Karim Aly, CEO van Noze – Interviewreeks

Karim Aly is CEO van Noze, een Canadese AI-startup die de wereldleidende technologie heeft ontwikkeld om de zintuig van de reuk te digitaliseren. Hij is gericht op het uitvoeren van de visie van het bedrijf om de gezondheidszorg te transformeren door machines te voorzien van de mogelijkheid om te ruiken.

Voor Noze richtte Karim een van de eerste startup-studio’s in Canada op in samenwerking met een van de grootste universiteiten van het land. Eerder in zijn carrière was hij een actieve ondernemer in opkomende markten, met meerdere technologiebedrijven die uitgroeiden tot meer dan 20 landen in het Midden-Oosten en Zuidoost-Azië.

Het idee voor digitale reuk was voor het eerst bedacht in 2014, kunt u enkele inzichten delen uit die vroege dagen?

Natuurlijk. Het was echt een functie van de natuurlijke nieuwsgierigheid van onze oprichter en CTO – Ashok Prabhu Masilamani – waar hij gedreven was om te begrijpen waarom we succesvol de zintuigen van geluid (microfoon), visie (camera) en aanraking (haptics) hadden gedigitaliseerd, maar niet de reuk. Toen hij de lagen afpelde, begon hij te begrijpen wat de belangrijkste mislukkingen waren die ons hadden tegengehouden in de poging om de reuk te digitaliseren. Als carrièrewetenschapper werden deze kennis de hoeksteen van Ashoks visie voor een nieuw startup; een die een platform zou ontwikkelen dat echt reukperceptie naar de digitale wereld kon brengen, en met dat, Noze werd geboren.

Het bedrijf heeft de volgende 6 jaar doorgebracht met innoveren en perfectioneren van ‘s werelds meest geavanceerde digitale reukperceptiekader dat werkelijke wereldreukdetectie en -volging heeft opgelost. Hoewel de technologie duidelijk potentieel heeft voor toepassingen in een verscheidenheid aan gebieden, van luchtvervuiling tot wetshandhaving, hebben we ervoor gekozen om ons digitale reukplatform exclusief binnen de gezondheidszorg toe te passen. In feite hebben we zojuist een $1 miljoen subsidie van de Bill & Melinda Gates Foundation ontvangen om een AI-gebaseerde gezondheidsbreathalyzer te ontwikkelen die infectieziekten zoals malaria en tuberculose kan detecteren via de reukbiomarkers (Vluchtige Organische Verbindingen) in de adem. Dit zal een game-changer zijn voor miljoenen mensen.

In 2015 had NASA’s Jet Propulsion Laboratory (JPL) een technologie die overeenkwam met de visie van uw team. Wat was deze technologie en hoe heeft uw team deze octrooi veiliggesteld?

In 2014 had NASA’s Jet Propulsion Laboratory een innovatieve “digitale neus” technologie ontwikkeld om meerdere dampen/gassen in orbitale voertuigen in de ruimte te detecteren. NASA was gericht op het testen van deze mogelijkheid op het Internationaal Ruimtestation (ISS), wat een veel moeilijkere omgeving is om “te ruiken” dampen in vergelijking met hier op aarde. We zagen een enorm potentieel in hun vroege kennis, en besloten om onze reis te versnellen door een exclusieve licentie te verkrijgen voor de zes octrooien die door JPL in de digitale neusruimte werden gehouden. Sindsdien hebben we de digitale neus technologie van JPL radicaal geëvolueerd en verbeterd door het toevoegen van propriëtaire lagen van aroma-gegevensengineering en perceptive AI-algoritmen, om het werelds meest krachtige digitale reukperceptieplatform te lanceren.

Wat zijn de verschillende machine learning-technologieën die worden gebruikt om een unieke digitale geurafdruk te produceren?

Het produceren van een interpreteerbare digitale geurafdruk houdt eigenlijk veel meer in dan alleen machine learning. Bij Noze realiseerden we ons vroeg dat digitale reuk moet worden beschouwd als een kader, een dat vergelijkbaar is met een mammale olfactorische systeem. In zoogdieren is het voorste deel van het olfactorische systeem een diverse reeks van olfactorische receptoren. Om deze olfactorische receptoren na te bootsen, bouwden we een sensorchip met een diverse reeks van chemische receptoren. Wanneer een geur aan de mammale olfactorische receptoren wordt geïntroduceerd, produceren ze een unieke neurale code, en op een soortgelijke manier, wanneer een geur over onze chemische receptorarray gaat, produceert het een unieke “digitale geurafdruk”.

