Der digitale Geruchssinn kommt von Null auf Eins, und der KI-„Parfümeur' sagt Gerüche voraus, die mit denen des Menschen vergleichbar sind

Um die neue „Nase“ der künstlichen Intelligenz zu testen, verbrachte Jonathan Deutsch von der Drexel University mehrere Stunden damit, den Geruch unbekannter Chemikalien zu schnüffeln und zu beschreiben. Bildquelle: Magazin „Science“

Laut einem Bericht im Science-Magazin vom 1. hat ein neu entwickeltes Modell für maschinelles Lernen von britischen und amerikanischen Wissenschaftlern ein Niveau erreicht, das mit dem menschlichen Geruchssinn vergleichbar ist und den Geruch chemischer Substanzen in Worten beschreiben kann. Die Forscher „malten“ damit Geruchskarten, die Hunderten von chemischen Strukturen entsprachen, beispielsweise „fruchtig“ oder „grasig“. Diese Orientierungskarte könnte Forschern bei der Entwicklung neuer synthetischer Düfte helfen und neue Einblicke in die Interpretation von Gerüchen durch das menschliche Gehirn liefern und so der Digitalisierung von Gerüchen einen Schritt näher kommen.

Um den Zusammenhang zwischen der Struktur chemischer Substanzen und Gerüchen zu erforschen, arbeitete Osmo, ein Spin-out-Startup von Google Research, mit dem Monell Chemical Senses Research Center in den Vereinigten Staaten, der University of Reading im Vereinigten Königreich und der Arizona State University zusammen in den Vereinigten Staaten, um ein neuronales Netzwerksystem zu entwerfen. Es ordnet ein oder mehrere von 55 beschreibenden Wörtern einer Beschreibung eines Geruchs zu. Das Team trainierte die KI mithilfe eines Branchendatensatzes, der Gerüche von rund 5.000 bekannten Geruchsstoffen enthält. KI analysierte auch die chemische Struktur jedes Dufts, um die Beziehung zwischen Struktur und Aroma zu bestimmen.

Das System identifiziert Zusammenhänge zwischen spezifischen Mustern in der Struktur von etwa 250 Chemikalien und spezifischen Gerüchen. Die Forscher kombinierten diese relevanten Informationen in einer Master-Geruchskarte (POM). Diese Zahl kann als Referenz verwendet werden, wenn KI den Geruch neuer Moleküle vorhersagt.

Um den Geruchssinn von POM mit dem der menschlichen Nase zu vergleichen, ordneten 15 Freiwillige bestimmte Gerüche denselben beschreibenden Wörtern zu, die von der KI verwendet wurden. Als nächstes sammelten die Forscher Hunderte von Geruchsstoffen, die in der Natur nicht vorkommen, aber vertraut genug sind, um beschrieben zu werden. Sie baten Freiwillige, 323 dieser Moleküle zu beschreiben, und forderten die KI auf, den Geruch jedes neuen Moleküls anhand seiner chemischen Struktur vorherzusagen. Dadurch kommen die Vermutungen der KI der durchschnittlichen menschlichen Reaktion sehr nahe und näher an der richtigen Antwort. Konkret schnitt das Modell bei 53 % der getesteten Moleküle besser ab als der Paneldurchschnitt.

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Der „ätherische“ Geruch ist sowohl unsichtbar als auch nicht greifbar. Wie kann künstliche Intelligenz ihn vorhersagen? Vergessen Sie nicht, dass künstliche Intelligenz oft große Vorteile für Dinge bieten kann, die regelmäßig, logisch und berechenbar sind. Zwischen Geruch und Struktur chemischer Stoffe besteht ein besonderer Zusammenhang. Hier sagt künstliche Intelligenz Düfte voraus und wie sie mit menschlichen Parfümeuren konkurrieren kann.

(Quelle: Science and Technology Daily)

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