Karim Aly, CEO di Noze – Intervista

Karim Aly è CEO di Noze, un’azienda canadese di intelligenza artificiale che ha sviluppato la tecnologia leader mondiale per digitalizzare l’olfatto. Si concentra sull’attuazione della visione dell’azienda di trasformare la sanità abilitando le macchine a percepire gli odori.

Prima di Noze, Karim ha fondato uno dei primi studi di startup in Canada in affiliazione con una delle università più grandi del paese. All’inizio della sua carriera, era un imprenditore attivo in mercati emergenti, avendo fondato diverse aziende tecnologiche che si sono espanse in oltre 20 paesi del Medio Oriente e del Sud-Est asiatico.

L’idea di digitalizzare l’olfatto è stata concepita per la prima volta nel 2014, potresti condividere alcune informazioni su quei primi giorni?

Certo. È stato veramente un risultato della naturale curiosità del nostro fondatore e CTO – Ashok Prabhu Masilamani – che era spinto a capire perché avevamo già digitalizzato il suono (microfono), la visione (camera) e il tatto (haptics), ma non l’olfatto. Mentre scopriva i punti di fallimento chiave che ci avevano impedito di digitalizzare l’olfatto, iniziò a comprendere la base della sua visione per una nuova azienda; un’azienda che avrebbe sviluppato una piattaforma in grado di portare veramente la percezione degli odori nel mondo digitale, e con ciò, Noze è nata.

L’azienda ha trascorso i successivi 6 anni innovando e perfezionando il quadro di percezione degli odori digitale più avanzato al mondo, che ha risolto la rilevazione e il tracciamento degli odori nel mondo reale. Sebbene la tecnologia abbia chiaramente potenziali applicazioni in vari settori, dall’inquinamento dell’aria alle forze dell’ordine, abbiamo scelto di concentrarci sull’applicazione della nostra piattaforma di olfatto digitale esclusivamente nel settore sanitario. Di fatto, abbiamo appena annunciato un $1 milione di dollari di sovvenzione dalla Fondazione Bill & Melinda Gates per sviluppare un breathalyzer sanitario alimentato da intelligenza artificiale che possa rilevare malattie infettive come malaria e tubercolosi attraverso i biomarcatori odorosi (composti organici volatili) nel respiro. Sarà un cambiamento epocale per milioni di persone.

Nel 2015, il Jet Propulsion Laboratory della NASA aveva una tecnologia che corrispondeva alla vostra visione. Qual era questa tecnologia e come avete ottenuto questo brevetto?

Nel 2014, il Jet Propulsion Laboratory della NASA aveva sviluppato una tecnologia innovativa di “naso digitale” per rilevare vapori/gas in veicoli spaziali in orbita. La NASA si concentrava sul test di questa capacità sulla Stazione Spaziale Internazionale (ISS), che è un ambiente molto più difficile per “annusare” vapori rispetto a quello terrestre. Abbiamo visto un enorme potenziale nelle loro prime scoperte e abbiamo deciso di accelerare il nostro percorso ottenendo una licenza esclusiva per i sei brevetti detenuti da JPL nello spazio del naso digitale. Da allora, abbiamo radicalmente evoluto e migliorato la tecnologia del naso digitale di JPL aggiungendo strati di ingegneria dei dati aromatici e algoritmi di intelligenza artificiale percepiti, per lanciare la piattaforma di percezione degli odori digitali più potente al mondo.

Quali sono le diverse tecnologie di apprendimento automatico utilizzate per produrre un’impronta digitale unica dell’odore?

La produzione di un’impronta digitale dell’odore interpretabile coinvolge in realtà molto più dell’apprendimento automatico. In Noze, abbiamo capito fin dall’inizio che l’olfatto digitale deve essere visto come un quadro, simile al sistema olfattivo dei mammiferi. Nei mammiferi, la parte anteriore del sistema olfattivo è costituita da una vasta gamma di recettori olfattivi. Per emulare questi recettori olfattivi, abbiamo costruito un chip di sensori con una vasta gamma di recettori chimici. Quando un odore viene introdotto nei recettori olfattivi dei mammiferi, produce un codice neurale unico, e in modo simile, quando un odore passa sul nostro array di recettori chimici, produce un’impronta digitale unica dell’odore.

La parte anteriore del quadro dell’olfatto digitale è solo la punta dell’iceberg. È supportata da una libreria digitale di odori ben curata basata su cloud e da un motore di intelligenza artificiale percepito chimicamente. La magia accade quando tutte le parti lavorano insieme in armonia.

