Des molécules aux souvenirs : l’ère de la téléportation des odeurs commence

Pouvez-vous imaginer envoyer cette belle odeur que vous avez sentie lors d’une randonnée aussi facilement qu’une chanson ou une image à votre ami ou à votre famille ?

Eh bien, vous pouvez maintenant le faire car la numérisation l’a rendu possible. Exactement. Tout comme les autres aspects de votre vie, l’odeur est également en cours de numérisation !

Numériser l’odeur, également appelé olfaction numérique, est le processus de capture, de transmission et de recréation des odeurs à l’aide de capteurs et de logiciels.

En reproduisant la façon dont le cerveau humain identifie et différencie les odeurs, l’olfaction numérique peut être utilisée pour créer des médias d’odeurs numériques, développer de nouveaux produits, détecter des maladies, prédire des molécules et cultiver des aliments.

Comparée aux images, l’odeur a un potentiel bien plus grand d’influencer les humains. Après tout, la stimulation olfactive déclenche davantage d’activité cérébrale que la stimulation visuelle.

Malgré cela, la plupart des avancées scientifiques ont porté sur la vue et le son. Aujourd’hui, les appareils intelligents comme les téléphones et les ordinateurs portables offrent à presque tout le monde des capacités intégrées impressionnantes, principalement axées sur le son et la lumière. L’odeur n’a pas encore bénéficié des mêmes capacités technologiques et avancées parce que, d’une part, elle est personnelle.

La région olfactive du cerveau est directement connectée à l’hippocampe, qui est lié à la mémoire et à la cognition, ainsi qu’à la zone responsable du traitement des émotions (amygdale). En conséquence, l’arôme possède la puissante capacité de déclencher un souvenir spécifique.

Mais surtout, c’est extrêmement complexe. Il existe environ 1000 gènes pour les récepteurs d’odeurs, qui codent un nombre équivalent de types de récepteurs olfactifs.

Il est intéressant de noter qu’il existe trois types connus de photorécepteurs dans l’œil, tandis que les récepteurs olfactifs sont répartis sur 6 millions de cellules nerveuses sensorielles spécialisées situées dans la partie supérieure du nez.

C’est en fait cette complexité de l’odeur qui permet à nos nez de détecter la maladie de Parkinson. Par ailleurs, des animaux comme les chiens et les abeilles ont un sens de l’odorat si développé qu’ils peuvent même détecter le cancer et la maladie d’Alzheimer. Cependant, la même complexité explique pourquoi nous comprenons si peu le système olfactif.

Cependant, les choses changent à mesure que les odeurs sont numérisées.

Cartographier l’invisible: créer une carte numérique de l’odeur

Essayer de comprendre l’odeur est un effort qui dure depuis longtemps, mais jusqu’à présent, il a été plutôt limité.

Cependant, les avancées technologiques ont conduit à un intérêt croissant, aboutissant à la création de la Digital Olfaction Society (DOS). Elle vise à créer des appareils capables d’enregistrer les odeurs, de les transformer en données numériques, de les transmettre et enfin de les recréer dans différentes parties du monde.

La DOS dirige actuellement un projet mondial visant à capturer et archiver les odeurs de divers lieux à des fins de préservation culturelle. Pour cela, le groupe invite des experts du monde entier à numériser les odeurs de leurs régions locales, qui seront reconstituées par une équipe dédiée à Tokyo.

Il y a quelques années, des chercheurs de l’Université Kyushu du Japon, en collaboration avec l’Université de Tokyo, ont également développé un capteur olfactif appelé « nez artificielle », capable d’identifier les individus en analysant les composés de leur souffle. Construit avec un réseau de capteurs à 16 canaux, la « nez artificielle » a pu authentifier biométriquement avec une précision moyenne supérieure à 97 %.

Aujourd’hui, Osmo téléporte avec succès des odeurs d’une partie du monde à une autre. Acteur majeur de ce domaine, Osmo utilise la technologie Google Cloud AI pour numériser les odeurs afin de « donner à chacun une chance d’une vie meilleure ».

