Dari Molekul ke Kenangan: Era Teleportasi Aroma Dimulai

Bisakah Anda membayangkan mengirim aroma indah yang Anda cium saat mendaki dengan mudah seperti sebuah lagu atau gambar kepada teman atau keluarga Anda?

Nah, sekarang Anda bisa karena digitalisasi telah membuatnya memungkinkan. Betul. Seperti semua aspek lain dalam hidup Anda, aroma pun kini didigitalisasi!

Mendigitalisasi bau, yang juga dikenal sebagai olfaksi digital, adalah proses menangkap, mentransmisikan, dan merekonstruksi aroma menggunakan sensor dan perangkat lunak.

Dengan meniru cara otak manusia mengidentifikasi dan membedakan bau, olfaksi digital dapat digunakan untuk membuat media aroma digital, mengembangkan produk baru, mendeteksi penyakit, memprediksi molekul, dan menumbuhkan makanan.

Dibandingkan dengan gambar, bau memiliki potensi yang jauh lebih besar untuk memengaruhi manusia. Lagi pula, rangsangan olfaktori memicu lebih banyak aktivitas otak dibandingkan rangsangan visual.

Meskipun demikian, sebagian besar kemajuan ilmiah berfokus pada penglihatan dan suara. Saat ini, perangkat pintar seperti ponsel dan laptop menawarkan hampir semua orang kemampuan bawaan yang mengesankan yang terutama berpusat pada suara dan cahaya. Aroma belum mendapatkan kemampuan dan kemajuan teknologi yang sama karena, salah satunya, ia bersifat pribadi.

Wilayah olfaktori di otak terhubung langsung ke hippocampus, yang berhubungan dengan memori dan kognisi, serta area yang bertanggung jawab memproses emosi (amigdala). Akibatnya, aroma memiliki kemampuan kuat untuk memicu memori tertentu.

Namun yang paling penting, ia sangat kompleks. Ada sekitar 1.000 gen untuk reseptor aroma, yang mengkodekan jumlah tipe reseptor olfaktori yang setara.

Menariknya, ada tiga jenis fotoreseptor yang diketahui di mata, sementara reseptor olfaktori tersebar di 6 juta sel saraf sensorik khusus yang berada di bagian atas hidung.

Sebenarnya kompleksitas bau inilah yang memungkinkan hidung kita mendeteksi penyakit Parkinson. Sementara itu, hewan seperti anjing dan lebah memiliki indra penciuman yang begitu mendalam sehingga mereka bahkan dapat mencium kanker dan Alzheimer. Namun, kompleksitas yang sama menjadi alasan mengapa pemahaman kita tentang sistem olfaktori masih sangat terbatas.

Namun, segala sesuatunya berubah seiring aroma didigitalisasi.

Membuat Peta yang Tak Terlihat: Membangun Peta Digital Aroma

Mencoba memahami bau telah berlangsung lama, namun sejauh ini masih cukup terbatas.

Namun, kemajuan teknologi telah memicu fokus yang meningkat, menghasilkan pembentukan Digital Olfaction Society (DOS). Organisasi ini bertujuan menciptakan perangkat untuk merekam bau, mengubahnya menjadi data digital, mentransmisikannya, dan akhirnya merekonstruksi kembali di berbagai belahan dunia.

DOS saat ini memimpin proyek global untuk menangkap dan mengarsipkan aroma dari berbagai lokasi demi pelestarian budaya. Untuk itu, kelompok ini mengundang para ahli dari seluruh dunia untuk mendigitalisasi aroma dari daerah mereka, yang kemudian akan direkonstruksi oleh tim khusus di Tokyo.

Beberapa tahun lalu, peneliti dari Universitas Kyushu, Jepang, bekerja sama dengan Universitas Tokyo, juga mengembangkan sensor olfaktori yang disebut ‘hidung buatan,’ yang dapat mengidentifikasi individu dengan menganalisis senyawa dalam napas mereka. Dibangun dengan array sensor 16 kanal, ‘hidung buatan’ tersebut dapat melakukan autentikasi biometrik dengan akurasi rata-rata lebih dari 97%.

