A szagok, illatok nagyon fontos szerepet játszanak az életünkben. Bár a szagokra nem tudunk úgy emlékezni, mint mondjuk egy elhangzott szövegre vagy egy látványra, nagyon erős érzelmi reakciókat tudnak kiváltani kellemes vagy éppen kellemetlen emlékeket felidéző illatok, de a parfümipar sem véletlenül termel dollármilliárdokat minden évben.
Azonban a színekkel vagy akár a hangokkal szemben a szagoknak van egy érdekes tulajdonságuk. Egy adott színt pontosan ki lehet mérni, és egy kóddal rögzíteni, ahogy egy hang is leírható néhány egyértelműen mérhető fizikai paraméter segítségével. A szagoknál azonban más a helyzet: mindenki tudja nagyjából, milyen mondjuk a nyári eső, a frissen sült kenyér vagy egy rózsakert illata, de ezeket nem lehet alkotóelemeikre lebontani, és kikeverni egy mondjuk 20 féle „alapszagot” használó gépezet segítségével. Ennek egyik oka, hogy a szaglás érzékszervként sokkal bonyolultabban működik mint például a látás: a retinánkon összesen háromféle receptor rögzíti a beérkező ingereket, ezzel szemben az emberi orrban nagyjából 400 féle receptor, érzékelő fehérje található.
Ez viszont okoz bizonyos problémákat. Egyrészt bizonyos komplex illatok nem reprodukálhatók (kíváncsiak lennénk, hogy egy vakteszten mondjuk hányan azonosítanák be az „óceáni hullámverés” illataként azoknak a termékeknek az illatát, amelyekre ilyesmi van ráírva), másrészt az illatokat előállító iparágakat függővé teszi a természetes alapanyagoktól.
Nem mindig jó, ami természetes
A parfümök különleges illatait valódi virágokból, kivágott szantálfák gyökeréből és törzséből, vagy éppen állati mirigyek által kiválasztott pézsmából keverik. A szantálfa például a kihalás szélére került, de a nagy kereslet, az élőhelyek csökkenése és az éghajlatváltozás számos más illatalapanyagként is szolgáló növényt és állatot sodor veszélybe, miközben megdrágítja és megnehezíti az illatokat előállító cégek működését is.
Mit lehet tenni? Egy a Google Researchből kivált startup, az Osmo erre keresi a választ.
„Helyettesítőket kell létrehoznunk, különben továbbra is az ökoszisztémát kell terhelnünk ezeknek az állatoknak és növényeknek a begyűjtésével. Hatalmas lehetőség van biztonságos és fenntartható, megújuló összetevők létrehozásában”
– mondja a Massachusetts állambeli Cambridge-ben működő cég társalapítója és ügyvezető igazgatój, Alex Wiltschko.
Az Osmónál hosszabb távon valami olyasmire szeretnének képesek lenni, mint ami a vegyszer-, vagy a gyógyszeriparban már többé-kevésbé működik, ahol a cégek a vevők igényeit figyelembe véve képesek új vegyületek, molekulák előállítására.
„Olyan üzleti modellt látunk magunk előtt, amelyben valakinek egy specifikus illatra van szüksége, mi pedig megtervezzük a kémiai összetevőket, utána pedig eladnánk a gyártáshoz szükséges licenszt”
– fejti ki Josh Wolfe, aki az Osmóba befektető Lux Capital egyik vezetője, és egyben az Osmo társalapítója.
1/ Out of stealth—new Lux family co
— Josh Wolfe (@wolfejosh) January 24, 2023
OSMO
$60M founding round led by Lux +
GV, Amazon, Bill & Melinda Gates Foundation, Exor, Two Sigma, Henry Kravis, Robert Downey Jr + more
true—while negotiating spin out of Google—I LOST my sense of
SMELL via covid! https://t.co/Ps6UsmaosR
Ez azonban nem egyszerű feladat, pontosan azért, mert a szagok érzékelése igen bonyolult, és nem megfelelően feltárt folyamat. Jelenleg nem tudjuk megmondani, hogy egy korábban nem létező molekulát milyen szagúnak fogunk érzékelni. Jelenleg új illatmolekulák kutatásával csak néhány cég foglalkozik, és a munka túlságosan nagyrészt próba-szerencse alapon folyik, ugyanis nem nagyon létezik bevett módszer egy-egy korábban ismeretlen molekula szagának előrejelzésére. E laborokban évi több ezer molekulát tesztelnek, de évente csak néhányat tudnak piacra is dobni, mint megfelelő illatú, és közben kellően biztonságos, a környezetben káros hatások nélkül lebomló anyagot.
Kiszagolhatnak valamit
A mesterséges intelligencia azonban ebben is segíthet. A gyógyszerkutatásokban már használatosak azok az eszközök, amelyek számítógépes modellek alapján választanak ki vagy terveznek meg olyan vegyületeket, amelyektől valamilyen gyógyhatást remélnek (az antibiotikumok terén éppen nagy reményekre feljogosító, az antibiotikumokkal szembeni, rengeteg áldozatot követelő rezisztencia elleni küzdelemben is áttörést ígérő forradalom zajlik ilyen módszerek bevetésével).
