Karim Aly, CEO da Noze – Série de Entrevistas

Karim Aly é CEO da Noze, uma startup canadense de IA que desenvolveu a tecnologia líder mundial para digitalizar o sentido do olfato. Ele está focado em executar a visão da empresa para transformar a saúde, capacitando as máquinas com a capacidade de cheirar.

Antes de se juntar à Noze, Karim estabeleceu uma das primeiras incubadoras de startups no Canadá, em afiliação com uma das maiores universidades do país. No início de sua carreira, ele foi um empreendedor ativo em mercados emergentes, tendo fundado várias empresas de tecnologia que cresceram para mais de 20 países em todo o Oriente Médio e Sudeste Asiático.

A ideia para a olfação digital foi inicialmente concebida em 2014, pode compartilhar alguma percepção desses primeiros dias?

Claro. Foi realmente uma função da curiosidade natural do nosso fundador e CTO – Ashok Prabhu Masilamani – que estava motivado a entender por que tínhamos digitado com sucesso o som (microfone), a visão (câmera) e o toque (haptics), mas não o olfato. À medida que ele ia descascando as camadas, começou a entender os principais pontos de falha que nos haviam impedido de digitalizar o olfato. Como cientista de carreira, essas lições se tornaram a pedra angular da visão de Ashok para uma nova startup; uma que desenvolveria uma plataforma que pudesse trazer verdadeiramente a percepção de odores para o mundo digital, e com isso, a Noze nasceu.

A empresa passou os próximos 6 anos inovando e aperfeiçoando o quadro de percepção de odores digitais mais avançado do mundo, que resolveu a detecção e rastreamento de odores no mundo real. Embora a tecnologia tenha claramente aplicações potenciais em várias áreas, desde poluição do ar até aplicação da lei, escolhemos nos concentrar em aplicar nossa plataforma de olfação digital exclusivamente na saúde. De fato, acabamos de anunciar uma $1 milhão de subvenção da Fundação Bill e Melinda Gates para desenvolver um breathalyzer de saúde alimentado por IA que possa detectar doenças infecciosas como malária e tuberculose por meio dos biomarcadores de odor (Compostos Orgânicos Voláteis) na respiração. Isso será um divisor de águas para milhões de pessoas.

Em 2015, o Laboratório de Propulsão de Jato da NASA (JPL) tinha uma tecnologia que correspondia à visão da sua equipe. Qual era essa tecnologia e como a sua equipe obteve essa patente?

Em 2014, o Laboratório de Propulsão de Jato da NASA desenvolveu uma tecnologia inovadora de “nariz digital” para detectar vários vapores/gases em veículos orbitais no espaço. A NASA se concentrou em testar essa capacidade na Estação Espacial Internacional (ISS), que é um ambiente muito mais árduo para “cheirar” vapores em comparação com a Terra. Vimos um enorme potencial nos aprendizados iniciais deles e decidimos acelerar nossa jornada obtendo uma licença exclusiva para as seis patentes detidas pelo JPL no espaço de nariz digital. Desde então, radicalmente evoluímos e melhoramos a tecnologia de nariz digital do JPL, adicionando camadas proprietárias de engenharia de dados de aroma e algoritmos de IA perceptivos, para lançar a plataforma de percepção de odores digitais mais poderosa do mundo.

Quais são as diferentes tecnologias de aprendizado de máquina usadas para produzir um digital scentprint único?

Produzir um digital scentprint interpretável na verdade envolve muito mais do que apenas aprendizado de máquina. Na Noze, percebemos desde cedo que a olfação digital precisa ser vista como um quadro, semelhante a um sistema olfativo mamífero. Em mamíferos, a parte frontal do sistema olfativo é uma variedade de receptores olfativos. Para emular esses receptores olfativos, construímos um chip de sensor com uma variedade de receptores químicos. Quando um odor é introduzido nos receptores olfativos mamíferos, eles produzem um código neural único, e de forma semelhante, quando um odor passa sobre nossa matriz de receptores químicos, produz um “digital scentprint” único.