Osmo envisage une nouvelle ère où les ordinateurs pourront générer des odeurs tout comme ils génèrent des images et des sons.

Dans une interview avec CNBC il y a quelques mois, le cofondateur et PDG d’Osmo Alex Wiltschko a partagé son obsession pour l’odeur, en déclarant:

“C’est ma passion d’essayer de comprendre l’odeur. C’est ce sens émotionnel très puissant, pourtant nous en savons si peu.”

Wiltschko, qui a étudié les neurosciences à l’Université du Michigan et les neurosciences olfactives spécifiquement à Harvard, a lancé Osmo comme projet de recherche chez Google (GOOGL ) avant de le transformer en startup en 2022 avec le soutien de 60 millions de dollars de Google Ventures et Lux Capital. Fin de l’année dernière, la Fondation Bill & Melinda Gates a également accordé à Osmo une subvention de 3,5 million de dollars, s’ajoutant à son investissement en capital de 5 millions de dollars.

Chez Google Research, Wiltschko a travaillé à valider la recherche en olfaction numérique au sein de l’équipe Brain.

Là, l’accent était mis sur l’utilisation des réseaux de neurones graphiques (GNN) pour réaliser une percée dans la prédiction de l’odeur d’une molécule à partir de sa structure. Des recherches supplémentaires ont été menées pour concevoir de nouvelles molécules jamais odorées auparavant, puis les prédire avec une grande précision. L’équipe a également créé des molécules qui repoussent les moustiques mais qui sentaient très puissamment lors d’essais humains.

En 2022, Wiltschko, avec Richard C. Gerkin de Google Research, ont écrit sur l’utilisation de cartes moléculaires pour comprendre les odeurs.

L’équipe a proposé des cartes sensorielles pour aider à mesurer une odeur, qui est produite par des molécules qui dérivent dans l’air, puis pénètrent dans notre nez et se fixent aux récepteurs sensoriels. Mais avec des milliards de molécules capables de produire une odeur, il est difficile de déterminer exactement quelles molécules produisent quelles odeurs.

Alors que nous disposons de cartes pour les couleurs grâce à la roue des couleurs et utilisons la fréquence pour cartographier les sons, il n’existe aucune carte utile pour l’odeur en raison de la complexité impliquée, comme nous l’avons indiqué précédemment.

Il y a quelques années, avant ce blog, l’équipe a développé le modèle GNN qui a exploré des milliers d’exemples de molécules distinctes associées à des étiquettes d’odeur afin d’apprendre la relation entre la structure d’une molécule et la probabilité d’avoir une étiquette d’odeur.

Chaque molécule était représentée par un vecteur exprimant cette molécule dans son odeur. Sur cette base, une « Carte Principale des Odeurs » (POM) a été introduite pour identifier la représentation vectorielle de chaque molécule odorante.

Cliquez ici pour en savoir plus sur un nouveau type de puce olfactive qui peut simuler le sens naturel de l’odorat.

Une nouvelle réalité: la téléportation des odeurs est enfin là

L’année dernière, Wiltschko, PDG d’Osmo, a parlé de l’utilisation de la technologie IA de Google Cloud pour relever le défi de cartographier notre sens de l’odorat afin d’améliorer le bien-être humain.

Au cours des dernières années, la technologie artificielle a considérablement augmenté en popularité et en utilisation. Selon une enquête de McKinsey, l’adoption de l’IA a atteint un impressionnant 72 % en 2024, étant de plus en plus utilisée dans davantage de secteurs de l’entreprise. PwC prévoit que l’IA contribuera à hauteur de 15,7 trillions de dollars à l’économie mondiale d’ici 2030.

L’IA n’a tout simplement laissé aucun secteur intact, mais contrairement aux chatbots IA, qui peuvent être entraînés sur des données provenant de « l’ensemble d’Internet », une bibliothèque numérique similaire d’informations sur les odeurs n’a pas été disponible.

