De Moléculas a Recuerdos: Comienza la Era de la Teleportación de Aromas

¿Puedes imaginar enviar ese hermoso aroma que percibiste en una caminata tan fácilmente como una canción o una foto a tu amigo o familia?

Bueno, ahora puedes porque la digitalización lo ha hecho posible. Así es. Al igual que todas las demás partes de tu vida, ¡el aroma también se está digitalizando!

Digitalizar el olor, también conocido como olfacción digital, es el proceso de capturar, transmitir y recrear aromas usando sensores y software.

Al imitar cómo el cerebro humano identifica y diferencia los olores, la olfacción digital puede usarse para crear medios de aroma digital, desarrollar nuevos productos, detectar enfermedades, predecir moléculas y cultivar alimentos.

En comparación con las imágenes, el olor tiene un potencial mucho mayor para influir en los humanos. Después de todo, la estimulación olfativa desencadena más actividad cerebral que la estimulación visual.

A pesar de esto, la mayoría de los avances científicos se han centrado en la vista y el sonido. Hoy, los dispositivos inteligentes como teléfonos y portátiles ofrecen a casi todos capacidades impresionantes integradas que se centran principalmente en el sonido y la luz. El aroma aún no ha recibido las mismas capacidades y avances tecnológicos porque, entre otras cosas, es personal.

La región olfativa del cerebro está directamente conectada al hipocampo, que está vinculado a la memoria y la cognición, y al área responsable de procesar la emoción (amígdala). Como resultado, el aroma tiene la poderosa capacidad de desencadenar un recuerdo específico.

Pero lo más importante, es extremadamente complejo. Existen alrededor de 1 000 genes para receptores de olor, que codifican un número equivalente de tipos de receptores olfatorios.

Curiosamente, hay tres tipos conocidos de fotorreceptores en el ojo, mientras que los receptores olfatorios están distribuidos en 6 millones de células nerviosas sensoriales especializadas que residen en la parte superior de la nariz.

Es precisamente esta complejidad del olor la que permite a nuestras narices detectar la enfermedad de Parkinson. Mientras tanto, animales como perros y abejas tienen un sentido del olfato tan profundo que pueden incluso olfatear cáncer y Alzheimer. Sin embargo, la misma complejidad es la razón por la que comprendemos tan poco el sistema olfativo.

Sin embargo, las cosas están cambiando a medida que los aromas se digitalizan.

Charting the Invisible: Building a Digital Map of Smell

Intentar comprender el olor ha sido una tarea de larga data, pero hasta ahora ha sido bastante limitada.

Sin embargo, los avances tecnológicos han llevado a un enfoque creciente, resultando en la creación de la Digital Olfaction Society (DOS). Su objetivo es crear dispositivos que registren olores, los conviertan en datos digitales, los transmitan y, finalmente, los recreen en diferentes partes del mundo.

Actualmente, DOS lidera un proyecto global para capturar y archivar los aromas de diversos lugares con el fin de preservar la cultura. Para ello, el grupo está invitando a expertos de todo el mundo a digitalizar los aromas de sus áreas locales, los cuales serán reconstituidos por un equipo dedicado en Tokio.

Hace un par de años, investigadores de la Universidad de Kyushu en Japón, en colaboración con la Universidad de Tokio, también desarrollaron un sensor olfativo llamado “nariz artificial”, que podía identificar a individuos analizando los compuestos en su aliento. Construida con una matriz de sensor de 16 canales, la “nariz artificial” logró autenticar biométricamente con una precisión promedio superior al 97 %.

Ahora, Osmo está teleportando con éxito aromas de una parte del mundo a otra. Un actor principal en este campo, Osmo, está usando la tecnología de IA de Google Cloud para digitalizar el olor con el fin de “dar a todos una oportunidad de una vida mejor”.

Osmo imagina una nueva era en la que las computadoras podrán generar olores al igual que generan imágenes y sonidos.

En una entrevista con CNBC hace un par de meses, el cofundador y CEO de Osmo, Alex Wiltschko, compartió su obsesión con el olor, diciendo:

“Ha sido mi pasión intentar entender el olor. Es este sentido emocional muy poderoso, sin embargo sabemos tan poco al respecto.”

Wiltschko, quien estudió neurociencia en la Universidad de Michigan y neurociencia olfativa específicamente en Harvard, inició Osmo como un proyecto de investigación en Google (GOOGL ) antes de lanzarlo como startup en 2022 con un apoyo de 60 millones USD de Google Ventures y Lux Capital. A finales del año pasado, la Fundación Bill & Melinda Gates también otorgó a Osmo una subvención de 3,5 millones USD, sumándose a su inversión de capital de 5 millones USD.

