Karim Aly, CEO al Noze – Seria de interviuri

Karim Aly este CEO al Noze, o companie canadiană de inteligență artificială care a dezvoltat tehnologia de top din lume pentru digitalizarea simțului mirosului. El se concentrează pe executarea viziunii companiei de a transforma sănătatea prin împuternicirea mașinilor cu capacitatea de a mirosi.

Înainte de a ajunge la Noze, Karim a înființat una dintre primele studiouri de startup din Canada, în afiliere cu una dintre cele mai mari universități din țară. La începutul carierei sale, el a fost un antreprenor activ pe piețele emergente, fondând mai multe companii de tehnologie care s-au extins în peste 20 de țări din Orientul Mijlociu și Asia de Sud-Est.

Scânteia care a dat naștere ideii de olfacție digitală a fost concepută pentru prima dată în 2014, puteți împărtăși câteva insight-uri din acele zile timpurii?

Desigur. A fost cu adevărat o funcție a curiozității naturale a fondatorului și CTO-ului nostru – Ashok Prabhu Masilamani – care a fost condus să înțeleagă de ce am reușit să digitalizăm sunetul (microfon), să digitalizăm viziunea (cameră) și să digitalizăm atingerea (haptics), dar nu și mirosul. Pe măsură ce a descoperit straturile, el a început să înțeleagă punctele cheie de eșec care ne-au împiedicat în urmărirea digitalizării mirosului. Ca om de știință, aceste învățăminte au devenit coloana vertebrală a viziunii lui Ashok pentru un nou startup; unul care ar dezvolta o platformă care ar putea aduce cu adevărat percepția mirosului în lumea digitală, și astfel, Noze a luat naștere.

Compania a petrecut următorii 6 ani inovând și perfecționând cadrul de percepție a mirosului digital cel mai avansat din lume, care a rezolvat detectarea și urmărirea mirosului în lumea reală. Deși tehnologia are potențiale aplicații în diverse domenii, de la poluarea aerului la aplicarea legii, am ales să ne concentrăm pe aplicarea platformei noastre de olfacție digitală exclusiv în sănătate. De fapt, am anunțat recent o $1 milion grant de la Fundația Bill și Melinda Gates pentru a dezvolta un aparat de respirație cu inteligență artificială care poate detecta bolile infecțioase, cum ar fi malaria și tuberculoza, prin biomarkeri de miros (compuși organici volatili) din respirație. Acesta va fi un factor de schimbare pentru milioane de oameni.

În 2015, Laboratorul de Propulsie al NASA (JPL) avea o tehnologie care se potrivea viziunii echipei dvs. Care a fost această tehnologie și cum ați obținut această patent?

În 2014, Laboratorul de Propulsie al NASA (JPL) a dezvoltat o tehnologie inovatoare de “nas digital” pentru a detecta multiple vapori/gaze în vehicule orbitale în spațiu. NASA se concentra pe testarea acestei capacități pe Stația Spațială Internațională (ISS), care este un mediu mult mai dificil pentru a “mirosi” vapori comparativ cu cel de pe Pământ. Am văzut un potențial uriaș în învățămintele lor timpurii și, prin urmare, am decis să accelerăm drumul nostru prin obținerea unei licențe exclusive pentru cele șase brevete deținute de JPL în spațiul nasului digital. De atunci, am evoluat și am îmbunătățit radical tehnologia nasului digital a JPL prin adăugarea unor straturi proprietare de inginerie a datelor aromatice și algoritmi de percepție AI, pentru a lansa platforma de percepție a mirosului digital cea mai puternică din lume.

Care sunt diferitele tehnologii de învățare automată utilizate pentru a produce o amprentă digitală unică a mirosului?

Producerea unei amprente digitale a mirosului care poate fi interpretată implică, de fapt, mult mai mult decât doar învățarea automată. La Noze, am realizat de la început că olfacția digitală trebuie privită ca un cadru, similar cu sistemul olfactiv al mamiferelor. În mamifere, partea din față a sistemului olfactiv este o varietate de receptori olfactivi. Pentru a emula acești receptori olfactivi, am construit un cip de senzor cu o varietate de receptori chimici. Când un miros este introdus în receptorii olfactivi ai mamiferelor, aceștia produc un cod neural unic, și într-un mod similar, când un miros trece peste matricea noastră de receptori chimici, produce o “amprentă digitală a mirosului”.