Az Osmo valami hasonlót próbál megvalósítani a szagok területén. A munkát azzal kezdték, hogy egy öntanulásra képes algoritmusba betáplálták 5 ezer létező illatmolekula kémiai adatait, illetve a hozzájuk tartozó érzékszervi leírásokat az elérhető illatkatalógusokból. Ebből az alapkészletből a szoftver aztán elkezdett kapcsolatokat keresni az egyes molekulák kémiai szerkezete és a között, milyen illatúnak érzékelik az emberek ezeket.
Ez nem egyszerű feladat, mert nagyon apró, más szempontból talán jelentéktelen kémiai különbségek óriási különbségeket jelentenek az érzékelt illatban, például egy-egy plusz szénatom egy adott molekulában teljesen más illatot eredményez, Wiltschko szerint „egészen kis szerkezeti változások azt okozhatják, hogy valami rózsaillatú helyett rohadt tojásra emlékeztető szagot áraszt”. Sőt, egy molekula és saját tükörképe is egyértelműen érzékelhetően más szagú lehet, erre pedig teljesen „vak” a pusztán a kémiai szerkezet alapján dolgozó gépi neurális hálózat.
Az Osmo ezután próbára is tette, mit tanult az első körből a mesterséges intelligencia. A teszt során 400, eddig csak „papíron” létező molekuláról kérték ki a gép véleményét, azaz arra utasították, hogy tippelje meg, milyen szaga lesz ezeknek. Ezután a legyártott, immár valóságos molekulákat egy 15 fős, önkéntesekből álló csoporttal szagoltatták végig, és őket is megkérték, hogy mindegyiket sorolják be néhány kategóriába (édes, füstös, mentolos, virágos, és hasonlók) az érzett szagot. Az eredmény lenyűgözőnek nem volt nevezhető, de ígéretesnek talán igen: a mesterséges intelligencia jóslata a minták 53 százaléka esetében közelebb járt a 15 fős „zsűri” eredményeinek átlagához, mint bármelyik önkéntes.
A bőrünkön is érezhetjük az eredményeket
A cég reményei szerint további tesztekkel sikerülhet „digitalizálni” a szaglás világát, és egy olyan algoritmust létrehozni, amely tetszés szerinti illatot árasztó, olcsón és fenntartható módon előállítható molekulákat lesz képes tervezni. Ezután akár létrehozható lenne egy a mai 3D-nyomtatókhoz hasonlatos szaggyártó gép is, amely képes lenne analizálni bármilyen illatot, digitális kóddá alakítani, majd – akár a világ másik pontján – néhány alkotóelemből újraalkotni azt. Bár ehhez valószínűleg még hosszú évek munkája szükséges, ha egyáltalán megoldható a feladat belátható időn belül, rövidebb távon is hasznot hajthatnak ezek a kutatások mind elméleti, mind gyakorlati szinten is.
„A szaglás tudományának egyik fontos célja megérteni, miként érzékelik az emberek a szagokat. Lenyűgöző, amit elértek”
– dicséri az Osmo által elért eredményeket Krishan Padmanabhan, a Rochesteri Egyetem neurobiológusa, akinek nincs köze sem a céghez, és ezekben a kutatásokban sem vett részt.
De a neurobiológia elméleti eredményei mellett gyakorlatibb haszna is lehet az Osmo próbálkozásainak. A teszthez felhasznált molekulák közül néhányat már felajánlottak az illatanyagokat gyártó cégeknek licenszelhető termékként, és most igyekeznek célzottan különösen keresett illatokat árasztó molekulákat találni, amelyekre nagy kereslet lenne várható.
Ha valaki azt gondolná, hogy kisebb baja is nagyobb annál az emberiségnek, mint hogy egyszerűbb legyen mesterséges illatokat készíteni, annak érdemes azt is tudnia, hogy az Osmo kutatásai akár elég rövid távon is emberek tízezreinek az életét is megmenthetik. Minden évben több százezer ember hal bele szúnyogok által terjesztett betegségekbe, például a maláriába. Manapság a leghatékonyabb szúnyogriasztó szernek a második világháború után kifejlesztett N-dietil-meta-toluamid, azaz a DEET számít. A DEET hatékonyan zavarja össze a szúnyogok „célkereső” rendszerét, azonban nagy koncentrációban kell használni, maró hatású, bőrirritációt okozhat, és ráadásul a szúnyogok egy idő után képesek lehetnek hozzászokni, így hatékonysága is csökkenhet.
Wiltschko csapata az 1940-es években a DEET kifejlesztésekor végzett tesztek adataival „okosították fel” algoritmusukat, majd ennek alapján 400 olyan molekulát értékeltettek ki a mesterséges intelligenciával, amelyeket még nem teszteltek szúnyogriasztási képességük alapján. Pusztán kémiai szerkezetük alapján az algoritmus tett egy jóslatot, mennyire fogják elriasztani ezek a szúnyogokat, majd valós körülmények között is tesztelték az ígéretesebb anyagokat. A végeredmény az volt, hogy tíz olyan vegyületet is találtak, amelyek a tesztek szerint a DEET-hez hasonló, vagy még annál is jobb eredményt értek el a szúnyogok elriasztásában.
Ha tehát nem egyhamar nem is várható, hogy tetszés szerinti szagokat és illatokat „nyomtathassunk” otthon magunknak, az bőven elképzelhető, hogy néhány éven belül már mesterséges intelligencia által beazonosított szúnyogriasztót fújjunk magunkra, és kedvenc parfümjeinkben is hamarosan megjelenhetnek az első, mesterséges orrok segítségével kifejlesztett, a természetes illatokat kiváltó összetevők.
(Wired)
