新火種
2023-09-06 
Science：AI與人類鼻子，誰厲害？
編譯 ｜ 徐銳
如今的人工智能（AI）似乎無所不能。8月31日，在一項發(fā)表于《科學(xué)》的研究中，研究人員設(shè)計的AI系統(tǒng)可以簡單地通過分析某種化合物的分子結(jié)構(gòu)來描述其氣味，且與受過訓(xùn)練的人類嗅覺的描述相似。
據(jù)《自然》報道，設(shè)計該系統(tǒng)的研究人員用它列出了與數(shù)百種化學(xué)結(jié)構(gòu)相對應(yīng)的氣味，如“水果味”或“青草味”。這個“氣味指南”可以幫助研究人員設(shè)計新的合成氣味，并使研究人員更深入了解人類大腦是如何解釋氣味的。
氣味是唯一一種直接從感覺器官——鼻子傳遞到大腦記憶和情感中心的感覺信息，這條直達(dá)途徑解釋了為什么氣味能喚起特定的強烈記憶。
“氣味有一些特別之處。”神經(jīng)生物學(xué)家Alexander Wiltschko說。他的初創(chuàng)公司Osmo位于美國馬薩諸塞州劍橋市，正致力于設(shè)計新的氣味分子。
為了探索化學(xué)物質(zhì)結(jié)構(gòu)與氣味之間的聯(lián)系，Wiltschko和他在Osmo的團(tuán)隊設(shè)計了一種神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)AI系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以將55個描述性詞匯中的一個或多個，如魚腥味、葡萄酒味等同氣味掛鉤。該團(tuán)隊指示AI描述約5000種氣味物質(zhì)的香氣，分析每種氣味物質(zhì)的化學(xué)結(jié)構(gòu)，以確定結(jié)構(gòu)和香氣之間的關(guān)系。
該系統(tǒng)確定了一種化學(xué)品結(jié)構(gòu)與特定氣味之間的約250種相關(guān)性。研究人員將這些相關(guān)性組合成一個“主要氣味圖”（POM），為AI預(yù)測新分子的氣味提供參考。
為了將POM與人類鼻子進(jìn)行對比，研究人員對15名志愿者進(jìn)行了培訓(xùn)，讓他們將特定的氣味與AI使用的描述性詞匯聯(lián)系起來。研究人員收集了數(shù)百種自然界中不存在但人們足夠熟悉的氣味。他們要求志愿者描述其中的323種，同時讓AI根據(jù)每種新分子的化學(xué)結(jié)構(gòu)預(yù)測其氣味。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，AI的預(yù)測結(jié)果與志愿者平均給出的描述非常相近。
但有專家指出，氣味是非常個人的東西，志愿者答案的平均值不一定是描述氣味的正確答案。
此外，有專家認(rèn)為POM并沒有揭示人類嗅覺背后的生物學(xué)意義，例如，不同的分子是如何與人類鼻子中約350個氣味受體相互作用的。
Wiltschko說，他們下一步將嘗試找出氣味是如何相互結(jié)合和競爭的，以創(chuàng)造出人腦所解析的與單個氣味分子完全不同的氣味。
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