Sekarang, Osmo berhasil mentransfer aroma dari satu bagian dunia ke bagian lain. Pemain utama dalam bidang ini, Osmo, menggunakan teknologi AI Google Cloud untuk mendigitalisasi bau demi “memberi setiap orang kesempatan untuk hidup yang lebih baik”.

Osmo membayangkan era baru di mana komputer dapat menghasilkan aroma sebagaimana mereka menghasilkan gambar dan suara.

Dalam wawancara dengan CNBC beberapa bulan lalu, co-founder dan CEO Osmo Alex Wiltschko berbagi obsesinya terhadap bau, mengatakan:

“Ini telah menjadi hasrat saya untuk mencoba memahami bau. Ini adalah indera emosional yang sangat kuat, namun kami tahu sangat sedikit tentangnya.”

Wiltschko, yang mempelajari ilmu saraf di University of Michigan dan khususnya ilmu saraf olfaktori di Harvard, memulai Osmo sebagai proyek riset di Google (GOOGL ) sebelum meluncurkannya sebagai startup pada 2022 dengan dukungan $60 juta dari Google Ventures dan Lux Capital. Pada akhir tahun lalu, Bill & Melinda Gates Foundation juga memberikan hibah $3,5 juta kepada Osmo, menambah investasi ekuitas sebesar $5 juta.

Di Google Research, Wiltschko bekerja pada validasi riset olfaksi digital di tim Brain.

Di sana, fokusnya adalah menggunakan Graph Neural Networks (GNN) untuk mencapai terobosan dalam memprediksi bau suatu molekul dari strukturnya. Penelitian lebih lanjut dilakukan untuk merancang molekul baru yang belum pernah tercium sebelumnya dan kemudian memprediksinya dengan presisi tinggi. Tim juga menciptakan molekul yang mengusir nyamuk namun berbau sangat kuat dalam uji coba pada manusia.

Pada 2022, Wiltschko, bersama Richard C. Gerkin, Google Research, menulis tentang penggunaan peta molekuler untuk memahami bau.

Tim mengusulkan peta sensorik untuk membantu mengukur bau, yang dihasilkan oleh molekul yang melayang melalui udara, kemudian masuk ke hidung kita dan menempel pada reseptor sensorik di sana. Namun dengan miliaran molekul yang mampu menghasilkan bau, sulit untuk mengetahui secara tepat molekul mana yang menghasilkan bau tertentu.

Sementara kita memiliki peta untuk warna melalui roda warna dan menggunakan frekuensi untuk memetakan suara, tidak ada peta yang berguna untuk bau karena kompleksitas yang terlibat, seperti yang kami sebutkan di atas.

Beberapa tahun lalu, sebelum blog ini, tim mengembangkan model GNN yang mengeksplorasi ribuan contoh molekul berbeda yang dipasangkan dengan label bau untuk mempelajari hubungan antara struktur molekul dan probabilitas memiliki label bau.

Setiap molekul direpresentasikan sebagai vektor yang mengekspresikan molekul tersebut dalam bau. Berdasarkan itu, “Principal Odor Map” (POM) diperkenalkan untuk mengidentifikasi representasi vektor setiap molekul berbau.

Klik di sini untuk mempelajari tentang jenis chip olfaktori baru yang dapat mensimulasikan indera penciuman alami.

Realitas Baru: Teleportasi Aroma Akhirnya Hadir

Tahun lalu, Wiltschko, CEO Osmo, membicarakan penggunaan teknologi AI Google Cloud untuk mengatasi tantangan memetakan indera penciuman kita guna meningkatkan kesejahteraan manusia.

Selama beberapa tahun terakhir, teknologi buatan telah tumbuh secara signifikan dalam popularitas dan penggunaan. Menurut survei McKinsey, adopsi AI telah meningkat menjadi 72% pada 2024 karena AI semakin banyak digunakan di berbagai bagian bisnis. AI diproyeksikan oleh PwC akan menyumbang $15,7 triliun ke ekonomi global pada 2030.

AI memang belum menyentuh satu sektor pun, tetapi tidak seperti chatbot AI, yang dapat dilatih pada data dari “seluruh internet,” perpustakaan digital serupa tentang aroma belum tersedia.

