A mesterséges intelligencia megjósolja az anyagok szagát a molekuláris felépítésükből

A mesterséges intelligencia megjósolja az anyagok szagát a molekuláris felépítésükből

Az egyik hivatásos szagló, Jonathan Deutsch szagolgatja a kísérleti fiolákat (Fotó: Osmo)

Támogassa a Magyar Hangot!

Legyen Ön is előfizetőnk, rendelje házhoz a Magyar Hangot! Ha más módon támogatná a lapot ebben a nehéz helyzetben, azt is megteheti (PayPal és bankkártya is)! Köszönjük! ELŐFIZETEK

A szagláskutatás közel sem annyira fejlett, mint például a látás vagy a hallás kutatása. Az emberi szaglórendszer látszólag sokkal fejletlenebb, mint a legtöbb állaté: kevesebb receptor működik az orr szaglóhámjában, és az agyban is viszonylag kis terület felelős a szavak felfolgozásáért. Emiatt hosszú időn keresztül érdektelennek tartották az agykutatók a szaglást.

A laikusok körében mindmáig az az elterjedt nézet, hogy az ember szaglása „csökevényes” például a kutyákéhoz képest, hiszen a kutyák olyan szagokat is kiszagolnak, amire az embernek esélye sincs. Az utóbbi évtizedekben azonban felfedezték, hogy az ember szaglása egyáltalán nem gyenge, és nagyon fontos szerepet játszik például a memória vagy az érzelmi funkciók agyi feldolgozásában.

Persze az ember csak a viszonylag erős szagokat érzékeli (ilyen értelemben valóban gyenge a szaglásunk), de ha érezzük, akkor hihetetlenül nagy felbontással tudjuk megkülönböztetni egymástól a különböző illatokat (ebben felülmúljuk a kutyákat). Már az érzékelt illet minimális különbségei is teljesen eltérő emlékeket hívhatnak elő a memóriánkból, és más érzéseket kelthetnek bennünk. A kísérletekben nem is tudták meghatározni, hogy az ember hány különböző szagot lehet képes megkülönböztetni egymástól, de e szám csillagászati lehet.

Évtizedek óta próbálkoznak a kutatók azzal, hogy az anyagok molekuláris szerkezetéhez kössék az illatukat. Vagyis meg tudják mondani, hogy egy adott felépítésű anyag milyen illatú lehet. Ez azonban elképesztően nehéz feladat. Két szinte azonos anyagot is érzékelhet az ember eltérő szagúnak, és teljesen különböző molekulák is lehetnek ugyanolyan szagúak. Ugyanazt az anyagot teljesen eltérő szagúnak érzékelheti két ember, függően például az emlékeitől, szokásaitól.

Ahogy az utóbbi években megszokott, ha van egy évtizedek óta megoldhatatlan tudományos probléma, akkor megjelenik egy mesterséges intelligencia, és egy csapásra megtalálja a megoldást. Ez történt a szaglással is: az Osmo nevű MI-cég és a Google kutatói olyan MI algoritmust alkottak, amely csupán az ismeretlen anyagok molekuláris szerkezete alapján meghatározza a szagukat. A program a Science-ben közölt tanulmány tanúsága szerint tesztben hasonlóan sikeres volt, mint a hivatásos szaglószakértők (akiket „orroknak” neveznek, és például parfümcégek alkalmazzák őket).

Összesen 14 „orrot” kértek fel arra, hogy 400 ismeretlen anyag fioláiba szagoljanak bele, és jellemezzék azt a szagok jellemzésénél megszokott kategóriák segítségével (például gyümölcsös, virágos, földszerű, halszagú, friss, fűszeres stb.). A szagkutatás nehézségét részben az adja, hogy a szagokat nem lehet számszerűsíteni (ellentétben a fény vagy a hang frekvenciájával.)

Az MI-t 5000 emberek által jellemzett szagú anyagot tartalmazó könyvtárral tanították be. Az algoritmus megtalálta a szagok és a molekulaszerkezet összefüggéseit (amire az emberi kutatók eddig nem voltak igazán képesek), és ez alapján tippelte meg az általa nem ismert anyagok szagát. A kísérlet tapasztalatai szerint az emberi szaglók igen eltérő módon jellemezték ugyanazon anyagok szagát. Az ítéleteiket átlagolták, és kiderült, hogy az MI ítélete az esetek többségében egészen közel állt ehhez az átlaghoz.

Az nem egyértelmű, hogy ez az eredmény milyen területeken bír jelentőséggel. Valószínűleg inkább az alkalmazásban lesz hasznos, vagyis a szépség- és vegyipar kereshet majd a segítségével új illatú anyagokat anélkül, hogy azokat mind meg kelljen szintetizálniuk. Az emberi szaglás mechanizmusairól azonban kétséges, hogy sok újat megtudunk tőle, hiszen az MI algoritmusok sajnálatos sajátsága, hogy „fekete dobozként” működnek, vagyis nem lehet tudni, hogy a bemenet (itt most az anyagok atomszerkezete) hogyan vezetnek a kimenetekhez (vagyis a megtippelt szaghoz). De még ha tudnánk is, hogy hogyan csinálja, az sem garantálná, hogy az emberi agyban is ugyanaz a mechanizmus játszódik le.