人工智能聞香識玫瑰

楊先碧

如果有人蒙上我們的眼睛，并遞上來一束鮮花，我們可以聞到誘人的芳香，卻不一定能說出花的名字。睜開眼一看，原來是玫瑰。那么，人工智能能不能根據(jù)香味識別出玫瑰呢？

人工智能比人鼻更靈敏

美國加州大學(xué)河濱分校的研究人員利用機器學(xué)習(xí)來破解化學(xué)物質(zhì)的氣味。這是美國國家科學(xué)基金會資助的一項科學(xué)研究，在食品、香精和香料行業(yè)有潛在應(yīng)用。

參與這個項目的阿南達(dá)?？?雷伊說：“在日常用品中，一些散發(fā)香味的物質(zhì)可能有毒或有刺激性。我們要尋找更安全、更天然或更溫和的物質(zhì)來替代它們?，F(xiàn)在，我們可以使用人工智能來預(yù)測天然或人工化學(xué)物質(zhì)的氣味。”

或許有人說，我們可以請人去聞啊。但是，與人工智能相比，人的效率和精確度實在太低。人工智能每分鐘可以篩選數(shù)百種化學(xué)物質(zhì)，而且能給出相對精確的氣味參數(shù)，而鼻子最靈敏的人也遠(yuǎn)遠(yuǎn)無法與之相比。況且，讓人去聞安全性不確定的氣味，也可能危及健康。

如何讓人工智能聞到氣味

人之所以可以聞到氣味，是因為人的鼻子中有500萬個嗅覺細(xì)胞，這些細(xì)胞組成約400個氣味感受器。當(dāng)某種物質(zhì)的揮發(fā)性分子刺激氣味感受器時，這些感受器就被激活，人就可以感覺到這種物質(zhì)的氣味。揭開嗅覺的奧秘，就是要弄清楚不同的氣味對應(yīng)哪個感受器。

目前，生理學(xué)家已經(jīng)充分理解了人類嗅覺原理。在此基礎(chǔ)上，加州大學(xué)的研究小組采用仿生學(xué)的研究方法，利用信息學(xué)和機器學(xué)習(xí)的研究成果來建立人工智能嗅覺模型。

研究人員首先開發(fā)了一種智能程序，可以讓機器學(xué)習(xí)人類氣味感受器的運作方法。

然后，他們?yōu)槿斯ぶ悄苄嵊X安排了約100萬種化學(xué)物質(zhì)進(jìn)行氣味測試，并不斷調(diào)整參數(shù)，直到人工智能嗅覺可以進(jìn)行精確化測量。在最近的一次測試中，人工智能嗅覺可以聞出玫瑰的香味，而且能根據(jù)香味的細(xì)微差異來判斷玫瑰品種。

園藝學(xué)家今后開發(fā)新的花卉品種，香味指標(biāo)就可以靠人工智能的測試來提供。

預(yù)測新物質(zhì)的氣味

人工智能嗅覺除了對已有物質(zhì)的氣味進(jìn)行篩選外，更重要的是預(yù)測新物質(zhì)的氣味。也就是說，一個物質(zhì)沒有合成出來或沒有被發(fā)現(xiàn)之前，我們不可能確切了解它是什么氣味。但是，人工智能嗅覺就可以根據(jù)嗅覺數(shù)據(jù)庫中已有的參數(shù)，預(yù)測新物質(zhì)的氣味。

比如，某公司希望開發(fā)一種特殊氣味的香水。研究人員在實驗室模擬后，提出100種新物質(zhì)可以作為候選香味成分，此時，借助人工智能嗅覺就能最終篩選出適合的那一種。

對化學(xué)家和輕工業(yè)新品開發(fā)者來說，氣味人工智能化預(yù)測將是他們重要的幫手。在開發(fā)出新的化學(xué)物質(zhì)或產(chǎn)品后，他們可以用人工智能嗅覺來確定這些物質(zhì)是否可以用于食品、香料或其他相關(guān)行業(yè)。

此外，人工智能嗅覺還可以測試多種化學(xué)物質(zhì)不同組合后所產(chǎn)生的氣味。這等于為科研人員提供了一個氣味“調(diào)色板”，可以據(jù)此調(diào)配出各種功用的氣味。比如，科學(xué)家正在利用這種方法開發(fā)一種驅(qū)蚊劑，它會讓蚊子逃之夭夭，但對人類是無味無害的。

讓機器人聞到氣味

要想讓機器人更像人類，機器人就得擁有人類的感覺，其中視覺、聽覺、觸覺、味覺，以及嗅覺是最基本的5種感覺。目前，機器人的聽覺和視覺基本上沒有問題了，而要求更精細(xì)的觸覺、味覺和嗅覺還和人類差得很遠(yuǎn)。

現(xiàn)在，人工智能嗅覺可以作為智能程序安裝在智能氣味檢測儀中，也可以安裝到機器人體內(nèi)。如果機器人擁有嗅覺，它就可以活躍在多個領(lǐng)域。在日常生活中，它可以幫助人們烹飪香氣撲鼻的美食，挑選更合適、安全的日用品;在反恐安檢領(lǐng)域，它可以幫助特警發(fā)現(xiàn)隱藏的爆炸物，因為爆炸物會散發(fā)出有特殊氣味的分子;在刑警偵探領(lǐng)域，機器人可以聞味追蹤逃犯，比警犬更有效;在防災(zāi)減災(zāi)領(lǐng)域，它可以追蹤有害氣體的來源，比如發(fā)現(xiàn)煤氣管道泄漏的位置。

人工智能嗅覺還有什么用武之地，請你也開動腦筋想一想吧。