L’intelligenza artificiale che sa descrivere ciò che annusa

Author: Wired

Avete presente quando l’odore della torta alle mele vi riporta a un pomeriggio d’infanzia, o il profumo del mare a quella vacanza del liceo? L’olfatto è l’unico dei cinque sensi a collegarsi direttamente ai centri emozionali e della memoria del cervello. Con oltre 350 diversi recettori, percepiamo una varietà olfattiva sterminata. Se da un lato suoni e immagini sono descrivibili tramite modelli fisici che ci permettono di fare confronti quantitativi, l’olfatto è stato un osso duro per decenni.

Il 31 agosto è apparso sulla prestigiosa rivista Science uno studio (finanziato da Google e dal National Institute of Health statunitense) di tredici ricercatori della startup Osmo, spin-off di Google Research Cambridge che ha realizzato la prima “mappa principale degli odori” (Principal Odor Map) grazie all’intelligenza artificiale. “I computer sono stati in grado di digitalizzare la vista e l’udito, ma non l’olfatto, il nostro senso più profondo e più antico”. A dirlo è Alexander Wiltschko, ad della startup americana Osmo, che opera nel campo dell’intelligenza artificiale. Che aggiunge: “Questo studio propone e convalida una nuova mappa dell’olfatto umano basata sui dati, che abbina la struttura chimica alla percezione degli odori”.

Con grande sorpresa della comunità scientifica, l’AI di Alexander Wiltschko e colleghi è in grado di prevedere la descrizione semantica degli odoranti (“odora di menta”, “odora di aglio”, “odora di caramelle”) a partire dalla sola struttura chimica delle molecole. Il gruppo di Osmo ha utilizzato reti neurali a grafo, una categoria di machine learning particolarmente adatta al compito. Il modello è stato allenato su circa 5.000 diverse molecole odorose, descritte da combinazioni di 55 descrizioni semantiche.

L’AI ha appreso le caratteristiche molecolari che rendono gli odori simili o diversi alla percezione umana, ed è addirittura in grado di svolgere compiti olfattivi per i quali non è stata allenata, per esempio prevedere la forza di un odorante. Si tratta del primo studio che digitalizza convincentemente l’olfatto.

Wiltschko e colleghi hanno testato l’AI sfidando 15 “annusatori” umani a descrivere 323 odoranti che l’AI non aveva mai provato durante la fase di training, e l’AI si è dimostrata all’altezza del compito tanto quanto i nasi umani. Wiltschko ha dichiarato che il prossimo obiettivo è realizzare un sistema di AI in grado di descrivere semanticamente non solo singole molecole, ma pure miscele complesse di odori. Basti pensare che il profumo del caffè è dovuto alla miscela di oltre 100 aromi. Lo studio ha un potenziale enorme per l’industria delle fragranze, del cibo, e dei repellenti, oltre a rappresentare un deciso passo avanti per comprendere come funziona l’olfatto umano.