Une percée dans l’olfaction machine est survenue grâce au DREAM Olfaction Prediction Challenge organisé il y a près d’une décennie, où des équipes du monde entier ont partagé leurs modèles d’apprentissage automatique.

Depuis, cet ensemble de données a grandi, et aujourd’hui, Osmo utilise l’IA pour cataloguer le monde exceptionnellement vaste des odeurs. On estime que jusqu’à 40 milliards de molécules pourraient avoir une odeur, mais seules 100 millions d’entre elles sont connues.

La startup utilise les solutions IA de Google Cloud pour traiter cette immense quantité de données. L’une des solutions comprend Vertex AI, qui est utilisé pour entraîner l’IA.

“C’était surhumain dans sa capacité à prédire à quoi sentaient les choses.”

– Wiltschko

Une fois les modèles d’apprentissage automatique construits, entraînés et déployés à grande échelle, ils sont exécutés sur une vaste bibliothèque de molécules à l’aide de Dataflow et leurs résultats sont stockés dans BigQuery et Bigtable.

Alors que l’objectif final est de permettre aux ordinateurs de faire tout ce que nos nez peuvent faire — aider éventuellement les professionnels de santé à détecter des maladies — à court terme, Osmo souhaite créer des molécules d’arôme durables et plus sûres pour les parfums, les répulsifs anti-insectes et les détergents à lessive.

Le parfum de ces produits est généralement « conçu par un très petit nombre d’entreprises secrètes », et Wiltschko estime que son entreprise « peut faire mieux… en créant des ingrédients meilleurs et plus sûrs qui ne sont pas toxiques … et n’irritent pas votre peau ou vos yeux ».

Avec cela, Osmo a réussi à téléporter l’odeur d’une prune. Comme l’explique l’équipe, cela signifie qu’Osmo a enseigné aux ordinateurs comment lire, cartographier et écrire une odeur à partir de sa forme originale, puis recréer l’odeur ou son essence dans un autre lieu.

« Ce développement a d’énormes implications dans de nombreuses industries, de la parfumerie à la santé, la sécurité, l’agriculture et plus encore », a noté Osmo dans sa mise à jour vidéo.

Introduit plus tôt cette année, ce qui est décrit comme « le projet le plus ambitieux d’Osmo », la téléportation des odeurs a été réalisée avec succès en laboratoire, a annoncé Osmo, détaillant le processus.

La première tentative réussie a impliqué une simple tranche de noix de coco mais a utilisé une approche novatrice, qui ne nécessite aucune intervention humaine sauf aux niveaux d’entrée et de sortie. Cela résulte d’expériences hebdomadaires menées à l’aide de logiciels modernes et d’IA. L’équipe a noté:

“(Depuis l’annonce initiale de la téléportation des odeurs), nous avons réalisé des progrès étonnants. Chaque mois, nous rendons la téléportation des odeurs un peu plus rapide, un peu plus automatisée, et nous la mettons au défi de transmettre des odeurs plus complexes.”

La science derrière la téléportation des odeurs: comment ça fonctionne ?

Le fonctionnement de la technologie de téléportation des odeurs consiste d’abord à introduire l’odeur sélectionnée dans une machine appelée chromatographie en phase gazeuse-spectrométrie de masse (GCMS), une technique utilisée pour identifier et analyser les substances d’un échantillon.

Alors qu’un liquide peut être injecté directement, l’analyse en phase tête (headspace) est utilisée pour un échantillon solide, comme une prune. Cette analyse consiste à piéger l’odeur dans l’air autour de l’objet, puis à l’absorber à travers un tube.

Le système GCMS reconnaît les données brutes, puis les envoie vers le cloud, où elles sont affichées sous forme de coordonnées sur son POM. Cet outil sophistiqué, alimenté par l’IA, cartographie les odeurs dans un espace multidimensionnel afin d’aider à prédire l’odeur d’une combinaison moléculaire spécifique et permet des recréations plus précises.

La formule est transférée au robot de formulation, qui mélange diverses odeurs pour produire l’échantillon. Ces outils sont constamment mis à l’épreuve afin d’affiner les processus.

