作者:许悦 来源:中国科学报 发布时间:2023/9/3 16:27:50
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分子结构解析让AI也能辨气味

 

如今的人工智能(AI)似乎无所不能。近日,一项发表于《科学》的研究中,研究人员设计的AI系统可以简单地通过分析分子结构来描述某种化合物的气味。它的描述通常与受过训练的人的嗅觉描述相似。

设计该系统的研究人员用它列出了与数百种化学结构相对应的气味,如“水果味”或“青草味”。这个“气味指南”可以帮助研究人员设计新合成新气味,并帮助研究人员了解人类大脑是如何解读气味的。

气味是唯一一种直接从感觉器官——鼻子——传递到大脑记忆和情绪中心的感觉信息,这种直接传递途径解释了为什么气味能唤起特定的、强烈的记忆。

“气味有一些特别之处。”神经生物学家Alexander Wiltschko说。他初创的公司Osmo——谷歌子公司,正试图设计新的气味分子。

为了探索化学物质结构与其气味之间的联系,Wiltschko和他在Osmo的团队设计了一种神经网络AI系统。该系统可以将55个描述性单词中的一个或多个,如鱼腥味、葡萄酒味等词汇同气味挂钩。该团队指导AI描述约5000种气味物质的香气,分析每种气味物质的化学结构,以确定结构和香气之间的关系。

该系统确定了每种化学品结构的特定模式与特定气味之间的约250种相关性。研究人员将这些相关性组合成了一个“主要气味图”(POM),为AI预测新分子的气味提供参考。

为了将POM与人类鼻子进行对比,研究人员对15名志愿者进行了培训,让他们将特定的气味与AI使用的描述性单词联系起来。研究人员收集了数百种自然界中不存在的但人们足够熟悉的气味,让志愿者描述其中的323种,同时让AI根据每种新分子的化学结构预测其气味。结果发现,AI的预测结果与志愿者平均给出的描述非常相近。

但有专家指出,气味是非常个人的东西,志愿者答案的平均值不一定是描述气味的正确答案。

此外,有专家认为POM并没有揭示人类嗅觉背后的生物学意义,例如,不同的分子如何与人类鼻子中的约350个气味受体相互作用。

Wiltschko说,他们下一步将尝试找出气味是如何相互结合和竞争,以创造出人类大脑所解析出的与单个气味分子完全不同的气味的。

相关论文信息:https://doi.org/10.1126/science.ade4401

 
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