Sebuah terobosan dalam olfaksi mesin muncul melalui DREAM Olfaction Prediction Challenge yang diselenggarakan hampir satu dekade lalu untuk tim di seluruh dunia berbagi model ML mereka.

Sejak itu, dataset ini telah berkembang, dan kini, Osmo menggunakan AI untuk mengkatalogkan dunia aroma yang sangat luas. Diperkirakan ada hingga 40 miliar molekul yang kemungkinan memiliki bau, tetapi hanya 100 juta di antaranya yang diketahui.

Startup ini menggunakan solusi AI Google Cloud untuk memproses data yang sangat besar ini. Salah satu solusinya termasuk Vertex AI, yang digunakan untuk melatih AI.

“Itu luar biasa dalam kemampuannya memprediksi bagaimana sesuatu berbau.”

– Wiltschko

Setelah model pembelajaran mesin dibangun, dilatih, dan diterapkan secara skala besar, mereka dijalankan pada perpustakaan molekul besar menggunakan Dataflow dan menghasilkan output di BigQuery dan Bigtable.

Walaupun tujuan akhir adalah memungkinkan komputer melakukan segala yang dapat dilakukan hidung kita—akhirnya membantu profesional medis mendeteksi penyakit—dalam jangka pendek, Osmo ingin membuat molekul aroma yang berkelanjutan dan lebih aman untuk wewangian seperti parfum, pengusir serangga, dan deterjen pakaian.

Wewangian dalam produk-produk ini biasanya “dirancang oleh sejumlah kecil perusahaan rahasia,” dan Wiltschko percaya perusahaannya “bisa melakukan lebih baik… dengan membangun bahan yang lebih baik dan lebih aman yang tidak beracun … dan tidak mengiritasi kulit atau mata Anda.”

Dengan itu, Osmo berhasil mentransfer aroma plum. Seperti yang dijelaskan tim, ini berarti Osmo telah mengajarkan komputer cara membaca, memetakan, dan menuliskan aroma dari bentuk aslinya dan kemudian merekonstruksi bau atau esensinya di lokasi lain.

“Pengembangan ini memiliki implikasi besar di berbagai industri mulai dari wewangian, kesehatan, keamanan, pertanian, dan lainnya,” catat Osmo dalam pembaruan video mereka.

Diperkenalkan awal tahun ini, yang disebut sebagai “proyek paling ambisius Osmo,” Teleportasi Aroma telah berhasil dicapai di laboratorium, diumumkan Osmo, menjelaskan prosesnya.

Upaya sukses pertama melibatkan seiris kelapa sederhana namun menggunakan pendekatan baru, yang tidak memerlukan intervensi manusia kecuali pada tingkat input dan output. Ini adalah hasil dari eksperimen mingguan yang dilakukan menggunakan perangkat lunak modern dan AI. Tim mencatat:

“(Sejak pertama kali mengumumkan teleportasi aroma), kami telah membuat kemajuan luar biasa. Setiap bulan, kami membuat Teleportasi Aroma sedikit lebih cepat, sedikit lebih otomatis, dan menantangnya untuk mentransmisikan bau yang lebih kompleks.”

Ilmu di Balik Teleportasi Aroma: Bagaimana Cara Kerjanya?

Cara kerja teknologi teleportasi aroma adalah pertama, aroma yang dipilih diperkenalkan ke mesin yang disebut Gas Chromatography-Mass Spectrometry (GCMS), yang merupakan teknik untuk mengidentifikasi dan menganalisis zat dalam sampel.

Jika cairan dapat disuntikkan secara langsung, analisis headspace digunakan untuk sampel padat, seperti plum. Analisis ini melibatkan penjebakan aroma di udara sekitar objek dan kemudian menyerapnya melalui tabung.

Sistem GCMS mengenali data mentah dan kemudian mengirimkannya ke cloud, di mana data tersebut ditampilkan sebagai koordinat pada POM-nya. Alat canggih berbasis AI ini memetakan bau ke dalam ruang multidimensi untuk membantu memprediksi bagaimana kombinasi molekul tertentu berbau dan memungkinkan rekreasi yang lebih akurat.

