde el principio hasta el final para dar instrucciones al chef (o automatizar un electrodoméstico) con instrucciones sobre qué hacer en cada paso del camino. De hecho, creamos un demo donde entrenamos a nuestro IA en el proceso completo de cocción de un pecho de pollo en una parrilla interior. Pudimos dar instrucciones al usuario sobre cuándo la parrilla estaba adecuadamente calentada para agregar el pollo, cuándo darlo la vuelta y cuándo retirarlo de la parrilla, para terminar con un pecho de pollo perfectamente cocido.

Un caso de uso interesante es en la detección de virus, ¿podría especificar cómo funciona esto?

El cuerpo humano emite ciertos biomarcadores de olor, o compuestos orgánicos volátiles (COV), como respuesta fisiológica a la infección. Este fenómeno, sin embargo, no se limita solo a la infección viral. Estos COV, que pueden emitirse desde nuestro aliento o nuestra piel, pueden indicar la presencia de diversas afecciones clínicas o enfermedades. Si piensas en un “analizador de aliento de salud” que pueda, con un solo aliento, potencialmente detectar malaria, tuberculosis, diabetes y otras afecciones en sus primeras etapas, puedes comenzar a apreciar el impacto que nuestra tecnología puede tener en la capacidad de tomar medidas oportunas y mejorar los resultados de los pacientes. Es precisamente esta visión la que estamos trabajando en este momento con múltiples socios, incluida la Fundación Bill y Melinda Gates y el Instituto del Corazón de Montreal, entre otros. Como empresa, este es donde encontramos nuestro sentido de propósito, y no podríamos estar más emocionados con el trabajo que estamos haciendo y el impacto significativo que podría tener.

¿Cuál es su visión para el futuro de la reconocimiento de olfacción digital?

La plataforma de olfacción digital de Noze es una herramienta poderosa que ha digitalizado el sentido del olfato. En los últimos 8 años, hemos perfeccionado esta tecnología para que funcione fuera de entornos de laboratorio controlados. Hemos construido varias soluciones de detección o seguimiento de olores para escenarios cotidianos, donde nuestras soluciones han funcionado de manera robusta a pesar de los desafíos asociados con cada uno. Hoy nuestro objetivo es aplicar esta tecnología para elevar la salud humana a un nivel completamente nuevo. Hemos apenas arañado la superficie en términos de lo que podemos interpretar de los volátiles que emanan continuamente de nuestro aliento y piel. Creemos que nuestra plataforma puede alterar dramáticamente el status quo de la atención médica al digitalizar estas firmas y correlacionar su presencia con diversas afecciones de salud. Dicho esto, detectar olores del aliento y la piel humanos no está exento de desafíos. Los volátiles de interés suelen estar presentes junto con fondos confusos, incluida la presencia de COV exógenos, temperaturas más altas y humedad condensada. Cada una de estas características puede afectar la precisión de la detección, lo que hace que sea particularmente desafiante construir una solución confiable y escalable.

En consecuencia, nuestra visión para la olfacción digital siempre ha sido inequívoca: entregar una solución escalable que funcione de manera robusta y confiable en el mundo real, no solo en el laboratorio. Es solo entonces que podemos verdaderamente permitir el acceso ubicuo a la detección y el diagnóstico que ayudará a salvar vidas y mejorar la salud. Y hoy, estamos al borde de entregar eso al mundo.