Odours:赋予机器嗅觉 科学绘制气味图的探索
人类的鼻子通过检测空气中的挥发性有机化合物,然后向大脑发送信号来实现嗅觉。
研究人员期望创建能执行类似功能的电子鼻子。他们使用一种叫图神经网络的AI,来基于分子结构绘制和预测气味。
他们开发出一种“气味图”的东西,使他们能够在一种多维的“气味空间”中定位气味。
图神经网络在气味研究中的应用:
图神经网络(GNN)是一种专门用于处理图结构数据的神经网络。通过使用图神经网络和大型数据集,研究人员试图建立一个“主要气味图”,以便更准确地预测和描述气味。
研究团队使用了两个大型数据集来训练GNN,这两个数据集将分子结构与气味相联系。其中一个数据集名为Leffingwell数据集,它在2000年代初编制,包含3,523个分子及其气味描述。通过这种方式,研究团队创建了一个“主要气味图”,这相当于您在计算机上使用的色彩调色板。
这个“主要气味图”允许他们在一种多维的“气味空间”中定位气味。例如,与RGB色彩模型有三个维度(红、绿、蓝)不同,气味信息在我们的鼻子中有350个通道。因此,这个气味图无法用平面纸张来表示,需要依赖软件、人工智能和大数据集的统计分析。
实验结果:
研究团队训练了一个由15人组成的小组,使用55个标签(如“黄油味”、“泥土味”、“硫磺味”和“金属味”等)来描述气味,并将这些应用于图神经网络已经预测过气味的400种不同分子。结果显示,GNN的气味预测在50%以上的情况下更接近平均人类描述。
这意味着,如果你从一组描述气味的人群中随机选取一个人,并将该模型放在其位置上,该模型在描述这种“平均人类感知”方面的表现通常会更好。
该模型的局限性:
值得注意的是,虽然这些结果令人印象深刻并可能具有实用价值,但它们并没有让我们更接近于理解嗅觉的生物学机制。这是因为这些模型基本上是一个“黑箱”,即它们可以生成有用的结果,但不能解释其内部工作原理。
详细:https://theguardian.com/science/2023/oct/28/giving-computers-a-sense-of-smell-the-quest-to-scientifically-map-odours
CR:互联网的那点事
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