Partea senzorială a cadrului de olfacție digitală este doar vârful aisbergului. Este susținută de o bibliotecă digitală de mirosuri bine curată și de un motor de inteligență artificială chimic perceptiv. Magia se întâmplă când toate piesele lucrează împreună în armonie.

Puteți discuta despre algoritmii utilizați pentru a interpreta amprentele mirosului?

Pentru a interpreta un miros, trebuie să creăm un set de date de amprente digitale ale mirosului pentru acel miros. Am descoperit că setul de date de amprente digitale ale mirosului construit din cipul de senzor Noze conține informații semantice chimice bogate reprezentate sub formă de variabile. În lumea viziunii computerizate, utilizarea tehnicilor de învățare a variabililor este o abordare populară. Cu toate acestea, spre deosebire de viziunea computerizată, care este un domeniu abundent în date, lumea olfacției digitale este săracă în date. Prin urmare, cutia noastră de instrumente AI aplică o varietate de abordări noi, cum ar fi învățarea meta, învățarea cu puține exemple și învățarea variabilă, pe seturile noastre de date de miros create cu scop.

O amprentă digitală a mirosului din lumea reală a unui miros conține toate zgomotele de fond asociate care ar interfera în mod normal cu interpretarea corectă. Acesta este motivul pentru care seturile noastre de date proprietare sunt curate cu atenție, construite folosind o combinație de puncte de date care reprezintă mirosuri de fond (zgomot) și puncte de date care reprezintă mirosul în sine. Acest lucru ne permite algoritmilor noștri AI să fie antrenați pentru a recunoaște și a respinge zgomotul de fond, interpretând în același timp corect amprenta mirosului care intră.

Puteți discuta despre platforma Noze bazată pe cloud și despre procesul de adăugare a noilor mirosuri și despre cât de mare este biblioteca de amprente ale mirosului?

Platforma noastră bazată pe cloud găzduiește biblioteca de mirosuri digitale și motorul de inteligență artificială perceptivă. Biblioteca noastră este alcătuită din două tipuri de seturi de date; unul care este inginerit activ pentru a crea amprente ale mirosului pentru mirosuri selectate și unul care este creat pasiv din mostrele continue efectuate de dispozitivele din teren care conțin cipul nostru de senzor. Aceste amprente ale mirosului mostenite pasiv sunt curate și stocate în biblioteca noastră de mirosuri, astfel încât pot fi referite înapoi și pot fi potrivite cu mirosurile pe care platforma le poate învăța în viitor. Având în vedere că platforma noastră este conectată la toate dispozitivele noastre din teren, am dezvoltat și efecte de rețea puternice, unde există un proces continuu de învățare colectivă între dispozitive. Cu alte cuvinte, un dispozitiv poate învăța să interpreteze un miros nou din învățămintele dobândite pe un dispozitiv complet diferit.

Am luat o decizie fundamentală de a ne concentra pe construirea unor amprente ale mirosului de înaltă calitate care pot permite cazuri de utilizare semnificative. Credem că succesul în olfacția digitală nu este doar o chestiune de numere, ci va fi ancorat în valoarea economică și socială care poate fi deblocată din biblioteca de mirosuri subiacentă. Spunând aceasta, biblioteca noastră proprietară conține astăzi peste 100 de amprente ale mirosului curate, susținute de aproape 100 de milioane de puncte de date.

Care sunt unele dintre diferitele cazuri de utilizare a amprentelor digitale ale mirosului în producție?

Se poate începe ușor să imaginați cum aproape orice industrie ar putea beneficia de digitalizarea simțului mirosului. În producție, există câteva cazuri de utilizare valoroase, în special cele legate de îmbunătățirea siguranței și de asigurarea conformității cu reglementările. Imaginați-vă că puteți detecta un fir care arde în mașinăria dvs. doar din mirosurile eliberate și, ca urmare, aveți ocazia de a opri operațiunile înainte de a izbucni un incendiu, sau imaginați-vă că puteți urmări în mod continuu o colecție de vapori de produs pentru a identifica momentul în care concentrația lor crește peste pragul HS&E, pentru a evacua și ventila zona.

Capacitatea noastră unică de a diferenția semnalele mirosului de zgomotul de fond este ceea ce ne permite să determinăm că mirosul provine, de fapt, de la un fir care arde, și nu, de exemplu, de la fumul de țigară sau de la o cană de cafea fierbinte. Evitarea falselor pozitive care rezultă din alte “mirosuri de fond” este extrem de importantă și una dintre cele mai mari provocări pentru a reuși să comercializăm o platformă de olfacție digitală.