Het sensorische voorste deel van het digitale reukkader is slechts het topje van de ijsberg. Het wordt gesteund door een cloud-gebaseerde, goed gecurateerde digitale reukbibliotheek en een chemisch perceptief AI-motor. De magie gebeurt wanneer alle onderdelen samenwerken in harmonie.

Kunt u de algoritmen bespreken die worden gebruikt om vervolgens geurafdrukken te interpreteren?

Om een geur te interpreteren, moeten we een dataset van digitale geurafdrukken voor die geur creëren. We ontdekten dat de geurdataset die is opgebouwd uit de Noze-sensorchip rijke chemische semantische informatie bevat die wordt weergegeven in de vorm van manifolds. In de wereld van computerzicht is het gebruik van manifold-lerenstechnieken een populaire benadering. Echter, in tegenstelling tot computerzicht, dat een domein is met overvloedige gegevens, is de wereld van digitale reuk een domein met schaarse gegevens. Ons AI-gereedschapskist past daarom een verscheidenheid aan novelle benaderingen toe, zoals meta-leren, few-shot-leren en manifold-leren op onze doelgebouwde geurdatasets.

Een werkelijke digitale geurafdruk van een geur zou alle bijbehorende achtergrondruis bevatten die normaal gesproken de juiste interpretatie zou verstoren. Dit is waarom onze propriëtaire datasets zorgvuldig zijn gecureerd, opgebouwd met een combinatie van gegevenspunten die achtergrondgeuren (ruis) en gegevenspunten die de geur zelf vertegenwoordigen. Dit stelt onze AI-algoritmen in staat om te worden getraind om de achtergrondruis te herkennen en te verwerpen, terwijl ze de inkomende geurafdruk correct interpreteren.

Kunt u de Noze-cloud-gebaseerde platform bespreken en het proces voor het toevoegen van nieuwe geuren en hoe groot is de bibliotheek van geurafdrukken?

Ons cloud-gebaseerde IoT-platform host de digitale reukbibliotheek en perceptive AI-motor. Onze bibliotheek bestaat uit twee soorten datasets; een die actief wordt ontworpen om geurafdrukken te creëren voor geselecteerde geuren en achtergronden, en een die passief wordt gecreëerd uit de continue sampling die plaatsvindt door apparaten in het veld die onze sensorchip bevatten. Deze passief gesamplede geurafdrukken worden gecureerd en opgeslagen in onze reukbibliotheek, zodat ze kunnen worden teruggewezen en gematcht met geuren die het platform in de toekomst kan leren. Aangezien ons platform is verbonden met alle apparaten in het veld, hebben we ook krachtige netwerkeffecten ontwikkeld, waarbij er een continue, collectieve leerproces is tussen apparaten. Met andere woorden, een apparaat kan leren om een nieuwe geur te interpreteren vanuit de kennis die is verkregen op een volledig ander apparaat.

We hebben een fundamentele beslissing genomen om ons te concentreren op het opbouwen van hoogwaardige geurafdrukken die significante use-cases kunnen mogelijk maken. Ons geloof is dat succes in digitale reuk niet alleen een kwestie is van het aantal, maar zal worden verankerd in de economische en maatschappelijke waarde die kan worden ontsloten uit de onderliggende reukbibliotheek. Dat gezegd hebbende, onze propriëtaire bibliotheek bevat vandaag meer dan 100 goed gecureerde geurafdrukken, gesteund door bijna 100 miljoen gegevenspunten.

Wat zijn enkele van de verschillende use-cases voor digitale geurafdrukken in de productie?

Men kan zich gemakkelijk voorstellen hoe vrijwel elke industrie een enorm voordeel kan behalen uit de digitalisering van de reuk. In de productie zijn er enkele duidelijk waardevolle use-cases, met name die gerelateerd aan het verbeteren van de veiligheid en het waarborgen van de naleving van regelgeving. Stel je voor dat je een brandend draad in je machine kunt detecteren alleen maar vanuit de geuren die worden vrijgegeven en als gevolg daarvan de mogelijkheid hebt om de operaties te stoppen voordat een brand uitbreekt, of stel je voor dat je een collectie van bijproductdampen kunt volgen om het moment te identificeren waarop hun concentratie boven de HS&E-drempel stijgt, zodat je het gebied kunt ontruimen en ventileren.

Onze unieke mogelijkheid om geurignalen van achtergrondruis te onderscheiden, is wat ons in staat stelt om te bepalen dat de geur inderdaad afkomstig is van een draad die brandt, en niet, bijvoorbeeld, van sigarettenrook of een hete kop koffie. Het vermijden van valse positieven als gevolg van andere “achtergrond” geuren is kritisch belangrijk en een van de grootste uitdagingen om een digitaal reukplatform succesvol te commercialiseren.

