Karim Aly, CEO da Noze – Série de Entrevistas

Karim Aly é o CEO da Noze, uma startup canadense de inteligência artificial 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 da Noze, Karim estabeleceu uma das primeiras startups de estúdio 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, poderia compartilhar alguma percepção desses primeiros dias?

Claro. Foi realmente uma função da curiosidade natural do nosso fundador e CTO – Ashok Prabhu Masilamani – onde ele estava motivado a entender por que tínhamos digitado com sucesso o som (microfone), a visão (câmera) e o toque (haptics), mas não o cheiro. À medida que ele removia as camadas, ele começou a entender os principais pontos de falha que nos haviam impedido na busca por digitalizar o cheiro. Como um 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 em tempo real. Embora a tecnologia tenha claramente aplicações potenciais em uma variedade de 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 um $1 milhão de subvenção da Fundação Bill & 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 odores (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 tinha uma tecnologia que correspondia à visão da sua equipe. Qual era essa tecnologia e como sua equipe garantiu essa patente?

Em 2014, o Laboratório de Propulsão de Jato da NASA havia desenvolvido uma tecnologia inovadora de “nariz digital” para detectar vários vapores/gases em veículos orbitais no espaço. A NASA estava focada em testar essa capacidade na Estação Espacial Internacional (ISS), que é um ambiente muito mais árduo para “cheirar” vapores em comparação com aqui na Terra. Vimos um enorme potencial nos seus aprendizados iniciais e, portanto, decidimos acelerar nossa jornada, garantindo 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 utilizadas para produzir uma impressão digital de cheiro única?

Produzir uma impressão digital de cheiro 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. Nos mamíferos, a parte frontal do sistema olfativo é uma variedade diversificada de receptores olfativos. Para emular esses receptores olfativos, construímos um chip de sensor com uma variedade diversificada de receptores químicos. Quando um cheiro é introduzido nos receptores olfativos mamíferos, eles produzem um código neural único, e de forma semelhante, quando um cheiro passa sobre nossa matriz de receptor químico, ele produz uma impressão digital de cheiro única.

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

Poderia discutir os algoritmos utilizados para interpretar impressões digitais de cheiro?

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

Uma impressão digital de cheiro real do mundo de um cheiro 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 cheiro em si. Isso permite que nossos algoritmos de IA sejam treinados para reconhecer e rejeitar o ruído de fundo, enquanto interpretam corretamente a impressão digital de cheiro de entrada.

Poderia discutir a plataforma baseada em nuvem da Noze e o processo para adicionar novos cheiros e qual é o tamanho da biblioteca de impressões digitais de cheiro?

Nossa plataforma 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 impressões digitais de cheiro para odores e fundos selecionados e um que é passivamente criado a partir da amostragem contínua que ocorre em dispositivos no campo que contêm nosso chip de sensor. Essas impressões digitais de cheiro amostradas passivamente são curadas e armazenadas em nossa biblioteca de odores para que possam ser referenciadas e combinadas 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 cheiro a partir dos aprendizados adquiridos em um dispositivo completamente diferente.

Tomamos a decisão fundamental de nos concentrar em construir impressões digitais de cheiro de alta qualidade que possam permitir 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 impressões digitais de cheiro bem curadas, impulsionadas por quase 100 milhões de pontos de dados.

Quais são alguns dos diferentes casos de uso para impressões digitais de cheiro na fabricação?

É fácil começar a imaginar como quase qualquer indústria poderia derivar um enorme 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 máquina apenas pelos 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 HS&E para evacuar e ventilar a área.

Nossa capacidade única de diferenciar sinais de odores 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 um copo quente de café. 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 quando se trata de 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 sua geladeira pudesse detectar quais alimentos foram colocados dentro e, em seguida, prever quanto tempo restava antes que cada um estragasse? Essa mesma solução também poderia ser aplicada a lojas de alimentos e restaurantes, que, juntamente com casas, coletivamente respondem por mais de 80% dos alimentos que são desperdiçados todos os anos – um problema de $400 bilhões apenas nos Estados Unidos.

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 chef (ou automatizar um eletrodoméstico) com instruções sobre o que fazer a cada passo do caminho. Na verdade, construímos um demonstrativo onde treinamos nossa IA no processo de cozimento completo 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, poderia especificar como isso funciona?

O corpo humano emite certos biomarcadores de odores, 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 “aparelho de respiração de saúde” que possa, com um único sopro, 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 & Melinda Gates e o Instituto do Coração de Montreal, entre outros. Como empresa, é onde encontramos nosso senso de propósito, e não poderíamos estar mais animados com o trabalho que estamos fazendo e o impacto significativo que ele pode ter.

Qual é 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 seus desafios. Os voláteis de interesse geralmente estão presentes junto com fundos 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.

Portanto, nossa visão para a olfação digital sempre foi inequívoca: entregar uma solução escalável que funcione robusta e confiavelmente no mundo real, não apenas no laboratório. É apenas então que podemos verdadeiramente permitir 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.