人工智能聞香識玫瑰

楊先碧

人工智能比人鼻更靈敏

美國加州大學河濱分校的研究人員利用機器學習來破解化學物質的氣味。這是美國國家科學基金會資助的一項科學研究，在食品、香料和香水行業(yè)中都有潛在應用。

參與這個項目的科學家阿南達?？āだ滓琳f：“在日常用品中，一些散發(fā)香味的物質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來代替它們。現在，我們可以使用人工智能來預測天然或人工的化學物質的氣味?！?/p>

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百種化學物質，而且能給出相對精確的氣味參數，而鼻子再靈敏的人也遠遠無法與之相比。況且，讓人去聞各種各樣安全性不確定的氣味，也可能對健康帶來傷害。

如何讓人工智能聞到氣味

人為什么可以聞到物質的氣味？這是因為人的鼻子中約有1000萬個嗅覺細胞，這些細胞組成約400種氣味感受器。當某種物質的揮發(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的氣味。要揭開嗅覺的奧秘，就要弄清楚不同的氣味對應著什么樣的感受器。目前，生理學家已經理解了人類嗅覺原理。

加州大學的研究小組采用了仿生學的研究方法，在人類嗅覺原理的基礎上，利用信息學和機器學習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，可以讓機器學習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100萬種化學物質進行氣味測試，并不斷地調整參數，直到人工智能嗅覺可以進行精確化的測量。在最近的一次測試中，人工智能嗅覺可以聞出玫瑰的香味，而且還能根據香味的細微差異來判斷玫瑰的品種。今后，當園藝科學家開發(fā)出新的花卉品種時，香味指標就可以靠人工智能的測試來提供。

預測新物質的氣味

人工智能嗅覺除了能對已有物質的氣味進行篩選，還可以預測新物質的氣味。也就是說，一種物質沒有合成出來或沒有被發(fā)現之前，我們是不可能確切了解它是什么氣味的，但人工智能嗅覺可以根據嗅覺數據庫中已有的各種參數，來預測它的氣味。

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種新物質可以作為候選香味成分。人工智能嗅覺對這些尚未合成出來的新物質進行篩選，最終可以找到適合制造香水的新物質。

對化學物質氣味的人工智能化預測，創(chuàng)造了一種新的科學方法。這對化學家和輕工業(yè)新品開發(fā)者來說都有很大的幫助，他們開發(fā)出新的化學物質或產品后，可以用人工智能嗅覺來確定這些物質是否可以用于食品、香料或其他相關行業(yè)。

此外，人工智能嗅覺還可以測試多種化學物質按照一定配方組合后所產生的氣味。因此，人工智能嗅覺為科學家提供了一個廣泛的氣味“調色板”，他們可以據此調配出各種功用的氣味。比如，科學家正在利用這種方法開發(fā)一種驅蚊劑，它會讓蚊子避之唯恐不及，但是對人類來說，這種驅蚊劑無味無害。

讓機器人聞到氣味

要想讓機器人更像人類，那就要讓機器人獲得人類擁有的感覺。視覺、聽覺、觸覺、味覺和嗅覺就是最基本的5種感覺。目前，機器人的聽覺和視覺基本上沒有問題了，而要求更精細的觸覺、味覺、嗅覺還和人類差得很遠。科學家開發(fā)出來的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。因此，如果有需要的話，未來的機器人是可以聞到各種氣味的。

如果機器人擁有嗅覺，它可以用在多個領域。在日常生活中，它可以更好地幫助人們烹飪香氣撲鼻的美食，幫助人們挑選更合適的日用品，讓人們遠離危險的區(qū)域;在反恐安檢領域，它也可以大顯身手，幫助特警發(fā)現隱藏的爆炸物，因為爆炸物會散發(fā)出特殊的氣味分子;在刑偵領域，機器人可以聞味追蹤逃犯，它可能比警犬更有效;在防災減災領域，它可以追蹤有害氣體的來源，比如幫助人們發(fā)現煤氣管道泄漏的位置。