Google-Forscher: Ihre Algorithmen können Gerüche anhand von Molekülstrukturen identifizieren

Google-Forscher: Ihre Algorithmen können Gerüche anhand von Molekülstrukturen identifizieren

New York, 28.10.2019

Seit Jahrzehnten haben Parfümeure und Wissenschaftler Mühe, die Beziehung zwischen der Struktur eines Moleküls und seinem Geruch vorherzusagen. Während Wissenschaftler eine Wellenlänge des Lichts betrachten und identifizieren können, welche Farbe es hat, können Wissenschaftler bei Gerüchen nicht einfach ein Molekül betrachten und dessen Geruch identifizieren.

Forscher vom Google Brain Team hoffen, dass AI dies ändern könnte. In einem auf Arxiv veröffentlichten Artikel erklären sie, wie sie KI trainieren, um Gerüche zu erkennen. Die Forscher erstellten einen Datensatz mit fast 5.000 Molekülen, die von Parfümeuren identifiziert wurden und die die Moleküle mit Beschreibungen von „butterartig“ bis „tropisch“ und „unkrautig“ kennzeichneten. Das Team verwendete ungefähr zwei Drittel des Datensatzes, um seine KI (ein graphisches neuronales Netzwerk oder GNN) zu trainieren, um Moleküle mit den Deskriptoren zu assoziieren, die sie häufig erhalten. Die Forscher nutzten dann die restlichen Düfte, um die KI zu testen – und sie bestand. Die Algorithmen konnten die Gerüche der Moleküle anhand ihrer Strukturen vorhersagen.

Es gibt jedoch einige Einschränkungen, die die Geruchswissenschaft so schwierig machen. Für den Anfang können zwei Personen den gleichen Duft unterschiedlich beschreiben, zum Beispiel „holzig“ oder „erdig“. Manchmal haben Moleküle die gleichen Atome und Bindungen, aber sie sind spiegelbildlich angeordnet und haben völlig unterschiedliche Gerüche. Diese werden als chirale Paare bezeichnet. Kümmel und grüne Minze sind nur ein Beispiel. Noch komplizierter wird es, wenn man Düfte kombiniert.

Dennoch glauben die Google-Forscher, dass das Training der KI, um bestimmte Moleküle mit ihren Düften in Verbindung zu bringen, ein wichtiger erster Schritt ist. Dies könnte Auswirkungen auf die Chemie, unser Verständnis der menschlichen Ernährung, die sensorischen Neurowissenschaften und die Herstellung synthetischer Duftstoffe haben.

Google ist nicht allein. Bei einer KI-Ausstellung im Londoner Barbican Centre verwendeten die Wissenschaftler maschinelles Lernen, um den Geruch einer ausgestorbenen Blume nachzubilden. In Russland wird AI verwendet, um potenziell tödliche Gasmischungen aufzuspüren, und IBM experimentiert mit AI-generierten Parfums. Einige Forscher haben sogar damit gespielt, unseren Geruchssinn zu nutzen, um neu zu überdenken, wie wir Algorithmen für maschinelles Lernen entwerfen.