هوش مصنوعی و بو: الگوریتمی با قابلیت بویایی از شرکت اینتل
تراشه Loihi
شرکت آی‌تی چندملیتی اینتل سال ۲۰۱۷ از اولین تراشه رایانه‌ای نورومورفیک خود پرده‌برداری کرد.
اینتل این تراشه را که Loihi نام دارد «نسل آینده AI که قادرست اصول رایانش مغزهای بیولوژیکی را برای معماری‌های رایانه‌ای اعمال کند» توصیف کرد. تحقیقات رایانش نورومورفیک ساختار عصبی مغز انسان را منعکس میکنند: این تحقیقات به دنبال اجرای پردازش‌های واقعی مغزی بر روی سیلیکون‌اند.
اکنون، این شرکت تحقیقات جدیدی راجع به الگوریتمی با قابلیت بویایی منتشر کرده است!
محققان اینتل در زمینه نوروموفولوژی، در کنار محققان دانشگاه کورنل، یک الگوریتم ریاضی ساختند که سیستم‌های بویایی مشاهده شده در پستانداران را که عامل یادگیری و شناسایی بوها هستند، تقلید میکند.این الگوریتم سپس بر روی تراشه رایانه‌ای Loihi پیاده‌سازی شد.
پردازش‌های بویایی مغز
وبسایت مؤسسه ملی سلامت اتفاقی که در پردازش‌های بویایی مغز رخ می‌دهد به این صورت شرح می‌دهد:
توانایی بویایی ما انسان‌ها از سلول‌های بویایی ویژه ناشی می‌شود که نورون‌های حس بویایی نام دارند و در بافت کوچکی در بالای بینی قرار دارند. این سلول‌ها مستقیماً به مغز متصل‌اند. هر نورون بویایی یک گیرنده بو دارد. مولکول‌ها میکروسکوپی که توسط مواد اطرافمان منتشر می‌شوند (چه بوی قهوه باشد یا بوی درخت کاج) این گیرنده‌ها را تحریک میکنند. زمانی که نورون‌ها مولکول‌ها را شناسایی میکنند، پیام‌هایی برای مغزتان می‌فرستند که بو را شناسایی میکند. در محیط پیرامونمان، بوهای موجود بیشتر از گیرنده‌های بو هستند، و هر مولکولی می‌تواند ترکیبی از گیرنده‌ها را تحریک کند و بازنمایی منحصربفردی را در مغز ایجاد کند. مغز این بازنمایی‌ها را به صورت یک بوی خاص ثبت میکند.
بوها از دو مسیر به نورون‌های حسی می‌رسند. مسیر اول سوراخ‌های بینی است. اما مسیر دوم کانالی است که سقف گلو را به بینی متصل میکند. وقتی غذایی را می‌جوید بوهایی آزاد میکند که از طریق کانال ثانویه به نورون‌های حس بویایی دسترسی پیدا میکنند. اگر این کانال مسدود شود، مثلاً موقعی که بینی‌تان در اثر سرماخوردگی یا آنفلونزا می‌گیرد، بوها نمی‌توانند به سلول‌های حسی که توسط آنها تحریک می‌شوند، برسند. در نتیجه، نمی‌توانید کاملاً از طعم غذا لذت ببرید. بدین طریق، حس‌های بویایی و چشایی ارتباط تنگاتنگی با هم دارند.
هوش مصنوعی و یادگیری تشخیص دقیق‌تر بوها!اهمیت وجود نورون های حسی بویایی
بدون وجود نورون‌های حسی بویایی، طعم‌های آشنایی مانند طعم شکلات یا پرتغال به سختی قابل تشخیص‌اند. بدون بو، غذاها غالباً بی‌مزه حس می‌شوند و طعم کمی دارند یا بدون طعم‌اند. برخی افرادی که به دلیل از دست دادن حس چشایی‌شان پیش پزشک می‌روند، وقتی می‌فهمند که به جای حس چشایی، حس بویایی‌شان را از دست داده‌اند متعجب می‌شوند (منبع: وبسایت NIH).
ما علاوه بر بوییدن یک بوی خاص، تجربیاتی که قبلاً از یک بو داشته‌ایم نیز به حافظه‌مان می‌سپاریم و همواره اطلاعات جدید را پردازش می‌کنیم. این امر سبب می‌شود که بتوانیم تریلیون‌ها بوی متفاوت را از هم تشخیص دهیم.
تراشه شرکت اینتل هنوز به این قابلیت نرسیده است که تمام این کار را انجام دهد، بلکه، در حقیقت، تیم رایانش نورومورفیک کارشان را با ۱۰ بوی متفاوت شروع کردند.
نابیل امام، متخصص ارشد تحقیقات اینتل، در وبسایت این شرکت شرح می‌دهد که چطور «مجموعه داده‌ای متشکل از فعالیت ۷۲ حسگر شیمیایی را در پاسخ به ۱۰ مواد گازی (بو) در حال انتشار در تونل باد را استخراج کردند. سپس، پاسخ حسگرها به هر یک از بوها به تراشه Loihi ارسال می‌شد که در آن مدارهای سیلیکونی شبیه مدار مغزی اصلی حس بویایی ساخته شده بودند.
این تراشه به‌سرعت بازنمایی‌های عصبی هر یک از ۱۰ بو از جمله بوی استون، آمونیاک و متان را فرا می‌گرفت، و حتی زمانی که تداخل‌گرهای قوی وجود داشتند بوها را شناسایی می‌کرد. حسگرهای دود و کربن مونوکسیدی که در خانه‌تان استفاده می‌کنید به حسگرهایی مجهز شده‌اند تا بوها را تشخیص دهند، اما نمی‌توانند آنها از هم جدا کنند؛ این دستگاه‌ها وقتی مولکول‌های مضر درون هوا را تشخیص می‌دهند بوق می‌زنند، ولی نمی‌توانند آنها را به شکلی هوشمند دسته‌بندی کنند.»
مصارف کاربردی تراشه
یکی از مصارف کاربردی این فناوری جدید در روبات‌های مجهز به تراشه‌های نورومورفیک برای پایش زیست‌محیطی و آشکارسازی مواد خطرناک، یا کنترل کیفیت در کارخانجات است. از این تراشه‌ها می‌توان برای تشخیص‌های پزشکی بهره گرفت در مواردی که بیماری بوهای خاصی را ساطع میکند.
نمونهٔ دیگر از مصارف آن در روبات‌های مجهز به نورومورفیک است که مواد خطرناک را در ایستگاه‌های کنترل امنیت فرودگاه شناسایی میکنند.
تاثیر این فناوری بر روی صنعت عطرسازی
اما پیامدی که این پیشرفت برای صنعت عطرسازی دارد جالب توجه است: مثلاً، یافتن جایگزین‌های دقیق برای مواد بودار ممنوع، یا نزدیکتر کردن فرمولاسیون‌های جدید عطرها به عطر اصلی و اورجینال. می‌توانید نظراتتان را دربارهٔ نحوهٔ استفاده از فناوری جدید در دنیای محبوب عطرها با ما در میان بگذارید.
منبع : Intel Newsroom, ZDNet, fragrantica ترجمه توسط عطرافشان
