Wissenschaftler haben lange darüber gestritten, wie genau die Rezeptoren des menschlichen Körpers es uns ermöglichen, eine Vielzahl von Gerüchen wahrzunehmen und ihnen die eine oder andere Beschreibung zu geben. Um dieses Problem zu lösen, wurden Ingenieurteams auf der ganzen Welt gebeten, eine KI zu entwickeln, die sowohl Gerüche als auch Menschen wahrnehmen kann.
Die Vorhersage von Farben ist nicht so schwierig: Wenn beispielsweise eine Lichtwelle 510 nm erreicht, werden die meisten Leute sagen, dass sie grün ist. Es ist jedoch viel schwieriger herauszufinden, wie ein bestimmtes Molekül riecht. 22 Wissenschaftlerteams haben eine Reihe von Algorithmen entwickelt, mit denen die Gerüche verschiedener Moleküle anhand ihrer chemischen Struktur vorhergesagt werden können. Das gesamte Spektrum der praktischen Anwendungen des Programms muss noch festgelegt werden, aber die Entwickler hoffen, dass es vor allem Parfümeuren, Apothekern und Lebensmittelarbeitern helfen wird, neue, einzigartige Geruchskombinationen zu entwickeln.
Die Arbeit begann mit einer kürzlich von Leslie Vosshall und Kollegen an der Rockefeller University in New York durchgeführten Studie, in der 49 Freiwillige gebeten wurden, 467 Gerüche zu erraten. Für jedes von ihnen wurde ein Vergleichssystem mit 19 Grundmustern entwickelt: Die Probanden sagten, ob der Geruch Fisch oder Knoblauch ähnlich sei, bewerteten die Intensität und die individuelle Angenehmheit des Aromas. Als Ergebnis wurde ein Katalog mit mehr als einer Million Zellen erstellt, die bestimmte Geruchsmoleküle charakterisieren.
Als der Computerbiologe Pablo Meyer davon erfuhr, sah er die Studie sofort als Gelegenheit, zu testen, ob ein Computersystem vorhersagen kann, wie Menschen Gerüche beurteilen würden. Trotz der Tatsache, dass Forscher etwa 400 Geruchsrezeptoren im menschlichen Körper entdeckt haben, bleibt es Wissenschaftlern ein Rätsel, wie genau sie zusammenarbeiten, damit eine Person selbst subtile Geruchsschattierungen unterscheiden kann. 2015 starteten Meyer und seine Kollegen die DREAM Olfaction Prediction Challenge. Die Teilnehmer des Wettbewerbs erhielten die gleichen Bewertungstabellen von Freiwilligen, die Gerüche beschreiben, sowie die chemische Struktur der Moleküle, die sie produzieren. Zusätzlich stellte der Teilnehmer eine Datenbank mit 4800 Beschreibungen für jedes einzelne Molekül zur Verfügung - seine Atome, ihre gegenseitige Anordnung, allgemeine Geometrie,Am Ende waren es rund 2 Millionen Datenpunkte. Schließlich sollten die Daten verwendet werden, um Computerprogramme zu trainieren, um Gerüche basierend auf Strukturinformationen zu erkennen.
An dem Wettbewerb nahmen 22 Teams aus der ganzen Welt teil, und obwohl sich viele gut geschlagen haben, sind zwei Teams hervorzuheben. Das Michigan-Team unter der Leitung von Ian Phan Guang war am besten in der Vorhersage von Gerüchen für einzelne Gegenstände. Ein anderes Team der Universität von Arizona unter der Leitung von Richard Guerkin trainierte das Programm am besten für die durchschnittliche Geruchsbewertung in der gesamten Probe. Meyer berichtet dies in einem Artikel, der in der Zeitschrift Science veröffentlicht wurde.
Natürlich stehen viele Wissenschaftler den Entwicklungen skeptisch gegenüber und sagen, dass die geleistete Arbeit, obwohl sie einen bedeutenden Beitrag zur Wissenschaft leistet, immer noch eine eher primitive Auswahl ist und 19 beschreibende Elemente für das gesamte Spektrum der Gerüche in der Natur eindeutig sehr, sehr wenige sind. Alternative Studien mit Freiwilligen verwendeten 80 oder mehr dieser Kriterien, um verschiedene Gerüche verbal zu bewerten. Es ist unklar, ob der vorhandene Algorithmus die Geruchsbewertung korrekt vorhersagen kann, wenn er mit einer solchen Reihe von Informationen umgehen muss. Daher bleibt die Wahrnehmung von Gerüchen heute sowohl für Ärzte als auch für Ingenieure ein Rätsel.
