Teknologi prototipe menyusut AI untuk menghadirkan fungsionalitas seperti otak dalam satu perangkat yang kuat - ScienceDaily
Teknologi

Memenuhi tantangan berusia 100 tahun dapat mengarah pada aroma digital – ScienceDaily


Wewangian – misteri yang menjanjikan, intrik, dan sensasi terlarang – dicampur oleh ahli wewangian, resep mereka dirahasiakan. Dalam sebuah studi baru tentang indera penciuman, para peneliti Weizmann Institute of Science telah berhasil mengungkap banyak misteri bahkan dari campuran bau yang kompleks, bukan dengan mengungkap bahan rahasianya, tetapi dengan merekam dan memetakan bagaimana mereka dipersepsikan. Para ilmuwan sekarang dapat memprediksi bagaimana bau yang kompleks akan tercium hanya dari struktur molekulnya. Studi ini mungkin tidak hanya merevolusi dunia tertutup wewangian, tetapi pada akhirnya mengarah pada kemampuan untuk mendigitalkan dan mereproduksi bau sesuai perintah. Kerangka kerja yang diusulkan untuk bau, dibuat oleh ahli neurobiologi, ilmuwan komputer, dan ahli parfum, dan didanai oleh inisiatif Eropa untuk Future Emerging Technologies (FET-OPEN), diterbitkan di Alam.

“Tantangan merencanakan bau dengan cara yang terorganisir dan logis pertama kali diajukan oleh Alexander Graham Bell lebih dari 100 tahun yang lalu,” kata Prof Noam Sobel dari Departemen Neurobiologi Institut. Bell memberikan tantangan: “Kami memiliki berbagai jenis bau, mulai dari bau violet dan mawar hingga asafoetida. Tapi sampai Anda bisa mengukur kemiripan dan perbedaannya, Anda tidak akan memiliki ilmu tentang bau.” Tantangan ini masih belum terselesaikan sampai sekarang.

Tantangan berusia seabad ini memang menyoroti kesulitan dalam menyesuaikan bau ke dalam sistem logis: Ada jutaan reseptor bau di hidung kita, yang terdiri dari ratusan subtipe berbeda, masing-masing dibentuk untuk mendeteksi fitur molekuler tertentu. Otak kita berpotensi merasakan jutaan bau di mana molekul-molekul tunggal ini bercampur dan bercampur dengan intensitas yang berbeda-beda. Oleh karena itu, memetakan informasi ini menjadi tantangan. Tetapi Sobel dan rekan-rekannya, yang dipimpin oleh mahasiswa pascasarjana Aharon Ravia dan Dr. Kobi Snitz, menemukan bahwa bau tidak sedap. Mereka mencapai kesimpulan ini dengan mengadopsi konsep Bell – yaitu untuk mendeskripsikan bukan bau itu sendiri, melainkan hubungan antara bau seperti yang dirasakan.

Dalam serangkaian eksperimen, tim tersebut memberikan pasangan bau kepada para peserta sukarelawan dan meminta mereka untuk menilai bau tersebut berdasarkan seberapa mirip keduanya satu sama lain, memeringkat pasangan tersebut pada skala kemiripan mulai dari “identik” hingga “sangat berbeda”. Dalam percobaan awal, tim menciptakan 14 campuran aromatik, masing-masing terbuat dari sekitar 10 komponen molekuler, dan mempresentasikannya dua sekaligus kepada hampir 200 sukarelawan, sehingga pada akhir percobaan setiap sukarelawan telah mengevaluasi 95 pasangan.

Untuk menerjemahkan database yang dihasilkan dari ribuan peringkat kesamaan persepsi yang dilaporkan ke dalam tata letak yang berguna, tim menyempurnakan ukuran fisikokimia yang telah mereka kembangkan sebelumnya. Dalam perhitungan ini, setiap bau diwakili oleh satu vektor yang menggabungkan 21 ukuran fisik (polaritas, berat molekul, dll.). Untuk membandingkan dua odoran, masing-masing diwakili oleh sebuah vektor, sudut antara vektor diambil untuk mencerminkan kesamaan persepsi di antara keduanya. Sepasang bau dengan jarak sudut rendah di antara keduanya diperkirakan serupa, sedangkan bau dengan jarak sudut tinggi di antara keduanya diprediksi berbeda.

