I ricercatori progettano un modello di intelligenza artificiale in grado di distinguere diversi concetti di odore
I ricercatori di intelligenza artificiale cercano sempre di replicare gli aspetti dei sensi umani attraverso algoritmi. L’intelligenza artificiale è stata utilizzata per migliorare notevolmente le applicazioni di visione artificiale negli ultimi anni e l’IA è stata anche utilizzata per generare campioni audio abbastanza impressionanti, creando persino interi brani nello stile di un artista. Di recente, un team di scienziati dell’Università della California, Riverside è riuscito a creare un’intelligenza artificiale in grado di distinguere gli odori l’ uno dall’altro in base alla composizione chimica dell’odore in questione.
Secondo il biologo delle cellule e dei sistemi della UC Riverside, Anandasankar Ray, i ricercatori hanno cercato di basare il loro modello di intelligenza artificiale su come gli umani percepiscono gli odori. Il naso umano contiene circa 400 recettori olfattivi (OR) che si attivano quando le sostanze chimiche entrano nel naso. OR diversi vengono attivati da diversi gruppi di sostanze chimiche e insieme sono in grado di rilevare una vasta gamma di diverse strutture e famiglie chimiche. Mentre gli scienziati conoscono una buona dose riguardo al modo in cui gli OR rilevano e interpretano le diverse molecole all’interno di un odore, ciò che è meno noto è come lo stimolo che gli OR rilevano si traduce in un’esperienza sensoriale o percezione dell’esperienza dell’odore di qualcosa.
Come riportato da Phy.org , Ray ha spiegato che i ricercatori hanno tentato di modellare le percezioni olfattive umane attraverso una combinazione di algoritmi di apprendimento automatico e informatica chimica. Gli algoritmi di machine learning sono in grado di analizzare il gran numero di variabili chimiche, estrarre le loro strutture e schemi comuni e quindi imparare a identificare quali sostanze chimiche avranno determinati odori. Dopo essere stato addestrato, gli algoritmi possono eventualmente prevedere come annuseranno le nuove combinazioni chimiche anche se i dati non sono etichettati ed è sconosciuto l’odore della sostanza chimica.
Il team di ricerca ha iniziato creando metodi che consentissero a un computer di determinare quali caratteristiche chimiche erano in grado di attivare gli OR. Successivamente, i ricercatori hanno analizzato oltre mezzo milione di composti chimici per trovare campioni che erano in grado di legarsi a 34 OR. I ricercatori hanno quindi cercato di stimare le qualità percettive dei campioni chimici con lo stesso algoritmo utilizzato per prevedere l’attività OR.
Il team di ricerca ha scoperto che le combinazioni di diverse attivazioni OR sembravano avere una relazione con la codifica percettiva. I ricercatori hanno utilizzato dati che contenevano valutazioni di sostanze chimiche da parte di volontari umani e hanno selezionato le RUP che hanno fornito le migliori previsioni precettive su un sottoinsieme dei campioni chimici. Hanno quindi testato se le attivazioni OR erano predittive di nuovi profumi.
Secondo i ricercatori, l’attività di OR potrebbe essere utilizzata per prevedere correttamente le percezioni di 146 sostanze chimiche diverse. Solo pochi OR erano tenuti a prevedere le percezioni, non tutti gli OR. I ricercatori hanno confermato questa ipotesi sulle mosche della frutta e sono riusciti a prevedere con successo un’avversione o un’attrazione per diversi profumi.
Ray ha spiegato che il vantaggio di digitalizzare gli odori e le previsioni ad essi associate è che i risultati possono essere utilizzati per determinare nuovi tipi di sostanze chimiche che possono essere utilizzate nella creazione di nuovi tipi di fragranze e alimenti. L’intelligenza artificiale potrebbe essere utilizzata per trovare sostituti che hanno un odore simile ai prodotti chimici che stanno diventando costosi o rari. Potrebbe anche essere usato per sostituire composti odorosi sgradevoli con sostanze chimiche che sono più attraenti per l’uomo. Ray ha dichiarato tramite Phys.org:
“I prodotti chimici tossici o aggressivi, per esempio, nei sapori, nei cosmetici o nei prodotti per la casa possono essere sostituiti con sostanze chimiche naturali, più morbide e più sicure … La tecnologia può aiutarci a scoprire nuove sostanze chimiche che potrebbero sostituire quelle esistenti che stanno diventando rare, ad esempio o che sono molto costosi. Ci offre una vasta gamma di composti che possiamo mescolare e abbinare per qualsiasi applicazione olfattiva. ”
