闻香识玫瑰：人工智能的灵敏嗅觉

文/杨先碧

如果有人蒙上我们的眼睛，并递上来一束鲜花，我们可以闻到诱人的芳香，却有可能说不出花的名字。睁开眼一看，原来是束玫瑰。那么，人工智能能不能根据香味识别出玫瑰呢？

人工智能的嗅觉比人鼻更灵敏

美国加州大学河滨分校的研究人员利用机器学习来破解化学物质的气味。这是美国国家科学基金会资助的一项科学研究，在食品、香料和香料行业有着潜在的应用。

参与这一项目的科学家阿南达桑卡·雷伊说：“在日常用品中，一些散发香味的物质可能有毒或有刺激性。我们要寻找更安全、更天然或更温和的物质来代替它们。现在，我们可以使用人工智能来预测天然或人工化学物质的气味。”

或许有人说，我们可以请人去闻啊！但是，与人工智能相比，人的效率和精确度实在太低。人工智能每分钟可以筛选数百种化学物质，而且能给出相对精确的气味参数，而鼻子最灵敏的人也远远无法与之相比。况且，让人去闻各种各样安全性不确定的气味，也可能会对其造成伤害。

供图/锐景创意

机器嗅觉系统

人类嗅觉系统

如何让人工智能闻到气味？

人为什么可以闻到物质的气味？这是因为人的鼻子中有500万个嗅觉细胞，这些细胞组成约400个气味感受器。当某种物质的挥发性分子刺激气味感受器时，这些感受器会被激活，人就可以感觉到这种物质的气味。要揭开嗅觉的奥秘，就要弄清楚不同的气味对应着什么样的感受器。目前，生理学家已经充分理解了人类嗅觉的原理。

加州大学河滨分校的研究小组采用了仿生学的研究方法，在人类嗅觉原理的基础上，利用信息学和机器学习的研究成果来建立人工智能嗅觉模型。研究人员首先开发了一种智能程序，可以让机器学习人类气味感受器的运作方法。

然后，他们为人工智能嗅觉安排了约100万种化学物质进行气味测试，并不断地调整参数，直到人工智能嗅觉可以进行精确化的测量。在最近的一次测试中，人工智能嗅觉可以闻出玫瑰的香味，而且还能根据香味的细微差异来判断玫瑰的品种。当园艺科学家今后开发出新的花卉品种后，香味指标就可以靠人工智能的测试来提供。

预测新物质的气味

人工智能嗅觉除了对已有物质的气味进行筛选外，更重要的是能预测新物质的气味。也就是说，一个物质没有合成出来或没有被发现之前，我们是不可能确切了解它是什么气味的。但是，人工智能嗅觉就可以根据嗅觉数据库中已有的各种参数来预测新物质的气味。

比如，某公司希望开发一种特殊气味的香水，研究人员在实验室模拟后，提出100种新物质可以作为候选香味成分。人工智能嗅觉对这些尚未合成出来的新物质进行筛选，最终可以找到适合制造香水的新物质。

对化学物质气味的人工智能化预测，创造了一种新的科学方法，这对化学家和轻工业新品开发者来说都有很大的帮助。他们开发出新的化学物质或产品后，可以用人工智能嗅觉来确定这些物质是否可以用于食品、香料或其他相关行业。

此外，人工智能嗅觉还可以测试多种化学物质按照一定配比组合后所产生的气味。因此，人工智能嗅觉为科学家提供了一个广泛的气味“调色板”，可以据此调配出各种功用的气味。比如，科学家正在利用这种方法开发一种驱蚊剂，它会让蚊子避之不及，但是对人类来说无味无害。

让机器人闻到气味

要想让机器人更像人类，那就要让机器人获得人类的多种感觉，其中视觉、听觉、触觉、味觉和嗅觉是最基本的5种感觉。目前，机器人的听觉和视觉基本上没有问题了，而要求更精细的触觉、味觉和嗅觉还和人类差得很远。科学家开发出来的人工智能嗅觉可以作为智能程序安装在智能气味检测仪中，也可以安装到机器人体内。因此，如果有需要的话，未来的机器人是可以闻到各种气味的。

如果机器人拥有嗅觉，它可以应用在多个领域。在日常生活中，它可以更好地帮助人们烹饪香气扑鼻的美食，帮助人们挑选更合适的日用品，让人们远离危险的区域；在反恐安检领域中，它也可以大显身手，帮助特警发现隐藏的爆炸物，因为爆炸物会散发出有特殊气味的分子；在刑警侦探领域，机器人可以闻味追踪逃犯，它可能比警犬更有效；在防灾减灾领域，它可以追踪有害气体的来源，比如可以帮助人们发现煤气管道泄漏的位置……