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    AI可以識(shí)別香氣了 利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)讓你“看見(jiàn)”氣味

    2023年09月06日 15:24:01   來(lái)源:站長(zhǎng)之家

      要點(diǎn):

      利用圖神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建立了分子結(jié)構(gòu)與氣味描述之間的首個(gè)映射

      該模型可以根據(jù)分子的化學(xué)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)氣味描述

      這可能是實(shí)現(xiàn)氣味數(shù)字化的重要一步,但要落實(shí)共享氣味等可能性還需更多工作

      近日,研究人員利用一種稱(chēng)為圖神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的深度學(xué)習(xí)算法,建立了一種模型,能夠?qū)⒒衔锏慕Y(jié)構(gòu)映射到氣味描述。該模型已成功預(yù)測(cè)人類(lèi)小組如何描述新的氣味,最終實(shí)現(xiàn)氣味的數(shù)字化。這項(xiàng)工作發(fā)表在8月31日的《科學(xué)》雜志上。

      具體來(lái)說(shuō),研究人員使用了一種特定類(lèi)型的圖神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),即消息傳遞神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。它在一個(gè)香料行業(yè)數(shù)據(jù)集上進(jìn)行訓(xùn)練,該數(shù)據(jù)集包含超過(guò)5000種分子,其結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換為圖形,并標(biāo)記了專(zhuān)業(yè)的氣味筆記。研究小組的一部分人員在這項(xiàng)工作開(kāi)始時(shí)就在谷歌工作,其中一些人則在2023年1月成立了一家衍生公司Osmo,由Alphabet的風(fēng)險(xiǎn)投資部門(mén)Google Ventures支持。

      研究人員認(rèn)為,圖神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的預(yù)測(cè)能力使得他們能夠完成這項(xiàng)工作。該模型產(chǎn)生了一個(gè)空間表示,顯示不同分子的氣味描述符的相似性。該模型包含超過(guò)250個(gè)維度,比色彩的類(lèi)似表示更為復(fù)雜。僅給定一種新分子的化學(xué)結(jié)構(gòu)圖形式,該模型就可以將其放置在映射中,從本質(zhì)上預(yù)測(cè)氣味可能的描述方式。研究人員稱(chēng)之為主要?dú)馕队成,這在嗅覺(jué)感官方面是前所未有的。

      為了驗(yàn)證模型的性能,將400種新分子的評(píng)估與一個(gè)15人小組的評(píng)級(jí)進(jìn)行了比較,該小組經(jīng)過(guò)訓(xùn)練,可以識(shí)別55種氣味標(biāo)簽。模型的表現(xiàn)不是完美的,但53%的時(shí)間內(nèi),模型比中位小組成員更接近平均小組評(píng)估。換句話(huà)說(shuō),用模型替換一個(gè)小組成員可以改進(jìn)組描述。

      盡管取得了進(jìn)展,但研究人員也意識(shí)到嗅覺(jué)的主觀性和個(gè)體差異。此外,氣味強(qiáng)度、多種基本氣味分子的混合物和濃度、沒(méi)有給定分子結(jié)構(gòu)的真實(shí)世界氣味的數(shù)字化、提高描述能力等方面還需要進(jìn)一步研究。

      總的來(lái)說(shuō),這項(xiàng)工作代表了一個(gè)重要的里程碑,首次建立了從化學(xué)結(jié)構(gòu)到氣味描述的映射。它為開(kāi)發(fā)新的生產(chǎn)或分析氣味的方式打下基礎(chǔ),可能導(dǎo)致各種新產(chǎn)品和技術(shù)的出現(xiàn),例如醫(yī)療測(cè)試、治療或假肢。但是,要實(shí)現(xiàn)像通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)共享氣味這樣的可能性,還需要做更多工作。

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