Untuk menguji model ini, tim pertama-tama menerapkannya pada data yang dikumpulkan oleh orang lain, terutama studi besar tentang diskriminasi bau oleh Bushdid dan rekannya dari lab Prof Leslie Vosshall di Rockefeller Institute di New York. Tim Weizmann menemukan bahwa model dan pengukuran mereka secara akurat memprediksi hasil Bushdid: Bau dengan jarak sudut rendah sulit dibedakan; bau dengan jarak sudut tinggi di antara mereka mudah untuk dibedakan. Didorong oleh model yang secara akurat memprediksi data yang dikumpulkan oleh orang lain, tim terus menguji diri mereka sendiri.

Tim meramu aroma baru dan mengundang sekelompok sukarelawan baru untuk mencium baunya, sekali lagi menggunakan metode mereka untuk memprediksi bagaimana kelompok peserta ini menilai pasangan – pada 14 campuran baru dan kemudian, pada percobaan berikutnya, 100 campuran. Modelnya berkinerja sangat baik. Faktanya, hasilnya sama dengan hasil untuk persepsi warna – informasi sensorik yang didasarkan pada parameter yang ditentukan dengan baik. Ini sangat mengejutkan mengingat setiap individu kemungkinan memiliki komplemen unik dari subtipe reseptor penciuman, yang dapat bervariasi sebanyak 30% di seluruh individu.

Karena “peta bau”, atau “metrik” memprediksi kemiripan dua bau mana pun, ini juga dapat digunakan untuk memprediksi bagaimana suatu bau pada akhirnya akan tercium. Misalnya, bau baru apa pun yang berada dalam 0,05 radian atau kurang dari pisang akan berbau persis seperti pisang. Saat bau baru semakin menjauh dari pisang, baunya akan berbau pisang, dan setelah jarak tertentu, bau tersebut akan berhenti menyerupai pisang.

Tim tersebut sekarang sedang mengembangkan alat berbasis web. Perangkat alat ini tidak hanya memprediksi bagaimana bau baru akan tercium, tetapi juga dapat membuat bau sesuai rancangannya. Misalnya, seseorang dapat mengambil parfum apa pun dengan satu set bahan yang diketahui, dan menggunakan peta dan metrik, menghasilkan parfum baru tanpa komponen yang sama dengan parfum asli, tetapi dengan bau yang persis sama. Kreasi dalam penglihatan warna semacam itu, yaitu komposisi spektral yang tidak tumpang tindih yang menghasilkan warna persepsi yang sama, disebut metamers warna, dan di sini tim menghasilkan metamers olfaktorius.

Temuan studi ini merupakan langkah signifikan untuk mewujudkan visi Prof.David Harel dari Departemen Komputer dan Matematika Terapan, yang juga menjabat sebagai Wakil Presiden Akademi Ilmu Pengetahuan dan Humaniora Israel dan merupakan salah satu penulis studi ini: Mengaktifkan komputer untuk mendigitalkan dan mereproduksi bau. Selain itu, tentu saja, untuk dapat menambahkan aroma bunga atau laut yang realistis pada foto liburan Anda di media sosial, memberikan kemampuan komputer untuk menginterpretasikan bau seperti yang dilakukan manusia dapat berdampak pada pemantauan lingkungan dan industri biomedis dan makanan. , untuk beberapa nama. Namun, ahli parfum Christophe Laudamiel, yang juga salah satu penulis studi tersebut, menyatakan bahwa dia belum terlalu peduli dengan profesinya.

Sobel menyimpulkan: “100 tahun yang lalu, Alexander Graham Bell mengajukan sebuah tantangan. Kami sekarang telah menjawabnya: Jarak antara mawar dan violet adalah 0,202 radian (keduanya hampir sama), jarak antara violet dan asafoetida adalah 0,5 radian (jaraknya sangat berbeda), dan perbedaan antara mawar dan asafoetida adalah 0,565 radian (bahkan lebih berbeda). Kami telah mengubah persepsi bau menjadi angka, dan ini seharusnya memajukan ilmu tentang bau. “

Dipersembahkan Oleh : Lapak Judi

Baca Juga : Data Sidney