人工智能聞香識(shí)玫瑰

楊先碧

如果有人蒙住我們的雙眼，并遞上一束玫瑰，我們雖能聞到誘人的芳香，卻可能說不出它是什么花。那么，人工智能能不能根據(jù)花香識(shí)別出它是玫瑰呢？靈敏的嗅覺對(duì)未來的人工智能意味著什么？

人工智能比人的鼻子更靈敏

美國加州大學(xué)河濱分校的研究人員利用機(jī)器學(xué)習(xí)來破解化學(xué)物質(zhì)的氣味。參與其中的科學(xué)家阿南達(dá)桑卡·雷伊說道：“在日常用品中，一些散發(fā)香味的物質(zhì)可能有毒或具有刺激性。我們要尋找更安全、更天然或更溫和的物質(zhì)來代替它們。現(xiàn)在，我們可以使用人工智能來識(shí)別天然或人工的化學(xué)物質(zhì)的氣味。”

或許有人會(huì)提出，我們可以聘請(qǐng)有嗅覺專長(zhǎng)的人從事這項(xiàng)工作啊。但是，與人工智能相比，人類的工作效率和精確度實(shí)在太低了。人工智能每分鐘不僅可以篩選數(shù)百種化學(xué)物質(zhì)，而且能給出相對(duì)精確的氣味參數(shù)，鼻子最靈敏的人也無法與之相比。況且，讓人類去鑒別各種各樣安全性不確定的氣味，也可能對(duì)健康帶來傷害。

如何讓人工智能聞到氣味

人類可以聞到物質(zhì)氣味，是因?yàn)槿祟惖谋亲又杏?00萬個(gè)嗅覺細(xì)胞，約400個(gè)氣味感受器。當(dāng)某種物質(zhì)的揮發(fā)性分子刺激氣味感受器時(shí)，這些感受器就被激活，人體就可以感覺到這種物質(zhì)的氣味。

美國加州大學(xué)研究人員首先開發(fā)了一種智能程序，可以讓機(jī)器學(xué)習(xí)人類氣味感受器的運(yùn)作方法。然后，他們?yōu)槿斯ぶ悄苄嵊X安排了約100萬種化學(xué)物質(zhì)進(jìn)行氣味測(cè)試，并不斷地調(diào)整參數(shù)，直到人工智能嗅覺可以進(jìn)行精確測(cè)量。在近期測(cè)試中，人工智能嗅覺可以分辨出玫瑰的香味，還能根據(jù)香味的細(xì)微差異來判斷玫瑰的品種。園藝科學(xué)家今后培育出新的花卉品種后，香味指標(biāo)就可以依靠人工智能的測(cè)試來提供。

預(yù)測(cè)新物質(zhì)的氣味

一種物質(zhì)沒有合成出來或未被發(fā)現(xiàn)之前，我們是不可能確切了解它的氣味的。但是，人工智能嗅覺卻可以根據(jù)嗅覺數(shù)據(jù)庫中已有的各種參數(shù)，來預(yù)測(cè)新物質(zhì)的氣味。

比如，某公司希望開發(fā)一種特殊氣味的香水，研究人員在實(shí)驗(yàn)室模擬后，提出100種新物質(zhì)可以作為候選香味成分。而人工智能嗅覺則會(huì)對(duì)這些尚未合成出來的新物質(zhì)進(jìn)行篩選，最終找到適合制造香水的新物質(zhì)。

化學(xué)物質(zhì)氣味的人工智能化預(yù)測(cè)，對(duì)化學(xué)家和輕工業(yè)新品開發(fā)者來說幫助很大。他們開發(fā)出新的化學(xué)物質(zhì)或產(chǎn)品后，可以用人工智能嗅覺來確定這些物質(zhì)是否可以用于食品、香料或其他相關(guān)行業(yè)。

此外，人工智能嗅覺還可以測(cè)試多種化學(xué)物質(zhì)按照一定配方組合后所產(chǎn)生的氣味，為科學(xué)家提供了一個(gè)廣泛的氣味“調(diào)色板”。他們可以據(jù)此調(diào)配出各種功用的氣味。比如，科學(xué)家利用這種方法開發(fā)出一種驅(qū)蚊劑，它會(huì)讓蚊子避之不及，但是對(duì)人類來說卻無味無害。

讓機(jī)器人分辨氣味

要想讓機(jī)器人更像人類，那就要讓機(jī)器人獲得人類所有的感覺，其中視覺、聽覺、觸覺、味覺和嗅覺是最基本的5種感覺?？茖W(xué)家開發(fā)出來的人工智能嗅覺可以作為智能程序安裝在智能氣味檢測(cè)儀中，也可以安裝到機(jī)器人體內(nèi)。因此，未來的機(jī)器人是可以分辨各種氣味的。

如果機(jī)器人擁有嗅覺，那么它就可以被運(yùn)用在多個(gè)領(lǐng)域。在日常生活中，它可以更好地幫助人們烹飪香氣撲鼻的美食，也可以幫助人們挑選更合適的日用品，或讓人們遠(yuǎn)離危險(xiǎn)品區(qū)域。在反恐安檢領(lǐng)域，它可以借助爆炸物散發(fā)的特殊氣味分子，幫助特警發(fā)現(xiàn)隱藏的爆炸物。在刑事偵查領(lǐng)域，機(jī)器人在聞味追蹤逃犯時(shí)可能比警犬更專業(yè)。在防災(zāi)減災(zāi)領(lǐng)域，它可以追蹤有害氣體的來源。

“嗨！給我來一瓶玫瑰味的香水?！蔽磥砟骋惶欤谏虉?chǎng)購物時(shí)，身邊一個(gè)機(jī)器人可能突然說出這樣的話，你大概不會(huì)因此而感到驚奇，而是會(huì)心一笑，因?yàn)槟菚r(shí)有嗅覺的機(jī)器人已經(jīng)越來越普及了。

（選自2021年第1期《科學(xué)24小時(shí)》，本刊有刪改）