En Google Research, Wiltschko trabajó validando la investigación de olfacción digital en el equipo Brain.

Allí, el enfoque estaba en usar Graph Neural Networks (GNN) para lograr un avance en la predicción del olor de una molécula a partir de su estructura. Se realizó investigación adicional para diseñar nuevas moléculas que no se habían olido antes y luego predecirlas con alta precisión. El equipo también creó moléculas que repelen mosquitos pero que olían muy potentes en pruebas humanas.

En 2022, Wiltschko, junto con Richard C. Gerkin, Google Research, escribió sobre el uso de mapas moleculares para entender el olor.

El equipo propuso mapas sensoriales para ayudar a medir un olor, que es producido por moléculas que flotan en el aire, luego entran en nuestras narices y se adhieren a los receptores sensoriales allí. Pero con miles de millones de moléculas capaces de producir un olor, es difícil averiguar exactamente qué moléculas producen qué olores.

Mientras que tenemos mapas para colores a través de la rueda de colores y usamos la frecuencia para mapear sonidos, no existen mapas útiles para el olor debido a la complejidad involucrada, como señalamos anteriormente.

Hace algunos años, antes de este blog, el equipo desarrolló el modelo GNN que exploró miles de ejemplos de moléculas distintas emparejadas con etiquetas de olor para aprender la relación entre la estructura de una molécula y la probabilidad de que tenga una etiqueta de olor.

Cada molécula se representó como un vector que expresa esa molécula en su olor. Sobre esa base, se introdujo un “Mapa Principal de Olor” (POM) para identificar la representación vectorial de cada molécula olorosa.

Haz clic aquí para aprender sobre un nuevo tipo de chip olfativo que puede simular el sentido natural del olfato.

A New Reality: Scent Teleportation is Finally Here

El año pasado, Wiltschko, CEO de Osmo, habló sobre el uso de la tecnología de IA de Google Cloud para abordar el desafío de mapear nuestro sentido del olfato y mejorar el bienestar humano.

En los últimos años, la tecnología artificial ha crecido sustancialmente en popularidad y uso. Según una encuesta de McKinsey, la adopción de IA aumentó a un asombroso 72 % en 2024, utilizándose cada vez más en más partes del negocio. PwC proyecta que la IA contribuirá con 15,7 billones USD a la economía global para 2030.

La IA simplemente no ha dejado ningún sector intacto, pero a diferencia de los chatbots de IA, que pueden entrenarse con datos de “todo internet”, una biblioteca digital similar de información sobre aromas no ha estado disponible.

Un avance en la olfacción mecánica llegó a través del DREAM Olfaction Prediction Challenge, organizado hace casi una década para que equipos de todo el mundo compartieran sus modelos de ML.

Desde entonces, este conjunto de datos ha crecido y ahora Osmo está usando IA para catalogar el mundo excepcionalmente amplio de los aromas. Se estima que hasta 40 mil millones de moléculas probablemente tengan olor, pero solo 100 millones de ellas son conocidas.

La startup utiliza soluciones de IA de Google Cloud para procesar esta inmensa cantidad de datos. Una de las soluciones incluye Vertex AI, que se usa para entrenar IA.

“Fue sobrehumano en su capacidad para predecir cómo olían las cosas.”

– Wiltschko

Una vez que los modelos de aprendizaje automático se construyen, entrenan y despliegan a gran escala, se ejecutan sobre una gran biblioteca de moléculas usando Dataflow y los resultados se almacenan en BigQuery y Bigtable.

Si bien el objetivo final es permitir que las computadoras hagan todo lo que nuestras narices pueden hacer —eventualmente ayudar a los profesionales médicos a detectar enfermedades—, a corto plazo Osmo quiere crear moléculas aromáticas sostenibles y más seguras para fragancias como perfumes, repelentes de insectos y detergentes.

El aroma en estos productos suele estar “diseñado por un número muy pequeño de empresas secretas”, y Wiltschko cree que su compañía “puede hacerlo mejor… construyendo ingredientes mejores y más seguros que no sean tóxicos… y que no irriten tu piel o tus ojos”.

Con eso, Osmo ha teleportado con éxito el aroma de una ciruela. Como explica el equipo, esto significa que Osmo ha enseñado a las computadoras a leer, mapear y escribir un aroma desde su forma original y luego recrear el olor o su esencia en otro lugar.

