Машины уже научились имитировать человеческое зрение и вкус, но искусственное обоняние до сих пор немного отставало. Конечно, существуют электронные носы, способные обнаруживать рак в кровяных клетках и анализировать воздух вокруг очистных сооружений. Но подлинное компьютерное обоняние пока оставалось недостижимым.
Вероятно, это связано с тем, что наши носы включают 400 различных ольфакторных рецепторов. Для сравнения, зрение использует всего четыре типа рецепторов, а вкус около сорока.
Чтобы исправить ситуацию, ученые из Монельского центра химических чувств Университета Пенсильвании, совместно с коллегами из Osmo (дочерней компании Google DeepMind), создали нейросеть, способную анализировать молекулы запаха и описывать на человеческом языке, как этот молекула должна пахнуть. Эта разработка привела к созданию того, что исследователи назвали Главной картой запаха (Principal Odor Map, POM).
«В исследованиях, связанных с осязанием, вопрос о том, какие физические свойства делают переносимую по воздуху молекулу такой, как она воспринимается мозгом, оставался загадкой. Но если компьютер может определить связь между формой молекул и тем, как мы их в конечном итоге воспринимаем, ученые могут использовать это знание для продвижения понимания того, как работают вместе наши мозги и носы», - говорит старший соавтор исследования Джоэл Мейнленд из Монелла.
Такие знания могли бы помочь исследователям разрабатывать более эффективные репелленты от комаров или средства для устранения запаха.
Для обучения своего ИИ команда «скормила» ему молекулярную структуру 5 тыс. различных ароматных веществ, а также ряд описаний, характеризующих запахи, такие как «мятный» или «затхлый». Команда также привлекла 15 экспертов, которые нюхали 400 ароматов и сопоставляли их с набором из 55 слов, которые можно было использовать для описания каждого запаха.
В тестах искусственный интеллект справился немного лучше, чем эксперты. Но это не самое впечатляющее.
«Самое удивительное заключается в том, что модель справилась с осязательными задачами, которым она не обучалась. Мы никогда не обучали ее учитывать силу запаха, но она всё равно смогла делать точный анализ», - говорит Мейнленд.
Затем исследователи использовали систему для создания карты 500 тыс. молекул запаха, которые никогда не были синтезированы в реальности. Человеку на это потребовалось бы около 70 лет. Это самая полная карта запахов, которая в точности описывает, как человеческий мозг будет реагировать на то или иное вещество. Такая карта может оказаться полезной для исследователей в области химии, нейронауки обоняния и психофизики.
Исследование было опубликовано в журнале Science.