A parte frontal sensorial do quadro de olfação digital é apenas a ponta do iceberg. É apoiada por uma biblioteca digital de odores bem curada e baseada em nuvem, e um motor de IA quimicamente perceptivo. A mágica acontece quando todas as peças trabalham juntas em harmonia.

Pode discutir os algoritmos usados para interpretar os scentprints?

Para interpretar um odor, precisamos criar um conjunto de dados de digital scentprints para esse odor. Descobrimos que o conjunto de dados de odor construído a partir do chip de sensor Noze contém informações semânticas químicas ricas representadas na forma de manifolds. No mundo da visão computacional, usar técnicas de aprendizado de manifold é uma abordagem popular. No entanto, ao contrário da visão computacional, que é um domínio de dados abundantes, o mundo da olfação digital é escasso em dados. Portanto, nossa caixa de ferramentas de IA aplica uma variedade de abordagens novas, como meta-aprendizado, aprendizado de poucos disparos e aprendizado de manifold, em nossos conjuntos de dados de odor construídos com propósito.

Um digital scentprint real do mundo de um odor conteria todo o ruído de fundo associado que normalmente interferiria com a interpretação correta. É por isso que nossos conjuntos de dados proprietários são cuidadosamente curados, construídos usando uma combinação de pontos de dados que representam odores de fundo (ruído) e pontos de dados que representam o odor em si. Isso permite que nossos algoritmos de IA sejam treinados para reconhecer e rejeitar o ruído de fundo, enquanto interpretam corretamente o scentprint de entrada.

Pode discutir a plataforma baseada em nuvem da Noze e o processo para adicionar novos odores e qual é o tamanho da biblioteca de scentprints?

Nossa plataforma de IoT baseada em nuvem hospeda a biblioteca digital de odores e o motor de IA perceptivo. Nossa biblioteca é composta por dois tipos de conjuntos de dados; um que é ativamente projetado para criar scentprints para odores selecionados e um que é passivamente criado a partir da amostragem contínua realizada por dispositivos no campo que contêm nosso chip de sensor. Esses scentprints amostrados passivamente são curados e armazenados em nossa biblioteca de odores para que possam ser referenciados e combinados com odores que a plataforma possa aprender no futuro. Dado que nossa plataforma está conectada a todos os nossos dispositivos no campo, também desenvolvemos poderosos efeitos de rede, onde há um processo de aprendizado coletivo contínuo entre dispositivos. Em outras palavras, um dispositivo pode aprender a interpretar um novo odor a partir dos aprendizados adquiridos em um dispositivo completamente diferente.

Tomamos a decisão fundamental de nos concentrar em construir scentprints de alta qualidade que possam habilitar casos de uso significativos. Nossa crença é que o sucesso na olfação digital não é apenas um jogo de números, mas será ancorado no valor econômico e social que pode ser desbloqueado da biblioteca de odores subjacente. Dito isso, nossa biblioteca proprietária hoje contém mais de 100 scentprints de odores curados, alimentados por quase 100 milhões de pontos de dados.

Quais são alguns dos diferentes casos de uso para digital scentprints na fabricação?

É fácil começar a imaginar como quase qualquer indústria poderia derivar um grande benefício da digitalização do sentido do olfato. Na fabricação, existem alguns casos de uso claramente valiosos, particularmente aqueles relacionados à melhoria da segurança e garantia da conformidade regulatória. Imagine ser capaz de detectar um fio queimado em sua maquinaria apenas com base nos odores liberados e, como resultado, ter a oportunidade de parar as operações antes que um incêndio ocorra, ou imagine se você pudesse rastrear continuamente uma coleção de vapores de subprodutos para identificar o momento em que sua concentração aumenta acima do limiar de HS&E para evacuar e ventilar a área.

Nossa capacidade única de diferenciar sinais de odor do ruído de fundo é o que nos permite determinar que o odor está vindo de um fio queimado e não, por exemplo, de fumaça de cigarro ou de uma xícara de café quente. Evitar falsos positivos resultantes de outros “odores de fundo” é criticamente importante e um dos maiores desafios para comercializar com sucesso uma plataforma de olfação digital.

