De Moléculas a Memórias: A Era da Teleportação de Cheiros Começa

Você pode imaginar enviar aquele aroma maravilhoso que sentiu em uma caminhada tão facilmente quanto uma música ou foto para seu amigo ou familiar?

Bem, agora você pode, porque a digitalização tornou isso possível. Isso mesmo. Assim como todas as outras partes da sua vida, o cheiro também está sendo digitalizado!

Digitalizar o cheiro, também conhecido como olfação digital, é o processo de capturar, transmitir e recriar aromas usando sensores e softwares.

Ao copiar como o cérebro humano identifica e diferencia odores, a olfação digital pode ser usada para criar mídia de cheiro digital, desenvolver novos produtos, detectar doenças, prever moléculas e cultivar alimentos.

Comparado a imagens, o cheiro tem um potencial muito maior de influenciar os humanos. Afinal, a estimulação olfativa desencadeia mais atividade cerebral do que a estimulação visual.

Apesar disso, a maioria dos avanços científicos tem sido em torno da visão e do som. Hoje, dispositivos inteligentes como telefones e laptops oferecem a quase todos capacidades impressionantes integradas que se concentram principalmente em som e luz. O cheiro ainda não recebeu as mesmas capacidades e avanços tecnológicos porque, entre outras coisas, ele é pessoal.

A região olfativa no cérebro está diretamente conectada ao hipocampo, que está ligado à memória e cognição, e à área responsável por processar emoções (amígdala). Como resultado, o aroma tem a poderosa capacidade de desencadear uma memória específica.

Mas, acima de tudo, ele é extremamente complexo. Existem cerca de 1.000 genes para receptores de cheiro, que codificam um número equivalente de tipos de receptores olfativos.

Curiosamente, há três tipos conhecidos de fotorreceptores no olho, enquanto os receptores olfativos estão distribuídos em 6 milhões de células nervosas sensoriais especializadas que residem na parte superior do nariz.

É exatamente essa complexidade do cheiro que permite que nossos narizes detectem a doença de Parkinson. Enquanto isso, animais como cães e abelhas têm um sentido de cheiro tão profundo que podem até farejar câncer e Alzheimer. No entanto, a mesma complexidade é a razão pela qual temos tão pouco entendimento do sistema olfativo.

As coisas, porém, estão mudando à medida que os cheiros são digitalizados.

Cartografando o Invisível: Construindo um Mapa Digital do Cheiro

Entender o cheiro tem sido um esforço de longa data, mas até agora tem sido bastante limitado.

No entanto, os avanços tecnológicos levaram a um foco crescente, resultando na criação da Digital Olfaction Society (DOS). Ela tem como objetivo criar dispositivos para registrar cheiros, transformá‑los em dados digitais, transmiti‑los e, finalmente, recriá‑los em diferentes partes do mundo.

A DOS está atualmente liderando um projeto global para capturar e arquivar os aromas de locais diversos para preservação cultural. Para isso, o grupo está convidando especialistas de todo o mundo a digitalizar os cheiros de suas áreas locais, que serão reconstituidos por uma equipe dedicada em Tóquio.

Alguns anos atrás, pesquisadores da Universidade de Kyushu, no Japão, em colaboração com a Universidade de Tóquio, também desenvolveram um sensor olfativo chamado “nariz artificial”, que poderia identificar indivíduos analisando os compostos em sua respiração. Construído com uma matriz de sensor de 16 canais, o “nariz artificial” conseguiu autenticar biometricamente com precisão média superior a 97%.

Agora, a Osmo está teleportando cheiros de uma parte do mundo para outra com sucesso. Um grande player nesse campo, a Osmo, está usando a tecnologia de IA do Google Cloud para digitalizar o cheiro a fim de “dar a todos a chance de uma vida melhor”.

A Osmo imagina uma nova era em que os computadores poderão gerar cheiros da mesma forma que geram imagens e sons.

Em entrevista à CNBC há alguns meses, o co‑fundador e CEO da Osmo, Alex Wiltschko, compartilhou sua obsessão pelo cheiro, dizendo:

“É a minha paixão tentar entender o cheiro. É esse sentido emocional muito poderoso, ainda que saibamos tão pouco sobre ele.”

Wiltschko, que estudou neurociência na Universidade de Michigan e neurociência olfativa especificamente em Harvard, iniciou a Osmo como um projeto de pesquisa no Google (GOOGL ) antes de lançá‑la como startup em 2022 com apoio de US$ 60 mi da Google Ventures e da Lux Capital. No final do ano passado, a Fundação Bill & Melinda Gates também concedeu à Osmo uma bolsa de US$ 3,5 mi, somando‑se ao seu investimento de US$ 5 mi em capital próprio.

No Google Research, Wiltschko trabalhou na validação da pesquisa de olfação digital na equipe Brain.