Formula tersebut dipindahkan ke Formulation Robot, yang mencampur berbagai aroma untuk menghasilkan sampel. Alat-alat ini terus diuji untuk membantu menyempurnakan proses.

Pada langkah terakhir, tim membandingkan sampel asli dan salinan dengan tujuan mencapai tingkat kesamaan yang tinggi. Tim berusaha merekonstruksi aroma yang selaras dengan keluarga bau aslinya, dan dengan setiap percobaan, mereka dapat menangkap setiap nuansa yang melekat pada bau.

“Kami melakukan sesuatu yang belum pernah dicapai orang lain sebelumnya.”

– Osmo

Masalahnya, beberapa molekul hampir tidak terdeteksi oleh sensor, tetapi meskipun halus, mereka memiliki dampak signifikan pada keseluruhan aroma.

Selain itu, mengubah satu bagian kecil dalam molekul dapat berpotensi mengubah baunya dari mawar menjadi telur busuk. Kemudian ada masalah beberapa molekul dalam aroma sehari-hari yang tetap tidak teridentifikasi.

Dengan proses pengumpulan data yang sedang berlangsung, Osmo berupaya menyelesaikan beberapa masalah ini dan menemukan cara baru untuk merekonstruksi molekul.

Tim telah menciptakan “bank data aroma AI terbesar di dunia,” yang diperlukan untuk melatih algoritma dan menyempurnakan indera aroma mereka. Namun, tantangan masih ada untuk membuat semua data ini dapat digunakan, yang memerlukan bimbingan manusia—rintangan yang tim Osmo harap dapat diatasi segera.

Langkah selanjutnya, Osmo akan membuka demo terpilih untuk publik agar mereka dapat langsung merasakan teleportasi aroma dan meninjau teknologi startup serta seberapa efektifnya dalam mereproduksi bau.

Dengan ini, startup semakin dekat untuk menyatukan dunia dalam cara yang sangat penting, di mana aroma indah yang Anda cium dapat dengan mudah dibagikan kepada orang lain. Kemudian, pada akhirnya, Osmo berniat mendeteksi penyakit melalui aroma, yang “tidak akan terjadi tahun ini atau dalam waktu dekat, tetapi kami sedang dalam perjalanan,” kata Wiltschko.

Perusahaan yang Membantu Memajukan Teknologi Awal Ini

Sekarang, mari kita lihat perusahaan-perusahaan yang bekerja menciptakan pengalaman virtual baru ini di mana seseorang dapat berbagi aroma parfum dan kopi melalui internet, seperti cara mereka memposting gambar.

Saat ini, ada beberapa startup inovatif yang mempelopori pendekatan baru dalam teknologi bau digital.

Aryballe adalah salah satu yang menggabungkan sensor biokimia, ML, dan optik canggih untuk mengumpulkan, menampilkan, dan menganalisis data bau. Solusi perangkat kerasnya berbasis platform fotonik silikon Aryballe, yang mendeteksi, merekam, dan mengenali data bau. Aryballe juga menawarkan sensor bau solid-state yang disebut Core Sensor Module (CSM) yang sensitif terhadap ribuan bau dan dapat diintegrasikan ke dalam arsitektur fluida, mekanik, dan listrik pelanggan.

Aromyx adalah startup bioteknologi lain yang berfokus pada konsumen, yang mengukur rasa dan bau menggunakan biologi sintetis dan ilmu data. Mereplikasi biologi hidung manusia memberikan wawasan kepada pelanggan mereka. Bisnis dapat menggunakan perangkat lunak dan program AI Aromyx untuk menyalurkan data mereka ke Cloud komprehensif untuk perbandingan, pemodelan, simulasi, dan interpretasi.

Monell Chemical Senses Center, di sisi lain, adalah institut riset ilmiah independen nirlaba yang mengembangkan algoritma ML skala besar untuk memprediksi kualitas bau berdasarkan struktur molekul dan pada akhirnya membangun perangkat bekerja sama dengan mitra komersial untuk mendeteksi, menghasilkan, dan berbagi aroma. Proyek AROMA-nya saat ini mengevaluasi cara terbaik merancang sistem universal untuk mengklasifikasikan bau.