Como essa tecnologia está sendo usada atualmente em relação aos alimentos?

Embora nossa tecnologia não esteja sendo usada atualmente na indústria alimentícia, existem muitas aplicações potenciais em toda a cadeia de suprimentos de alimentos onde ela poderia ser implantada. Como exemplo, vamos dar uma olhada na frescura dos alimentos. E se o seu refrigerador pudesse detectar quais alimentos foram colocados dentro e, em seguida, prever quanto tempo resta antes que cada um estrague? Essa mesma solução também poderia ser aplicada a lojas de alimentos e restaurantes, que, juntamente com as casas, coletivamente respondem por mais de 80% dos alimentos que são desperdiçados todos os anos – um problema de $400 bilhões nos Estados Unidos sozinho.

De um ângulo completamente diferente, a olfação digital também pode ajudar a automatizar o processo de cozimento, rastreando o aroma de um prato ou receita do início ao fim, para acionar o cozinheiro (ou automatizar um eletrodoméstico) com instruções sobre o que fazer a cada passo do caminho. Na verdade, construímos um demo onde treinamos nossa IA no processo completo de cozimento de um peito de frango em uma grelha interna. Fomos capazes de acionar o usuário sobre quando a grelha estava adequadamente aquecida para adicionar o frango, quando virá-lo e quando removê-lo da grelha, para acabar com um peito de frango perfeitamente cozido.

Um caso de uso interessante é na detecção de vírus, pode especificar como isso funciona?

O corpo humano emite certos biomarcadores de odor, ou Compostos Orgânicos Voláteis (VOCs), como uma resposta fisiológica à infecção. Esse fenômeno, no entanto, não está limitado apenas à infecção viral. Esses VOCs, que podem ser emitidos de nossa respiração ou pele, podem indicar a presença de várias condições clínicas ou doenças. Se você pensar em um “breathalyzer de saúde” que, com um único sopro, possa potencialmente detectar malária, tuberculose, diabetes e outras condições em seus estágios iniciais, você pode facilmente começar a apreciar o impacto que nossa tecnologia pode ter na capacidade de tomar medidas oportunas e melhorar os resultados dos pacientes. É exatamente essa visão que estamos trabalhando agora com vários parceiros, incluindo a Fundação Bill e Melinda Gates e o Instituto do Coração de Montreal, entre outros. Como empresa, é onde encontramos nosso propósito e não poderíamos estar mais animados com o trabalho que estamos fazendo e o impacto significativo que pode ter.

Qual é a sua visão para o futuro do reconhecimento de olfação digital?

A plataforma de olfação digital da Noze é uma ferramenta poderosa que digitalizou o sentido do olfato. Nos últimos 8 anos, aperfeiçoamos essa tecnologia para funcionar fora de ambientes de laboratório controlados. Construímos várias soluções de detecção ou rastreamento de odores para cenários do dia a dia, onde nossas soluções funcionaram robustamente, apesar dos desafios associados a cada um. Hoje, nosso objetivo é aplicar essa tecnologia para elevar a saúde humana a um nível completamente novo. Mal arranhamos a superfície do que podemos interpretar a partir dos voláteis que estão continuamente emanando de nossa respiração e pele. Acreditamos que nossa plataforma pode alterar dramaticamente o status quo da saúde, digitalizando essas assinaturas e correlacionando sua presença com várias condições de saúde. Dito isso, detectar odores da respiração e pele humanas não está sem desafios. Os voláteis de interesse geralmente estão presentes junto com ruídos de fundo confusos, incluindo a presença de VOCs exógenos, temperaturas mais altas e umidade condensada. Cada uma dessas características pode afetar a precisão da detecção, o que torna particularmente desafiador construir uma solução confiável e escalável.

Consequentemente, nossa visão para a olfação digital sempre foi unívoca: entregar uma solução escalável que funcione robusta e confiavelmente no mundo real, não apenas em laboratório. É apenas então que podemos verdadeiramente habilitar o acesso ubíquo a triagens e diagnósticos que ajudarão a salvar vidas e melhorar a saúde. E hoje, estamos à beira de entregar isso ao mundo.