Cum este utilizată această tehnologie în prezent în ceea ce privește alimentele?

Deși tehnologia noastră nu este utilizată în prezent în industria alimentară, există multe aplicații potențiale de-a lungul lanțului de aprovizionare cu alimente unde ar putea fi utilizată. De exemplu, să luăm în considerare prospețimea alimentelor. Ce-ar fi dacă frigiderul dvs. ar putea detecta care alimente au fost introduse și apoi ar putea prezice cât timp mai este până când fiecare dintre ele se strică? Aceeași soluție ar putea fi aplicată și în magazinele alimentare și restaurante, care, împreună cu casele, reprezintă peste 80% din alimentele care ajung la gunoi în fiecare an – o problemă de 400 de miliarde de dolari doar în Statele Unite.

Dintr-un unghi complet diferit, olfacția digitală poate ajuta, de asemenea, la automatizarea procesului de gătit prin urmărirea aromelor unui fel de mâncare sau rețetă de la început până la sfârșit, pentru a oferi indicații bucătarului (sau pentru a automatiza un aparat) cu instrucțiuni despre ce să facă la fiecare pas. Am construit, de fapt, un demo în care am antrenat inteligența noastră artificială pe întregul proces de gătit a unei piepti de pui pe un grătar interior. Am reușit să oferim utilizatorului indicații despre când grătarul era suficient de încălzit pentru a adăuga puiul, când să-l întoarcă și când să-l scoată de pe grătar, pentru a obține o piept de pui gătită perfect.

Unul dintre cazurile de utilizare interesante este detectarea virusurilor, puteți specifica cum funcționează acest lucru?

Corpul uman emite anumite biomarkeri de miros, sau compuși organici volatili (VOC), ca răspuns fiziologic la infecție. Acest fenomen nu este limitat doar la infecții virale. Acești VOC, care pot fi emiși de la respirație sau de la piele, pot indica prezența diferitelor afecțiuni clinice sau boli. Dacă vă gândiți la un “aparat de respirație pentru sănătate” care, cu o singură respirație, ar putea detecta, în mod potențial, malaria, tuberculoza, diabetul și alte afecțiuni în stadiile incipiente, puteți începe să apreciați impactul pe care tehnologia noastră îl poate avea asupra capacității de a lua măsuri și de a îmbunătăți rezultatele pacienților. Este exact această viziune pe care o lucrăm în prezent, împreună cu mai mulți parteneri, inclusiv Fundația Bill și Melinda Gates și Institutul de Cardiologie din Montreal, printre alții. Ca companie, aceasta este zona în care am găsit scopul nostru, și nu putem fi mai încântați nici de munca pe care o facem, nici de impactul semnificativ pe care ar putea să-l aibă.

Care este viziunea dvs. pentru viitorul recunoașterii olfacției digitale?

Platforma Noze de olfacție digitală este un instrument puternic care a digitalizat simțul mirosului. În ultimii 8 ani, am perfecționat această tehnologie pentru a funcționa în afara mediilor de laborator controlate. Am construit mai multe soluții de detectare sau urmărire a mirosului pentru scenarii de zi cu zi, unde soluțiile noastre au funcționat robust, în ciuda provocărilor asociate cu fiecare. Astăzi, obiectivul nostru este de a aplica această tehnologie pentru a ridica sănătatea la un nivel complet nou. Abia am atins suprafața a ceea ce putem interpreta din volatilele care emană în mod continuu din respirația și pielea noastră. Credem că platforma noastră poate schimba radical starea de sănătate prin digitalizarea acestor semnături și corelarea prezenței lor cu diverse afecțiuni de sănătate. Spunând aceasta, detectarea mirosurilor de la respirația și pielea umană nu este lipsită de provocări. Volatile de interes sunt de obicei prezente împreună cu fonduri de zgomot, incluzând prezența VOC-urilor exogene, temperaturi mai ridicate și umiditate condensată. Fiecare dintre aceste caracteristici poate afecta acuratețea detectării, ceea ce face dificilă construirea unei soluții fiabile și scalabile.

Prin urmare, viziunea noastră pentru olfacția digitală a fost întotdeauna neambiguă: să livrăm o soluție scalabilă care funcționează robust și fiabil în lumea reală, nu doar în laborator. Abia atunci putem să permitem cu adevărat accesul ubicuu la screening și diagnosticare care va ajuta la salvarea de vieți și la îmbunătățirea sănătății. Și astăzi, suntem pe punctul de a livra acest lucru lumii.