AI与人类鼻子,谁的嗅觉更胜一筹?

南方工报 2024年05月08日

嗅觉是人体最早形成的感官之一。鼻子像一个高度灵敏的检测器,通过数以百万计的嗅觉神经,感知和区分各种具有不同结构特性的气味分子。

  随着科技不断发展,模仿人类嗅觉感知的人工智能(AI)嗅觉识别技术得到快速发展。该技术融合了机器学习和人工智能的先进算法,能够通过检测和分析气味分子来鉴别各种物质。AI嗅觉技术的应用领域从环境监测到医疗诊断,从食品安全到犯罪侦查,其潜力无可限量。

  那么,在气味感知这个“竞技场”中,AI与人类鼻子,谁的气味感知更胜一筹?

  AI如何“闻到”气味?

  AI“闻到”气味就像是一场根据分子结构进行的“猜谜游戏”。气味来源于特定结构分子,这些分子就像一个个的“信使”,携带着气味的信号。因此,要预测某种物质所带来的气味,关键在于辨析分子的组成和结构。

  在这一过程中,AI依赖于一个庞大且被精细整理过的数据库。这个数据库可被视为一本高级的“气味—分子翻译词典”,其中详尽地列出了已知分子结构与其相应气味之间的联系。每一种分子与气味的关联都被细致地记录与归档。

  当面临一个新分子的气味预测任务时,AI会快速检索这个专业“词典”,寻找与新分子结构相近的已知分子,并从中推测可能的气味属性。这个过程不仅快速,还极为精确。

  除了基本的结构匹配,AI还会综合考虑其他化学性质,如分子的电负性和立体构型等,以更全面地预测新分子的气味特性。这一整体过程就像是AI在汇集和分析各种线索,以推断出新分子可能产生的气味。

  分子结构输入到模型中后,GNN会优化不同化学结构在特定气味中的权重,最后通过预测层对分子的气味进行判断,输出对应的气味描述词。

  研究人员对GNN模型和人类组进行了气味测试。结果显示,AI在53%的化学分子及55%的气味描述准确度方面表现优于人类专家的特性。

  AI的嗅觉能力胜于人类吗?

  在目前阶段,AI的嗅觉能力尚未达到碾压人类的水平,且人类在感知气味的主观体验和理解上具有无可替代的优势。

  面对复杂的气味谱系,AI需要依靠海量的数据和先进算法进行学习和模拟,以便输出较为准确的判断。然而,人类的嗅觉系统则可以表现出更高的灵活性,这是目前的AI系统尚难以企及的。

  人类的嗅觉还会受到许多其他因素的影响,例如情绪、健康状况、生活经验等。这些因素可能会影响我们对气味的感知和判断。这些变量为人类嗅觉添加了一层复杂性,而AI则缺乏这种复杂性,还难以完全理解和模拟人类的嗅觉系统。

  (来源:科普中国)

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