Egy mesterséges intelligenciával támogatott rendszer pusztán a molekuláris szerkezet alapján képes pontosan leírni, hogy milyen szagot árasztanak a vegyületek, és ezek a leírások nagyon hasonlítanak a képzett emberi szaglók által adott meghatározásokhoz. A rendszer, amely például „gyümölcsös” vagy a „füves” szagokat ismer fel a kémiai struktúrákban, sokat segíthet az új szintetikus illatok tervezésében, és betekintést nyújthat abba is, hogyan értelmezi az emberi agy a szagokat.
A szagok az egyedüli érzékszervi információk, amelyek közvetlenül jutnak el az érzékszervtől – jelen esetben az orrtól – az agy memória- és érzelmi központjaiba. A többi típusú érzékszervi bemenet először más agyi régiókba jut el, és csak feldolgozva továbbítódik ezekbe a központokba. Ez a közvetlen útvonal azt is megmagyarázza, hogy az illatok miért képesek különleges, intenzív emlékeket előidézni.
„A szaglásban van valami különleges” – mondja Alexander Wiltschko neurobiológus, a massachusettsi Cambridge-ben működő Osmo nevű startup alapítója, amely a Google kutatási részlegének tagjaként új szagmolekulák, azaz illatanyagok megtervezésével foglalkozik. A vegyi anyagok szerkezete és szaga közötti összefüggés feltárásához Wiltschko és Osmo csapata egy olyan neurális hálózatot tervezett, amely 55 jellemző valamelyikét vagy többet kapcsol egy-egy szaganyaghoz. A csapat a rendszert nagyjából 5000 vegyület szagán tanította be, amelynek során a hálózat elemezte az egyes anyagok kémiai szerkezete és szaga közötti kapcsolatot.
A rendszer mintegy 250 összefüggést azonosított a vegyi struktúra és az adott szag sajátos mintázata között. A kutatók ezeket a korrelációkat egy elsődleges szagtérképpé kombinálták, amelyet később a mesterséges intelligencia le tudott kérdezni, amikor egy új molekula szagprofilját kellett megjósolnia a szerkezet alapján.
A szagtérkép emberi orrokkal való összevetéséhez a kutatók 15 önkéntest képeztek ki arra, hogy a mesterséges intelligencia által használt leíró szavakkal azonosítsák a szagokat. Ezután a szerzők több száz olyan vegyületet gyűjtöttek össze, amelyek a természetben nem léteznek, de eléggé ismerősek ahhoz, hogy az emberek leírják őket. Megkérték az emberi önkénteseket, hogy írjanak le 323-at közülük, a mesterséges intelligenciát pedig arra kérték, hogy a kémiai szerkezet alapján jósolja meg az egyes anyagok illatát. A mesterséges intelligencia tippje általában nagyon közel állt az emberek által adott átlagos válaszhoz – gyakran közelebb, mint bármelyik egyéni meghatározás.
Stuart Firestein, a Columbia idegkutatója szerint ez szép előrelépés a gépi tanulás alkalmazásával. Szerinte a rendszer hasznos referenciaeszköz lehet például az élelmiszeriparban és a tisztítószer-iparban is. A szakértő ugyanakkor rámutat, hogy a fejlesztés nem sokat árul el az emberi szaglás biológiájáról – például arról, hogy a különböző molekulák hogyan lépnek kölcsönhatásba az emberi orrban található mintegy 350 szagreceptorral. „Megvan a kémiai oldal és az agyi oldal, de a folyamat közepéről még semmit sem tudunk” – mondja.
Wiltschko szerint a következő lépés az lehet, hogy feltárják, hogyan kombinálódnak és versengenek egymással az illatanyagok, hogy létrehozzák azt, amit az emberi agy szagérzetként értelmez, és ami teljesen eltér az egyes illatanyagok szagától. Firestein szerint ez nagyon nehéz lesz: mindössze 100 molekula 10-es kombinációkban történő keverése 17 billió variációt eredményez, és a lehetséges kombinációk száma gyorsan túl sok lesz egy számítógép számára az elemzéshez. A szakértő azonban egyetért azzal, hogy az emberek szaglása valóban így működhet: még az olyan jellegzetes illatok is, mint a kávé illata több száz szaganyagot tartalmaznak. A kevert illatok működésének feltárása lehet a következő fontos kutatási terület, mondja.