“Este desarrollo tiene enormes implicaciones en industrias como la de fragancias, salud, seguridad, agricultura y más”, señaló Osmo en su actualización en video.

Presentado a principios de este año, lo que se describe como “el proyecto más ambicioso de Osmo”, la Teleportación de Aromas se ha logrado con éxito en el laboratorio, anunció Osmo, detallando el proceso.

El primer intento exitoso involucró una simple rebanada de coco pero utilizó un enfoque novedoso, que no requiere intervención humana excepto en los niveles de entrada y salida. Este es el resultado de experimentos semanales realizados con software moderno e IA. El equipo señaló:

“(Desde que anunciamos por primera vez la teleportación de aromas), hemos logrado un progreso asombroso. Cada mes hacemos la Teleportación de Aromas un poco más rápida, un poco más automatizada y la desafiamos a transmitir olores más complejos.”

The Science Behind Scent Teleportation: How Does it Work?

El modo en que funciona la tecnología de teleportación de aromas es que, primero, el aroma seleccionado se introduce en una máquina llamada Cromatografía de Gases‑Espectrometría de Masas (GCMS), que es una técnica usada para identificar y analizar sustancias en una muestra.

Mientras que un líquido puede inyectarse directamente, el análisis de espacio de cabeza se usa para una muestra sólida, como una ciruela. Este análisis implica atrapar el aroma en el aire alrededor del objeto y luego absorberlo a través de un tubo.

El sistema GCMS reconoce los datos brutos y luego los envía a la nube, donde se muestran como una coordenada en su POM. Esta herramienta sofisticada impulsada por IA mapea los olores en un espacio multidimensional para ayudar a predecir cómo huele una combinación molecular específica y permite recreaciones más precisas.

La fórmula se transfiere al Robot de Formulación, que mezcla varios aromas para producir la muestra. Estas herramientas se ponen constantemente a prueba para ayudar a refinar los procesos.

En el último paso, el equipo comparó la muestra original y la copia con el objetivo de lograr un alto grado de similitud. El equipo busca recrear aromas que se alineen con sus familias de olor originales, y con cada prueba pudieron capturar mejor cada matiz inherente a los olores.

“Estamos haciendo algo que nadie ha logrado antes.”

– Osmo

El asunto es que algunas moléculas apenas se registran en los sensores, pero a pesar de su sutileza, tienen un impacto significativo en el aroma total.

Además, mover una pequeña cosa dentro de una molécula puede potencialmente cambiar su olor de rosas a huevos podridos. Luego está el problema de que algunas moléculas involucradas en aromas cotidianos siguen sin identificarse.

Con su proceso de recolección de datos, que está en curso, Osmo apunta a resolver algunos de estos problemas y encontrar nuevas formas de recrear moléculas.

El equipo ya ha creado el “banco de datos de aromas compatible con IA más grande del mundo”, necesario para entrenar algoritmos y refinar sus sentidos de aroma. Sin embargo, aún queda el desafío de hacer que todos estos datos sean utilizables, lo que requiere guía humana —un obstáculo que el equipo de Osmo espera superar pronto.

En el siguiente paso, Osmo abrirá demostraciones selectas al público para que puedan experimentar directamente la teleportación de aromas y revisar la tecnología de la startup y cuán eficaz es en reproducir el olor.

Con esto, la startup se acerca mucho más a unir al mundo de una de las maneras más esenciales, donde un hermoso aroma que percibes puede compartirse fácilmente con otra persona. Y luego, eventualmente, Osmo pretende que se detecten enfermedades mediante el olor, lo cual “no va a suceder este año ni pronto, pero estamos en camino”, dijo Wiltschko.

Companies Helping Advancing the Nascent Tech

Ahora, echemos un vistazo a las empresas que están trabajando en crear esta nueva experiencia virtual donde se pueden compartir los olores de perfumes y cafés a través de internet, de manera similar a cómo se publican sus fotos.

Actualmente, hay algunas startups innovadoras que están pionando nuevos enfoques para la tecnología de olor digital.

Aryballe es una que combina sensores bioquímicos, ML y óptica avanzada para recopilar, mostrar y analizar datos de olor. Sus soluciones de hardware se basan en la plataforma de fotónica de silicio de Aryballe, que detecta, registra y reconoce datos de olor. Aryballe también ofrece un sensor de olor de estado sólido llamado Core Sensor Module (CSM) que es sensible a miles de olores y puede integrarse en la arquitectura fluidica, mecánica y eléctrica de los clientes.

