Fot. Getty Images
Naukowcy zaczęli rozumieć, jak ludzki mózg orientuje się w różnorodności zapachów — i jak można nauczyć się tej umiejętności sztuczna inteligencja
Ludzka percepcja powstało w procesie ewolucji, a to znaczy, że ono wcale nie musi odzwierciedlać głębokie prawa świata fizycznego. Przed nim stała inne zadanie: organizowanie zewnętrzne bodźce dla naszej wygody. Czasami, co prawda, są niesamowite zbiegi okoliczności: postrzeganie kolorów sprowadza się do prostych fizycznych wartości częstotliwości elektromagnetyczne drgania i jasności. Wszystko mnóstwo wizualnych danych można organizować na dwuwymiarowej płaszczyźnie: od lewej do prawej kolory tęczy, od góry do dołu ciemniej-jaśniej, jak na palecie Photoshop. Dźwięki opisano zestaw częstotliwości i amplitudy. Ale z gustami się coraz trudniejsze: ludzkie kategorii słodkiego, kwaśnego, słonego i gorzkiego bardzo arbitralne i nie pasują do żadnej fundamentalnej chemii.
W tym sensie najbardziej poważny problem stanowi węch: jeśli smak można jeszcze określić współrzędne w четырехмерном (według niektórych danych — pięć lub шестимерном) przestrzeni, w zapachach do niedawna w ogóle nie było żadnego porządku. To zadanie i próbowała rozwiązać Tatiana Шарпи z Салковского instytutu, w Kalifornii, i jej koledzy. W oparciu o ich pracy jest bardzo zaskakujący matematyka, wgląd w której pracownicy mogą czerpać z niedawnego artykułu profesora Шарпи. Jednak nowy artykuł, wydana w tym tygodniu w “Science”, że ma do czynienia nie z matematycznymi zjawiskami, a z wyraźnym stosować zadaniem. Jednak tytuł artykułu brzmi: “Гиперболическая geometria przestrzeni węchu”.
To nie pierwsza próba usystematyzowania zapachy, jednak większość dotychczasowych prób bazują na tym, aby uchwycić ogólne prawidłowości w strukturze substancji chemicznych, charakteryzujących się tymi lub innymi cechami smaku. Próby te w większości nie przyniosły zauważalną osiągnięć. Kalifornijskie naukowcy podeszli do sprawy inaczej: zaczęli grupować zapachy w zależności od tego, jak często te lub inne pachnące związki występują razem w składzie naturalnych zapachów. Odległość między punktami w przestrzeni, musi być proporcjonalna do częstotliwości wspólnego wystąpienia. Stopniowo z tych położonych blisko siebie punktów zbiera się cała mapa, i wtedy mamy możliwość spojrzeć na okolicę z lotu ptaka, widząc całą panoramę.
Jeśli podobną procedurę przeprowadzić z różnymi punktami na powierzchni Ziemi, można się spodziewać niespodzianka: zaczynałem od płaskich kart, ale w końcu pracy, przed tobą pojawi się powierzchnię sfery, ponieważ Ziemia jest okrągła. Coś podobnego widziałam i Tatiana Шарпи z jego magistrant / magistrantka Zhou Юаньшеном: przestrzeń zapachów, które otrzymali, okazało się гиперболическим (czyli выгнутым w postaci siodła, jak powierzchnia ziemniaczanego чипса). Jeszcze bardziej zaskakujące, że miejsce to było tylko trójwymiarowym — to przy tym, że w subiektywnych opisach zapachów uczestniczyła setka różnych parametrów, a w tablicy wstępnych danych, opisujących naturalne pachnące mieszanki, było ponad 50 pomiarów.
Ponieważ przestrzeń zapachów zbierało się stopniowo od punktu do punktu, nie było łatwo odpowiedzieć na pytanie, co jest zgodne trzech osiach współrzędnych. Jakieś pomysły na ten temat wśród badaczy istnieje: tak, w tym miejscu na pewno jest kierunek, маркирующее różnica “miłych” i “nieprzyjemnych” zapachów. Wyróżnia się również przednia substancji z różną lotność i oś kwasowości. Nie jest wykluczone, że uda się podnieść i bardziej naturalne ustawienia. Pamiętajmy jednak, że w naszym четырехмерном przestrzeni smaków na osiach odłożone stężenie cukrów, ph, siła jonowa roztworu i obecność niebezpiecznych związków — czyli zestaw jest również bardzo dowolny.
Praca kalifornijskich matematyków-takich neurobiologów pomaga zrozumieć, jak ludzka świadomość może organizować zapachy i, jeśli spojrzeć szerzej, wszelkie dowolne zestawy danych. Nie mniej ważny i praktyczny aspekt: zidentyfikowane wzory mogą być wykorzystane do tego, aby nauczyć tej nauce komputery. Wprowadzenie do sztucznej inteligencji ludzkiej prezentacją o zapachach do niedawna było niemożliwe, ponieważ naukowcy nie mogli znaleźć w naszych wrażeniach węchowych żadnych ogólnych prawidłowości. Praca Tatiany Шарпи i jej kolegów otwiera możliwości do tego, aby w przyszłości AI mógł analizować dane chemicznych czujników i powiedzieć rozmówcy-człowieka, że czuje zapach gorącego chleba lub świeży zapach morza. Istota, która na to się stanie, nam, być może, łatwiej będzie rozmawiać na równych prawach.