Potresti discutere degli algoritmi utilizzati per interpretare le impronte digitali degli odori?

Per interpretare un odore, dobbiamo creare un set di dati di impronte digitali dell’odore per quell’odore. Abbiamo scoperto che il set di dati dell’odore costruito dal chip di sensori Noze contiene informazioni semantiche chimiche ricche rappresentate nella forma di manifold. Nel mondo della visione computerizzata, l’utilizzo di tecniche di apprendimento di manifold è un approccio popolare. Tuttavia, a differenza della visione computerizzata, che è un dominio di dati abbondanti, il mondo dell’olfatto digitale è un dominio di dati scarsi. Quindi il nostro set di strumenti di intelligenza artificiale applica una varietà di approcci innovativi come l’apprendimento meta, l’apprendimento a pochi esempi e l’apprendimento di manifold sui nostri set di dati di odori appositamente costruiti.

Un’impronta digitale reale dell’odore di un odore conterrebbe tutti i rumori di fondo associati che normalmente interferirebbero con l’interpretazione corretta. È per questo che i nostri set di dati proprietari sono curati con attenzione, costruiti utilizzando una combinazione di punti di dati che rappresentano odori di fondo (rumore) e punti di dati che rappresentano l’odore stesso. Ciò consente ai nostri algoritmi di intelligenza artificiale di essere addestrati a riconoscere e rifiutare il rumore di fondo, mentre interpretano correttamente l’impronta digitale in ingresso.

Potresti discutere della piattaforma basata su cloud di Noze e del processo per aggiungere nuovi odori e quanto è grande la libreria di impronte digitali degli odori?

La nostra piattaforma IoT basata su cloud ospita la libreria digitale di odori e il motore di intelligenza artificiale percepito. La nostra libreria è composta da due tipi di set di dati; uno che è attivamente progettato per creare impronte digitali di odori selezionati e sfondi, e uno che è passivamente creato dal campionamento continuo che si verifica sui dispositivi sul campo che contengono il nostro chip di sensori. Queste impronte digitali campionate passivamente sono curate e archiviate nella nostra libreria di odori in modo che possano essere richiamate e abbinate con odori che la piattaforma potrebbe apprendere in futuro. Dal momento che la nostra piattaforma è connessa a tutti i nostri dispositivi sul campo, abbiamo anche sviluppato potenti effetti di rete, dove c’è un processo di apprendimento collettivo continuo tra dispositivi. In altre parole, un dispositivo può imparare a interpretare un nuovo odore dalle conoscenze acquisite su un dispositivo completamente diverso.

Abbiamo preso una decisione fondamentale di concentrarci sulla costruzione di impronte digitali di alta qualità che possano consentire utilizzi significativi. La nostra convinzione è che il successo nell’olfatto digitale non è solo una questione di numeri, ma sarà ancorato nel valore economico e sociale che può essere sbloccato dalla libreria di odori sottostante. Detto ciò, la nostra libreria proprietaria oggi contiene oltre 100 impronte digitali di odori ben curate, alimentate da quasi 100 milioni di punti di dati.

Quali sono alcuni dei diversi utilizzi per le impronte digitali degli odori nella produzione?

È facile iniziare a immaginare come quasi ogni industria potrebbe trarre un enorme beneficio dalla digitalizzazione dell’olfatto. Nella produzione, ci sono alcuni utilizzi chiaramente preziosi, in particolare quelli legati al miglioramento della sicurezza e al garantire la conformità normativa. Immaginate di poter rilevare un filo che brucia nella vostra attrezzatura solo dagli odori rilasciati e, di conseguenza, avere l’opportunità di interrompere le operazioni prima che si verifichi un incendio, o immaginate se poteste tracciare continuamente una raccolta di vapori di sottoprodotti per identificare il momento in cui la loro concentrazione supera la soglia HS&E in modo da poter evacuare e ventilare l’area.

La nostra capacità unica di differenziare i segnali degli odori dal rumore di fondo è ciò che ci consente di determinare che l’odore proviene effettivamente da un filo che brucia e non, ad esempio, da fumo di sigaretta o da una tazza di caffè caldo. Evitare falsi positivi derivanti da “rumori di fondo” è fondamentale e una delle sfide più grandi per commercializzare con successo una piattaforma di olfatto digitale.

Come viene utilizzata questa tecnologia attualmente nel settore alimentare?