Hoe wordt deze technologie momenteel gebruikt in de voedingsindustrie?

Hoewel onze technologie momenteel niet wordt gebruikt in de voedingsindustrie, zijn er veel potentiële toepassingen in de voedselketen waar het kan worden ingezet. Als voorbeeld kunnen we kijken naar de verseheid van voedsel. Wat als je koelkast kon detecteren welke voedingsmiddelen erin werden geplaatst en vervolgens kon voorspellen hoeveel tijd er nog over was voordat elk van hen bederft? Deze zelfde oplossing kan ook worden toegepast op supermarkten en restaurants, die, samen met huizen, collectief meer dan 80% van het voedsel vertegenwoordigen dat elk jaar wordt weggegooid – een $400 miljard probleem in de Verenigde Staten alleen.

Vanuit een totaal andere hoek kan digitale reuk ook helpen bij het automatiseren van het kookproces door de geur van een gerecht of recept van begin tot eind te volgen, om de kok (of een apparaat) aan te geven wat te doen bij elke stap. We hebben eigenlijk een demo gebouwd waarin we onze AI hebben getraind op het complete kookproces van een kippenborst op een indoorgrill. We konden de gebruiker aangeven wanneer de grill voldoende was verwarmd om de kip toe te voegen, wanneer deze moest worden omgedraaid en wanneer deze van de grill moest worden verwijderd, om een perfect gekookte kippenborst te krijgen.

Een interessante use-case is het detecteren van virussen, kunt u specificeren hoe dit werkt?

Het menselijk lichaam geeft bepaalde reukbiomarkers of Vluchtige Organische Verbindingen (VOC’s) af als een fysiologische reactie op infectie. Dit fenomeen is echter niet beperkt tot alleen virale infecties. Deze VOC’s, die kunnen worden afgegeven door onze adem of huid, kunnen de aanwezigheid van verschillende klinische aandoeningen of ziekten aangeven. Als je nadenkt over een “gezondheidsbreathalyzer” die, met één adem, potentieel malaria, tuberculose, diabetes en andere aandoeningen kan detecteren op het vroegste stadium, kun je gemakkelijk beginnen te appreciëren de impact die onze technologie kan hebben op de mogelijkheid om tijdig actie te ondernemen en patiëntresultaten te verbeteren. Het is precies deze visie die we momenteel samen met meerdere partners, waaronder de Bill & Melinda Gates Foundation en The Montreal Heart Institute, aan het ontwikkelen zijn. Als bedrijf hebben we hier onze zin voor doel gevonden en kunnen we niet enthousiaster zijn over zowel het werk dat we doen als de significante impact die het kan hebben.

Wat is uw visie voor de toekomst van digitale reukherkenning?

Noze’s digitale reukplatform is een krachtig instrument dat de zintuig van de reuk heeft gedigitaliseerd. In de afgelopen 8 jaar hebben we deze technologie geperfectioneerd om buiten gecontroleerde labomgevingen te werken. We hebben verschillende reukdetectie- of volgingsoplossingen gebouwd voor alledaagse scenario’s, waar onze oplossingen robuust hebben gewerkt ondanks de uitdagingen die elk scenario met zich meebracht. Vandaag is ons doel om deze technologie toe te passen om de menselijke gezondheid naar een compleet nieuw niveau te tillen. We hebben nauwelijks het oppervlak van wat we kunnen interpreteren uit de vluchtige stoffen die continu uit onze adem en huid komen, gekrabd. We geloven dat ons platform de gezondheidsstatus quo dramatisch kan veranderen door deze handtekeningen te digitaliseren en hun aanwezigheid te correleren met verschillende gezondheidstoestanden. Dat gezegd hebbende, het detecteren van geuren van de menselijke adem en huid is niet zonder uitdagingen. De vluchtige stoffen van interesse zijn meestal aanwezig samen met storende achtergronden, waaronder de aanwezigheid van exogene VOC’s, hogere temperaturen en condenserende vochtigheid. Elk van deze kenmerken kan de detectie-accuratesse beïnvloeden, wat het bijzonder moeilijk maakt om een betrouwbaar en schaalbaar oplossing te bouwen.

Derhalve is onze visie voor digitale reuk altijd ondubbelzinnig: om een schaalbare oplossing te leveren die robuust en betrouwbaar werkt in de echte wereld, niet alleen in het lab. Pas dan kunnen we echt universele toegang tot screening en diagnostiek mogelijk maken die zal helpen om levens te redden en de gezondheid te verbeteren. En vandaag zijn we op het punt om dat aan de wereld te leveren.