Artificial Intelligence Learns to Smell

Heb je ooit nagedacht over hoe kunstmatige intelligentie in de toekomst met geur zal omgaan? Een groep van 22 teams van computerwetenschappers heeft een set algoritmen ontwikkeld die de geur van verschillende moleculen kunnen voorspellen op basis van hun chemische samenstelling. Met dergelijke algoritmen zou je precies kunnen weten wat mensen in de toekomst zullen ruiken.

Vergeleken met het zintuig van het zicht, is het menselijke reukvermogen een nauwelijks onderzocht onderwerp en een moeilijk te begrijpen aspect voor kunstmatige intelligentie. Reuk is een diepgeworteld menselijk zintuig; miljoenen jaren geleden was het misschien nog belangrijker voor ons dan zicht. Dit is drastisch veranderd door evolutie; ons constant ontwikkelende scherpe zicht zou een grote factor zijn geweest die ons heeft geholpen uit te groeien tot de soort die we nu zijn. Visuele perceptie is goed bestudeerd en gemakkelijker te voorspellen voor kunstmatige intelligentie.

Leslie Vosshall, een onderzoeker aan de Rockefeller Universiteit in New York City, was de eerste die werkte aan het voorspellen van geur. Haar team testte 49 vrijwilligers en liet hen 476 geurmonsters van echte geurstoffen beoordelen. De "ruikers" konden kiezen uit 19 verschillende categorieën, waaronder “vis,” “knoflook,” “zoet,” of “verbrand.” Aangenaamheid en intensiteit van de geuren werden ook in aanmerking genomen. Dit resulteerde in een indrukwekkende database van meer dan een miljoen datapunten die alle geurmoleculen beschreven die in het onderzoek werden getest. Gebaseerd op Leslie Vosshalls studie, richtte computationeel bioloog Pablo Meyer de DREAM Olfaction Prediction Challenge op.

Met de chemische structuur van de geur van moleculen en hun beschrijvers, inclusief atomen, hun rangschikking en geometrie, werden in totaal twee miljoen datapunten bereikt. Deze gegevens werden vervolgens gebruikt om computermodellen te trainen in het voorspellen van geur, gebaseerd op hun chemische feiten. Daarnaast werd een deel van de gegevens gebruikt om te testen hoe nauwkeurig de modellen de geur van een persoon voorspelden en in welke categorie zij deze zouden indelen.

Het algemene resultaat van het onderzoek is dat computers nu kunnen voorspellen welk van de 19 woorden mensen zullen gebruiken om de geteste reeks geuren te beschrijven. Avery Gilbert, een biologisch psycholoog bij Synesthetics en pionier op het gebied van olfactie, bekijkt het onderzoek kritisch. Hij denkt dat het niet duidelijk is of hetzelfde AI-programma in staat zou zijn een bredere set categorieën aan te pakken. “Als je verschillende beschrijvers had gehad, had je misschien verschillende modellen gehad die deze het beste voorspelden. Dus ik weet niet waar dat ons laat”, legde Gilbert uit.

Samenvattend kan AI nog niet volledig weten hoe en wat we ruiken, maar misschien laat de uitkomst van deze experimenten ons zien dat er nog veel te ontdekken valt over de manier waarop het reukvermogen kan worden gebruikt in nieuwe technologieën en dat het een uitdaging zal zijn voor zowel menselijke wetenschappers als kunstmatige machines.

Bron: Sciencemag. Afbeelding: Hugh Kretschmer