Mengingat olfaksi digital adalah bidang yang sangat khusus dan masih baru, sebenarnya tidak ada perusahaan publik yang secara langsung terlibat dalam pengembangannya. Namun, ada beberapa yang membuat kemajuan dalam teknologi terkait.

1. Thermo Fisher Scientific

Thermo Fisher Scientific (TMO ) dengan kapitalisasi pasar $211 miliar, yang sahamnya naik 3,95% YTD dengan harga $551,74, dapat berkontribusi pada olfaksi digital melalui sistem GCMS-nya. Solusinya dirancang untuk cocok dengan alur kerja laboratorium apa pun.

Perusahaan ini memiliki EPS (TTM) sebesar 15,95, P/E (TTM) 34,60, dan dividen yield 0,28%. Untuk Q3 2024, perusahaan melaporkan pendapatan sebesar $10,60 miliar.

2. International Flavors & Fragrances

Perusahaan dengan kapitalisasi pasar $23,59 miliar ini terutama bekerja dalam menciptakan wewangian dan rasa, tetapi juga telah berinvestasi dalam teknologi inovasi aroma seperti pembuatan wewangian berbasis AI dan persepsi sensorik.

Perusahaan ini menciptakan alat AI internalnya bertahun-tahun yang lalu dan menggunakannya, bersama data persepsi konsumen dan ilmu saraf, untuk merancang aroma. “Kami mulai membangun pemahaman mendalam tentang hubungan antara penciuman, aroma, dan emosi,” kata Judith Gross, wakil presiden komunikasi dan branding, divisi aroma, di IFF, menambahkan bahwa basis data telah beralih dari emosi sederhana ke warna dan tekstur.

Sementara itu, teknologi Sensory Perception miliknya adalah sistem pengantaran mikroenkapsulasi untuk tekstil yang memungkinkan wewangian dilepaskan dari pakaian dan tekstil lainnya selama periode waktu tertentu.

Saat ini, saham IFF diperdagangkan pada $92,56, naik 14% YTD, dengan EPS (TTM) -9,10, P/E (TTM) -10,15, dan dividend yield 1,73%. Untuk 3Q24, perusahaan melaporkan penjualan bersih $2,93 miliar dan arus kas operasi $702 juta.

3. Alphabet (GOOGL )

Seperti yang kami bagikan, inovasi AI Google telah memainkan peran kunci dalam riset olfaksi digital Osmo. Mengingat potensi AI yang luas, teknologi ini terus menjadi fokus di raksasa teknologi tersebut, yang dicatat selama panggilan hasil keuangan 3Q24 panggilan pendapatan:

“Kami berada dalam posisi unik untuk memimpin era AI karena pendekatan full-stack yang berbeda dalam inovasi AI, dan kini kami melihatnya beroperasi pada skala besar.”

Inovasi AI di Google melibatkan infrastruktur AI yang kuat yang mencakup pusat data dan chip, tim riset yang memajukan penelitian AI dan membangun model, serta jangkauan global yang luas melalui produknya.

Pada kuartal ini, perusahaan induk Google melaporkan pendapatan $88,27 miliar, naik 15% YoY. Pendapatan cloud-nya sangat kuat dengan $11,35 miliar, meningkat hampir 35% dari tahun lalu, yang didorong oleh penawaran AI.

Kesimpulan

Sampai saat ini, berbagi bau terbatas pada berbagi ingatan atau pengalaman kita tentangnya. Namun, digitalisasi bau akan memungkinkan rekreasi bau yang sebenarnya dan, dengan demikian, memiliki potensi membuka tak terhitung kemungkinan baru di berbagai industri, termasuk desain produk, realitas diperluas, kontrol kualitas, dan perawatan kesehatan.

Jadi, mulai dari menciptakan molekul aroma yang lebih berkelanjutan untuk produk sehari-hari hingga memprediksi molekul yang mengusir serangga untuk mencegah penyakit yang ditularkan nyamuk seperti malaria, digitalisasi bau dapat membantu menciptakan pengalaman yang berkesan dan meningkatkan kesehatan manusia, menciptakan masa depan yang lebih baik untuk kita semua!

Klik di sini untuk mempelajari semua tentang berinvestasi dalam kecerdasan buatan.