Dans la dernière étape, l’équipe a comparé l’échantillon original et la copie dans le but d’atteindre un degré élevé de similarité. L’équipe vise à recréer des odeurs qui correspondent à leurs familles odorantes d’origine, et à chaque essai, elle a pu mieux capturer chaque nuance inhérente aux odeurs.

“« Nous faisons quelque chose que personne n’a jamais réussi à faire auparavant. »”

– Osmo

Le problème est que certaines molécules sont à peine détectées par les capteurs, mais malgré leur subtilité, elles ont un impact significatif sur l’odeur globale.

De plus, déplacer ne serait-ce qu’un petit élément dans une molécule peut potentiellement changer son odeur, passant de roses à œufs pourris. Ensuite, il y a le problème de certaines molécules présentes dans les odeurs quotidiennes qui restent non identifiées.

Grâce à son processus de collecte de données, actuellement en cours, Osmo vise à résoudre certains de ces problèmes et à trouver de nouvelles façons de recréer des molécules.

L’équipe a déjà créé la « plus grande banque de données d’odeurs compatible IA au monde », nécessaire pour entraîner les algorithmes et affiner leurs sens olfactifs. Cependant, le défi reste de rendre toutes ces données exploitables, ce qui nécessite une orientation humaine — un obstacle que l’équipe d’Osmo espère surmonter bientôt.

Dans l’étape suivante, Osmo ouvrira certaines démonstrations au public afin qu’ils puissent vivre directement la téléportation des odeurs et évaluer la technologie de la startup ainsi que son efficacité à reproduire l’odeur.

Avec cela, la startup se rapproche encore davantage de l’idée de rassembler le monde d’une des manières les plus essentielles, où une belle odeur que vous sentez peut être facilement partagée avec quelqu’un d’autre. Et finalement, Osmo envisage de détecter les maladies grâce à l’odeur, ce qui « ne se produira pas cette année ni dans un avenir proche, mais nous sommes en route », a déclaré Wiltschko.

Entreprises aidant à faire progresser la technologie naissante

Examinons maintenant les entreprises qui travaillent à créer cette nouvelle expérience virtuelle où l’on peut partager les odeurs de parfums et de cafés sur Internet, tout comme on publie leurs photos.

Actuellement, plusieurs startups innovantes pionnierent de nouvelles approches de la technologie d’odeur numérique.

Aryballe est une entreprise qui combine capteurs biochimiques, IA et optique avancée pour collecter, afficher et analyser les données d’odeur. Ses solutions matérielles reposent sur la plateforme de photonique siliconée d’Aryballe, qui détecte, enregistre et reconnaît les données d’odeur. Aryballe propose également un capteur d’odeur à l’état solide appelé Core Sensor Module (CSM), sensible à des milliers d’odeurs et pouvant être intégré à l’architecture fluidique, mécanique et électrique des clients.

Aromyx est une autre startup biotech destinée aux consommateurs qui mesure le goût et l’odeur à l’aide de la biologie synthétique et de la science des données. Recréer la biologie du nez humain fournit des informations à leurs clients. Les entreprises peuvent utiliser les logiciels et programmes d’IA d’Aromyx pour déployer leurs données dans son Cloud complet afin de les comparer, modéliser, simuler et interpréter.

Le Monell Chemical Senses Center, quant à lui, est un institut de recherche scientifique indépendant et à but non lucratif qui développe des algorithmes d’IA à grande échelle pour prédire la qualité d’une odeur à partir de la structure moléculaire et, en fin de compte, construire des dispositifs en collaboration avec des partenaires commerciaux afin de détecter, générer et partager des odeurs. Son projet AROMA évalue actuellement les meilleures méthodes pour concevoir un système universel de classification des odeurs.

Étant donné que l’olfaction numérique est un domaine hautement spécialisé et naissant, il n’existe pas vraiment d’entreprises publiques directement impliquées dans son développement. Cependant, certaines font des progrès dans les technologies connexes.

