Cercetătorii proiectează un model de inteligență artificială capabil să distingă percepțiile olfactive diferite

Cercetătorii în domeniul inteligenței artificiale încearcă întotdeauna să reproducă aspecte ale simțurilor umane prin algoritmi. Inteligența artificială a fost utilizată pentru a îmbunătăți dramatic aplicațiile de viziune computerizată în ultimii ani, iar inteligența artificială a fost utilizată și pentru a genera mostre audio impresionante, chiar creând melodii întregi în stilul unui artist. Recent, o echipă de oameni de știință de la Universitatea din California, Riverside a reușit să creeze un model de inteligență artificială capabil să distingă mirosurile unele de altele pe baza compoziției chimice a mirosului în cauză.

Conform biologului celular și sistemelor de la UC Riverside, Anandasankar Ray, cercetătorii au încercat să-și bazeze modelul de inteligență artificială pe modul în care oamenii percep mirosurile. Nasul uman conține aproximativ 400 de receptori olfactivi (OR) care sunt activați atunci când substanțele chimice intră în nas. Diferiți OR sunt activați de diferite seturi de substanțe chimice și, împreună, sunt capabili să detecteze o gamă largă de structuri chimice și familii diferite. Deși oamenii de știință știu multe despre modul în care OR detectează și interpretează moleculele diferite dintr-un miros, ceea ce este mai puțin cunoscut este modul în care stimulul pe care OR îl detectează se traduce într-o experiență senzorială, sau percepție, experiența de a mirosi ceva.

Așa cum a raportat Phy.org, Ray a explicat că cercetătorii au încercat să modeleze percepțiile olfactive umane prin combinarea algoritmilor de învățare automată și a informaticii chimice. Algoritmii de învățare automată sunt capabili să analizeze numărul mare de variabile chimice, să extragă structurile și modelele comune și apoi să învețe să identifice care substanțe chimice vor avea anumite mirosuri. După ce au fost antrenați, algoritmii pot eventual să prevadă cum vor mirosi combinații chimice noi, chiar dacă datele sunt nelabelate și nu se știe cum miros substanța chimică.

Echipa de cercetare a început prin crearea unor metode care să permită unui computer să determine care dintre caracteristicile chimice erau capabile să activeze OR. Apoi, cercetătorii au analizat peste jumătate de milion de compuși chimici pentru a găsi mostre care erau capabile să se lege de 34 de OR. Cercetătorii au încercat apoi să estimeze calitățile perceptive ale mostrelor chimice cu același algoritm utilizat pentru a prevedea activitatea OR.

Echipa de cercetare a descoperit că combinațiile diferite de activări OR păreau să aibă o relație cu codarea percepției. Cercetătorii au utilizat date care conțineau evaluări ale substanțelor chimice de către voluntari umani și au selectat OR care au oferit cele mai bune predicții ale percepției pe un subset de mostre chimice. Apoi, au testat dacă activarea OR era predictivă pentru mirosuri noi.

Conform cercetătorilor, activitatea OR putea fi utilizată pentru a prevedea corect percepțiile a 146 de substanțe chimice diferite. Doar câteva dintre OR erau necesare pentru a prevedea percepțiile, nu toate OR. Cercetătorii au confirmat această ipoteză pe muște de fructe și au reușit să prevadă cu succes o aversiune sau atracție față de diferite mirosuri.

Ray a explicat că avantajul digitalizării mirosurilor și a predicțiilor asociate cu ele este că rezultatele pot fi utilizate pentru a determina noi tipuri de substanțe chimice care pot fi utilizate în crearea de noi tipuri de parfumuri și alimente. Inteligența artificială poate fi utilizată pentru a găsi înlocuitori care miros similar cu substanțele chimice care devin scumpe sau rare. De asemenea, poate fi utilizată pentru a înlocui substanțele chimice cu miros neplăcut cu substanțe chimice mai plăcute pentru oameni. Ray a declarat prin Phys.org:

“Substanțele chimice toxice sau aspre în, să zicem, arome, produse cosmetice sau produse pentru uz casnic pot fi înlocuite cu substanțe chimice naturale, mai moi și mai sigure… Tehnologia ne poate ajuta să descoperim noi substanțe chimice care pot înlocui substanțele chimice existente care devin rare, de exemplu, sau care sunt foarte scumpe. Ne oferă o paletă vastă de compuși chimici pe care îi putem combina și asocia pentru orice aplicație olfactivă.”