Aromyx es otra startup biotecnológica orientada al consumidor que mide el gusto y el olfato usando biología sintética y ciencia de datos. Recrear la biología de la nariz humana brinda información a sus clientes. Las empresas pueden usar el software y los programas de IA de Aromyx para desplegar sus datos en su nube integral para comparación, modelado, simulación e interpretación.

El Monell Chemical Senses Center, por su parte, es un instituto de investigación científica independiente sin fines de lucro que está desarrollando algoritmos de ML a gran escala para predecir la calidad del olor basado en la estructura molecular y, en última instancia, construir dispositivos en colaboración con socios comerciales para detectar, generar y compartir aromas. Su Proyecto AROMA está evaluando actualmente las mejores formas de diseñar un sistema universal de clasificación de olores.

Dado que la olfacción digital es un campo altamente especializado y naciente, no existen realmente empresas públicas que estén directamente involucradas en su desarrollo. Sin embargo, hay algunas que están avanzando en tecnologías relacionadas.

1. Thermo Fisher Scientific

La empresa con capitalización de mercado de 211 mil millones de dólares, Thermo Fisher Scientific (TMO ), cuyas acciones han subido un 3,95 % en lo que va del año y cotizan a 551,74 USD, puede contribuir a la olfacción digital a través de su sistema GCMS. Sus soluciones están diseñadas para adaptarse a cualquier flujo de trabajo de laboratorio.

La compañía tiene un EPS (TTM) de 15,95, un P/E (TTM) de 34,60 y un rendimiento de dividendos del 0,28 %. Para el tercer trimestre de 2024, reportó ingresos de 10,60 mil millones de dólares.

2. International Flavors & Fragrances

Esta empresa con capitalización de mercado de 23,59 mil millones de dólares trabaja principalmente en la creación de fragancias y sabores, pero también ha invertido en tecnologías de innovación de aromas como la creación de fragancias impulsada por IA y la percepción sensorial.

La compañía creó su herramienta de IA interna hace muchos años y la usa, junto con datos de percepción del consumidor y neurociencia, para diseñar aromas. “Comenzamos a construir una comprensión extensa de la conexión entre oler, los aromas y las emociones”, dijo Judith Gross, vicepresidenta de comunicación y branding, división de aromas, en IFF, añadiendo que la base de datos ha pasado de emociones simples a colores y texturas.

Mientras tanto, su tecnología Sensory Perception™ es un sistema de microencapsulación para textiles que permite que la fragancia se libere de la ropa y otros textiles durante un período de tiempo.

Al momento de escribir, las acciones de IFF cotizan a 92,56 USD, con un aumento del 14 % en lo que va del año, mientras que su EPS (TTM) es -9,10, su P/E (TTM) es -10,15 y su rendimiento de dividendos es 1,73 %. Para el tercer trimestre de 2024, reportó ventas netas de 2,93 mil millones de dólares y 702 millones de dólares en flujos de efectivo operativos.

3. Alphabet (GOOGL )

Como compartimos, la innovación de IA de Google ha jugado un papel clave en la investigación de olfacción digital de Osmo. Dado el enorme potencial de la IA, la tecnología sigue siendo el foco del gigante tecnológico, que señaló durante la llamada de resultados del tercer trimestre de 2024 que:

“Estamos posicionados de manera única para liderar en la era de la IA gracias a nuestro enfoque de pila completa diferenciado para la innovación de IA, y ahora estamos viendo que esto opera a escala.”

La innovación de IA en Google implica una infraestructura robusta que incluye centros de datos y chips, equipos de investigación que avanzan la investigación de IA y construyen modelos, y un amplio alcance global a través de sus productos.

Para este trimestre, la empresa matriz de Google reportó ingresos de 88,27 mil millones de dólares, lo que representó un crecimiento del 15 % interanual. Sus ingresos en la nube fueron particularmente fuertes, alcanzando 11,35 mil millones de dólares, un aumento de casi el 35 % respecto al año anterior, impulsados por las ofertas de IA.

Conclusion

Hasta ahora, compartir olores se ha limitado a compartir nuestra memoria o experiencia de ellos. Sin embargo, la digitalización del olor permitirá la recreación real del aroma y, como tal, tiene el potencial de desbloquear innumerables posibilidades nuevas en industrias, incluidos el diseño de productos, la realidad extendida, el control de calidad y la atención sanitaria.

Así, desde crear moléculas aromáticas más sostenibles para productos cotidianos hasta predecir moléculas que repelen insectos para prevenir enfermedades transmitidas por mosquitos como la malaria, la digitalización del olor puede ayudar a crear experiencias memorables y mejorar la salud humana, creando un futuro mejor para todos nosotros.

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