Lá, o foco era usar Redes Neurais Gráficas (GNN) para alcançar um avanço na previsão do cheiro de uma molécula a partir de sua estrutura. Pesquisas adicionais foram realizadas para projetar novas moléculas que ainda não haviam sido cheiradas e, então, prevê‑las com alta precisão. A equipe também criou moléculas que repelem mosquitos, mas que tinham um cheiro muito potente em testes humanos.

Em 2022, Wiltschko, juntamente com Richard C. Gerkin, do Google Research, escreveu sobre usar mapas moleculares para entender odores.

A equipe propôs mapas sensoriais para ajudar a medir um cheiro, que é produzido por moléculas que flutuam no ar, entram em nossos narizes e se ligam a receptores sensoriais lá. Mas, com bilhões de moléculas capazes de produzir um cheiro, é difícil descobrir exatamente quais moléculas produzem quais cheiros.

Enquanto temos mapas para cores por meio da roda de cores e usamos frequência para mapear sons, não existem mapas úteis para cheiros devido à complexidade envolvida, como afirmamos acima.

Alguns anos atrás, antes deste blog, a equipe desenvolveu o modelo GNN que explorou milhares de exemplos de moléculas distintas associadas a rótulos de cheiro para aprender a relação entre a estrutura de uma molécula e a probabilidade de ter um rótulo de cheiro.

Cada molécula foi representada como um vetor que expressa aquela molécula em seu odor. Com base nisso, foi introduzido um “Mapa Principal de Odor” (POM) para identificar a representação vetorial de cada molécula odorífera.

Clique aqui para saber sobre um novo tipo de chip olfativo que pode simular o sentido natural do cheiro.

Uma Nova Realidade: A Teleportação de Cheiro Finalmente Chegou

No ano passado, Wiltschko, CEO da Osmo, falou sobre usar a tecnologia de IA do Google Cloud para enfrentar o desafio de mapear nosso sentido de cheiro e melhorar o bem‑estar humano.

Nos últimos anos, a tecnologia artificial cresceu substancialmente em popularidade e uso. Segundo uma pesquisa da McKinsey, a adoção de IA aumentou para impressionantes 72 % em 2024, sendo usada cada vez mais em diversas áreas dos negócios. A PwC projeta que a IA contribuirá com US$ 15,7 trilhões para a economia global até 2030.

A IA simplesmente não deixou nenhum setor intocado, mas ao contrário dos chatbots de IA, que podem ser treinados com dados de “toda a internet”, uma biblioteca digital semelhante de informações sobre cheiros ainda não estava disponível.

Um avanço na olfação por máquina surgiu através do DREAM Olfaction Prediction Challenge, organizado quase uma década atrás para que equipes ao redor do mundo compartilhassem seus modelos de ML.

Desde então, esse conjunto de dados cresceu e, agora, a Osmo está usando IA para catalogar o mundo excepcionalmente amplo dos cheiros. Estima‑se que até 40 bilhões de moléculas provavelmente possuam odor, mas apenas 100 milhões delas são conhecidas.

A startup usa soluções de IA do Google Cloud para processar essa imensa quantidade de dados. Uma das soluções inclui o Vertex AI, que é usado para treinar IA.

“Foi superhumano na sua capacidade de prever como as coisas cheiravam.”

– Wiltschko

Uma vez que os modelos de aprendizado de máquina são construídos, treinados e implantados em escala, eles são executados em uma grande biblioteca de moléculas usando Dataflow e têm resultados no BigQuery e no Bigtable.

Embora o objetivo final seja permitir que os computadores façam tudo que nossos narizes podem fazer — eventualmente ajudar profissionais médicos a detectar doenças —, a curto prazo, a Osmo quer criar moléculas aromáticas sustentáveis e mais seguras para fragrâncias como perfume, repelente de insetos e detergente.

A fragrância nesses produtos costuma ser “desenhada por um número muito pequeno de empresas secretas”, e Wiltschko acredita que sua empresa “pode fazer melhor… construindo ingredientes melhores e mais seguros que não são tóxicos… e não irritam sua pele ou seus olhos”.

Com isso, a Osmo conseguiu teleportar o cheiro de uma ameixa. Como a equipe explica, isso significa que a Osmo ensinou os computadores a ler, mapear e escrever um cheiro a partir de sua forma original e, então, recriar o cheiro ou sua essência em outro local.

“Esse desenvolvimento tem implicações massivas em indústrias como fragrância, saúde, segurança, agricultura e mais”, observou a Osmo em sua atualização em vídeo.

Apresentado no início deste ano, o que foi descrito como “o projeto mais ambicioso da Osmo”, a Teleportação de Cheiro foi alcançada com sucesso em laboratório, anunciou a Osmo, detalhando o processo.

