E se l’intelligenza artificiale ora sapesse anche annusare le cose?

L’olfatto è uno dei sensi più misteriosi e affascinanti dell’essere umano. Per esempio è l’unico senso che si collega direttamente al sistema limbico, sede nel cervello delle emozioni e della memoria. Gli odori possono evocare ricordi e stati d’animo in modo potente e inaspettato.

Per decenni, i ricercatori hanno cercato di comprendere come funziona l’olfatto, scoprendo che il naso umano è dotato di oltre 350 tipi di recettori olfattivi, ognuno dei quali in grado di rilevare un diverso tipo di molecola odorosa.

Nessuna esperienza sensoriale può dirsi completa senza includere questo senso, e finora a ricrearlo non ci è riuscito né il cinema, né la musica, né molte altre forme d’arte. Ma forse la scienza, anzi l’intelligenza artificiale, ce l’ha fatta.

La svolta dell’ultimo studio di Cambridge

Se da un lato suoni e immagini sono descrivibili tramite modelli fisici che ci permettono di fare confronti quantitativi, per la scienza l’olfatto è stato un osso duro per decenni. Fino allo scorso 31 agosto.

Poche settimane fa è apparso uno studio sulla celebre rivista Science in cui veniva raffigurata la prima “mappa principale degli odori” (Principal Odor Map). La ricerca, realizzata a Cambrige, è stata possibile grazie a tre fattori fondamentali: una troupe di 13 ricercatori della startup Osmo, i finanziamenti da parte di Google e dal National Institute of Health statunitense, infine, grazie all’intervento di una collega in comune ormai a tanti ricercatori: l’intelligenza artificiale.

Una nuova mappa dell’olfatto

Alexander Wiltschko, l’amministratore delegato della startup americana Osmo, uno spin-off di Google Research che opera nel campo dell’intelligenza artificiale, ha dichiarato che per molti anni “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“.

Ma in vista dei risultati dello studio coinvolto presso la città di ricerca per antonomasia del Regno Unito, ha poi aggiunto: “Questo studio propone e convalida una nuova mappa dell’olfatto umano basata sui dati, che abbina la struttura chimica alla percezione degli odori”.

L’AI in grado di descrivere gli odori

Il gruppo di Osmo ha utilizzato reti neurali a grafo, ossia un modello di machine learning particolarmente adatto al compito, dopo averlo allenato su circa 5.000 diverse molecole odorose, descritte da combinazioni di 55 descrizioni semantiche.

Con grande sorpresa della comunità scientifica, l’AI di Alexander Wiltschko e degli altri dodici colleghi è stata 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.

La prima AI a svolgere compiti olfattivi

L’AI non solo ha appreso le caratteristiche molecolari che rendono gli odori simili o diversi alla percezione umana, ma è stata addirittura in grado di svolgere compiti olfattivi per i quali non è stata allenata. Ad esempio, ha predetto la forza di un odorante.

La troupe di Osmo ha testato l’AI sfidando 15 “annusatori” umani a descrivere 323 odoranti che il modello codificato non aveva mai provato durante la fase di training, e l’AI si è dimostrata all’altezza del compito tanto quanto i nasi umani.

Si tratta di un risultato straordinario: è il primo studio che digitalizza l’olfatto in modo efficace e convincente. Finora, la complessità del nostro senso dell’olfatto ha sempre reso difficile creare un modello computerizzato in grado di descrivere gli odori in modo accurato.

I prossimi obbiettivi della ricerca al riguardo

Wiltschko ha dichiarato che il prossimo obiettivo è realizzare un sistema di AI in grado di descrivere semanticamente non solo singole molecole, ma di volersi spingere anche verso miscele complesse di odori.

Queste ultime sono le più frequenti e le più quotidiane, in effetti, basti pensare che il profumo del caffè è dovuto alla combinazione di oltre 100 aromi.

Le industrie che la ricerca potrà interessare

D’ora in avanti dunque, il genere umano e animale potrebbe non essere più l’unico a possedere una capacità olfattiva sterminata, poiché ai nostri oltre trecento recettori si potranno sommare tutti i dati che può immagazzinare l’intelligenza artificiale.

Lo studio descritto ha un potenziale enorme, il quale potrà svilupparsi e declinarsi in diversi settori. In primo piano ci saranno sicuramente l’industria delle fragranze, quella dei repellenti, e soprattutto quella del cibo.

Tali sviluppi saranno da sommare a un decisivo passo avanti nella ricerca vera e propria: comprendere sempre meglio come funziona il meccanismo fantastico e romantico dell’olfatto umano.