研究者が異なる臭いを識別できるAIモデルを設計

人工知能の研究者は、アルゴリズムを通じて人間の感覚の側面を再現しようとしている。近年、AIはコンピュータビジョンアプリケーションを劇的に強化するために使用されてきた。また、AIはかなり印象的なオーディオサンプルを生成し、さらには一つのアーティストのスタイルで全曲を制作することができる。最近、カリフォルニア大学リバーサイド校の科学者チームは、臭いを識別できるAIを作成することに成功した。このAIは、臭いの化学的構成に基づいて異なる臭いを識別することができる。

UCリバーサイド校の細胞およびシステム生物学者であるAnandasankar Rayによると、研究者は人間が臭いを感じ取るやり方に基づいてAIモデルを設計しようとした。人間の鼻には約400種類の臭い受容体（ORs）があり、これらは化学物質が鼻に入ったときに活性化される。異なるORsは異なる化学物質のセットによって活性化され、合わせて広範な化学構造と家族を検出することができる。科学者はORsが臭いを検出して解釈する方法についてかなりのことを知っているが、ORsが検出する刺激が感覚的な体験、または臭いを感じることへの翻訳についてはあまり知られていない。

Phy.orgによると、Rayは研究者が機械学習アルゴリズムと化学情報学の組み合わせを使用して人間の臭いをモデル化しようとしたと説明した。機械学習アルゴリズムは大量の化学変数を分析し、共通の構造とパターンを抽出して、特定の化学物質がどのような臭いを持つかを学習することができる。トレーニング後、アルゴリズムは新しい化学的組み合わせがどのような臭いを持つかを予測することができる。ただし、データがラベル付けされていない場合や化学物質の臭いがわかっていない場合でもである。

研究チームは、コンピュータがORsを活性化できる化学的特徴を決定する方法を作成することから始めた。次に、研究者は34種類のORsに結合できる約50万種類の化学化合物を分析した。研究者は同じアルゴリズムを使用して、化学サンプルの感覚的特性を推定しようとした。

研究チームは、異なるORsの活性化の組み合わせが感覚的な符号化と関連していることを発見した。研究者は人間のボランティアによって評価された化学物質のデータを使用し、感覚的な予測において最も優れたORsを選択した。次に、ORsの活性化が新しい臭いを予測することができるかどうかをテストした。

研究者によると、ORsの活性化は146種類の化学物質の感覚を正確に予測することができた。ただし、すべてのORsが必要ではなく、わずかなORsのみで予測することができた。研究者はこの仮説を実験して確認し、果物の嫌悪感や引き付けられる感覚を正確に予測することができた。

Rayは、臭いをデジタル化し、関連する予測を行うことの利点について説明した。結果は新しい香水や食品の開発に使用できる新しい種類の化学物質を決定するために使用できる。AIは、貴重または希少な化学物質の代替品を見つけるために使用できる。さらに、有毒または厳しい化学物質を自然な、より安全な化学物質に置き換えることができる。RayはPhys.orgに次のように述べた。

「有毒または厳しい化学物質を含むフレーバー、化粧品、または家庭用品を、自然な、より安全な化学物質に置き換えることができる…。この技術は、希少または高価な既存の化学物質の代替品を見つけることができる。さらに、さまざまな臭いへの応用に使用できる広範な化合物のパレットを提供する。」