Sebbene la nostra tecnologia non sia attualmente utilizzata nel settore alimentare, ci sono molte applicazioni potenziali nella catena di approvvigionamento alimentare in cui potrebbe essere impiegata. Ad esempio, prendiamo in considerazione la freschezza degli alimenti. E se il vostro frigorifero potesse rilevare quali alimenti sono stati inseriti e poi prevedere quanto tempo è rimasto prima che ognuno si guasti? Questa stessa soluzione potrebbe anche essere applicata ai negozi di generi alimentari e ai ristoranti, che, insieme alle case, rappresentano collettivamente oltre l’80% degli alimenti che vanno a male ogni anno – un problema da 400 miliardi di dollari solo negli Stati Uniti.

Da un angolo completamente diverso, l’olfatto digitale può anche aiutare ad automatizzare il processo di cottura tracciando l’aroma di un piatto o di una ricetta dall’inizio alla fine per fornire istruzioni al cuoco (o automatizzare un elettrodomestico) su cosa fare ad ogni passaggio. Abbiamo effettivamente costruito una demo in cui abbiamo addestrato la nostra intelligenza artificiale su tutto il processo di cottura di un petto di pollo su una griglia interna. Siamo stati in grado di fornire all’utente istruzioni su quando la griglia era sufficientemente calda per aggiungere il pollo, quando girarlo e quando rimuoverlo dalla griglia per ottenere un petto di pollo cotto alla perfezione.

Un caso di utilizzo interessante è la rilevazione dei virus, potresti specificare come funziona?

Il corpo umano emette certi biomarcatori odorosi, o composti organici volatili (VOC), come risposta fisiologica all’infezione. Questo fenomeno, tuttavia, non è limitato solo all’infezione virale. Questi VOC, che possono essere emessi dal nostro respiro o dalla nostra pelle, possono indicare la presenza di varie condizioni cliniche o malattie. Se pensate a un “respiratore” che possa, con un solo respiro, potenzialmente rilevare malaria, tubercolosi, diabete e altre condizioni alle loro prime fasi, potete facilmente iniziare ad apprezzare l’impatto che la nostra tecnologia può avere sulla capacità di agire tempestivamente e migliorare i risultati dei pazienti. È esattamente questa visione che stiamo lavorando su attualmente con molti partner, tra cui la Fondazione Bill & Melinda Gates e l’Istituto del Cuore di Montréal, tra gli altri. Come azienda, è qui che abbiamo trovato il nostro senso di scopo e non potremmo essere più entusiasti sia del lavoro che stiamo facendo, sia dell’impatto significativo che potrebbe avere.

Qual è la tua visione per il futuro del riconoscimento dell’olfatto digitale?

La piattaforma di olfatto digitale di Noze è uno strumento potente che ha digitalizzato l’olfatto. Negli ultimi 8 anni, abbiamo perfezionato questa tecnologia per farla funzionare al di fuori di ambienti di laboratorio controllati. Abbiamo costruito diverse soluzioni di rilevamento o tracciamento degli odori per scenari quotidiani, dove le nostre soluzioni hanno funzionato in modo robusto nonostante le sfide associate a ciascuno. Oggi il nostro obiettivo è applicare questa tecnologia per elevare la salute umana a un livello completamente nuovo. Abbiamo appena sfiorato la superficie di ciò che possiamo interpretare dai volatili che emanano continuamente dal nostro respiro e dalla nostra pelle. Crediamo che la nostra piattaforma possa alterare drasticamente lo status quo sanitario digitalizzando queste firme e correlando la loro presenza a varie condizioni di salute. Detto ciò, rilevare odori dal respiro e dalla pelle umana non è senza sfide. I volatili di interesse sono solitamente presenti insieme a sfondi confondenti, tra cui la presenza di VOC esogeni, temperature più elevate e umidità condensata. Ognuna di queste caratteristiche può influenzare l’accuratezza della rilevazione, il che rende particolarmente impegnativo costruire una soluzione affidabile e scalabile.

Di conseguenza, la nostra visione per l’olfatto digitale è sempre stata univoca: consegnare una soluzione scalabile che funzioni in modo robusto e affidabile nel mondo reale, non solo in laboratorio. È solo allora che possiamo veramente consentire l’accesso ubiquo alla screening e alla diagnostica che aiuterà a salvare vite e migliorare la salute. E oggi, siamo sull’orlo di consegnare questo al mondo.