1. Thermo Fisher Scientific

La capitalisation boursière de 211 milliards de dollars de Thermo Fisher Scientific (TMO ), dont les actions ont augmenté de 3,95 % depuis le début de l’année et se négocient à 551,74 $, peut contribuer à l’olfaction numérique grâce à son système GCMS. Ses solutions sont conçues pour s’adapter à tout flux de travail de laboratoire.

L’entreprise affiche un BPA (TTM) de 15,95, un PER (TTM) de 34,60 et un rendement du dividende de 0,28 %. Pour le troisième trimestre 2024, elle a rapporté un chiffre d’affaires de 10,60 milliards de dollars.

2. International Flavors & Fragrances

Cette entreprise, dont la capitalisation boursière s’élève à 23,59 milliards de dollars, travaille principalement à la création de parfums et de saveurs, mais a également investi dans des technologies d’innovation olfactive telles que la création de parfums pilotée par l’IA et la perception sensorielle.

L’entreprise a créé son outil d’IA interne il y a de nombreuses années et l’utilise, ainsi que des données de perception des consommateurs et les neurosciences, pour concevoir des odeurs. « Nous avons commencé à bâtir une compréhension approfondie du lien entre l’odorat, les odeurs et les émotions », a déclaré Judith Gross, vice-présidente de la communication et du branding, division des odeurs, chez IFF, ajoutant que la base de données est passée d’émotions simples à des couleurs et des textures.

Par ailleurs, sa technologie Sensory Perception est un système de libération par microencapsulation pour les textiles qui permet à la fragrance d’être diffusée à partir des vêtements et autres textiles sur une période donnée.

Au moment de la rédaction, les actions IFF se négocient à 92,56 $, en hausse de 14 % depuis le début de l’année, avec un BPA (TTM) de -9,10, un PER (TTM) de -10,15 et un rendement du dividende de 1,73 %. Pour le troisième trimestre 2024, elle a déclaré un chiffre d’affaires net de 2,93 milliards de dollars et 702 millions de dollars de flux de trésorerie provenant des opérations.

3. Alphabet (GOOGL )

Comme nous l’avons indiqué, l’innovation IA de Google a joué un rôle clé dans la recherche d’olfaction numérique d’Osmo. Étant donné le potentiel immense de l’IA, la technologie reste au cœur des priorités du géant technologique, qui l’a souligné lors de la conférence téléphonique des résultats du troisième trimestre 2024 earnings call:

“« Nous sommes positionnés de manière unique pour diriger l’ère de l’IA grâce à notre approche différenciée full‑stack de l’innovation IA, et nous constatons maintenant que cela fonctionne à grande échelle. »”

L’innovation IA chez Google implique une infrastructure IA robuste comprenant des centres de données et des puces, des équipes de recherche faisant progresser la recherche IA et construisant des modèles, ainsi qu’une large portée mondiale grâce à ses produits.

Pour ce trimestre, la société mère de Google a déclaré un chiffre d’affaires de 88,27 milliards de dollars, en hausse de 15 % d’une année sur l’autre. Son chiffre d’affaires cloud a été particulièrement fort, atteignant 11,35 milliards de dollars, soit une augmentation de près de 35 % par rapport à l’année précédente, stimulée par les offres IA.

Conclusion

Jusqu’à présent, le partage d’odeurs se limitait au partage de nos souvenirs ou de notre expérience. Cependant, la numérisation de l’odeur permettra la recréation réelle de l’odeur et, à ce titre, pourra débloquer d’innombrables nouvelles possibilités dans divers secteurs, notamment la conception de produits, la réalité étendue, le contrôle qualité et la santé.

Ainsi, de la création de molécules d’arôme plus durables pour les produits du quotidien à la prédiction de molécules qui repoussent les insectes afin de prévenir les maladies transmises par les moustiques comme le paludisme, la numérisation des odeurs peut aider à créer des expériences mémorables et à améliorer la santé humaine, créant ainsi un avenir meilleur pour nous tous !

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