A primeira tentativa bem‑sucedida envolveu uma simples fatia de coco, mas utilizou uma abordagem inovadora que não requer intervenção humana exceto nos níveis de entrada e saída. Isso é resultado de experimentos semanais conduzidos com software moderno e IA. A equipe anotou:

“(Desde que anunciamos a teleportação de cheiro), fizemos um progresso surpreendente. A cada mês, tornamos a Teleportação de Cheiro um pouco mais rápida, um pouco mais automatizada, e a desafiamos a transmitir cheiros mais complexos.”

A Ciência por Trás da Teleportação de Cheiro: Como Funciona?

O modo como a tecnologia de teleportação de cheiro funciona é que, primeiro, o aroma selecionado é introduzido em uma máquina chamada Cromatografia Gasosa‑Espectrometria de Massa (GCMS), que é uma técnica usada para identificar e analisar substâncias em uma amostra.

Enquanto um líquido pode ser injetado diretamente, a análise de espaço‑cabeça é usada para uma amostra sólida, como uma ameixa. Essa análise envolve capturar o cheiro no ar ao redor do objeto e depois absorvê‑lo através de um tubo.

O sistema GCMS reconhece os dados brutos e então os envia para a nuvem, onde são exibidos como uma coordenada em seu POM. Essa ferramenta sofisticada impulsionada por IA mapeia odores em um espaço multidimensional para ajudar a prever como uma combinação molecular específica cheira e permite recriações mais precisas.

A fórmula é transferida para o Robô de Formulação, que mistura vários aromas para produzir a amostra. Essas ferramentas são constantemente testadas para refinar os processos.

Na última etapa, a equipe comparou a amostra original e a cópia com o objetivo de alcançar um alto grau de semelhança. A equipe pretende recriar aromas que se alinhem com suas famílias odoríferas originais e, a cada teste, conseguiu capturar melhor cada nuance inerente aos odores.

“Estamos fazendo algo que ninguém conseguiu antes.”

– Osmo

A questão é que algumas moléculas mal registram nos sensores, mas, apesar de sua sutileza, têm um impacto significativo no aroma geral.

Além disso, mover um pequeno detalhe em uma molécula pode potencialmente mudar seu cheiro de rosas para ovos podres. Então há o problema de algumas moléculas presentes em cheiros cotidianos que permanecem não identificadas.

Com seu processo de coleta de dados, que está em andamento, a Osmo pretende resolver alguns desses problemas e encontrar novas maneiras de recriar moléculas.

A equipe já criou o “maior banco de dados de cheiros compatível com IA do mundo”, necessário para treinar algoritmos e refinar seus sentidos de cheiro. No entanto, ainda há o desafio de tornar todos esses dados utilizáveis, o que requer orientação humana — um obstáculo que a equipe da Osmo espera superar em breve.

No próximo passo, a Osmo abrirá demonstrações selecionadas ao público para que possam experimentar diretamente a teleportação de cheiro e avaliar a tecnologia da startup e sua eficácia na reprodução do aroma.

Com isso, a startup se aproxima ainda mais de unir o mundo de uma das maneiras mais essenciais, onde um aroma bonito que você sente pode ser facilmente compartilhado com outra pessoa. E, eventualmente, a Osmo pretende que doenças sejam detectadas pelo cheiro, o que “não vai acontecer este ano ou em breve, mas estamos a caminho”, disse Wiltschko.

Empresas que Ajudam a Avançar a Tecnologia Nascent

Agora, vamos observar as empresas que estão trabalhando na criação dessa nova experiência virtual onde se pode compartilhar cheiros de perfumes e cafés pela internet, assim como suas fotos são postadas.

Atualmente, há algumas startups inovadoras que estão pioneirando novas abordagens para a tecnologia de cheiro digital.

Aryballe é uma delas, combinando sensores bioquímicos, ML e óptica avançada para coletar, exibir e analisar dados de odor. Suas soluções de hardware são baseadas na plataforma de fotônica de silício da Aryballe, que detecta, registra e reconhece dados de odor. A Aryballe também oferece um sensor de odor de estado sólido chamado Core Sensor Module (CSM) que é sensível a milhares de odores e pode ser integrado à arquitetura fluídica, mecânica e elétrica dos clientes.

Aromyx é outra startup de biotecnologia voltada ao consumidor que mede gosto e cheiro usando biologia sintética e ciência de dados. Recriar a biologia do nariz humano fornece insights aos seus clientes. Empresas podem usar o software e os programas de IA da Aromyx para implantar seus dados em sua nuvem abrangente para comparação, modelagem, simulação e interpretação.

O Monell Chemical Senses Center, por sua vez, é um instituto de pesquisa científica independente e sem fins lucrativos que está desenvolvendo algoritmos de ML em larga escala para prever a qualidade do odor com base na estrutura molecular e, finalmente, construir dispositivos em colaboração com parceiros comerciais para detectar, gerar e compartilhar cheiros. Seu Projeto AROMA está atualmente avaliando as melhores formas de projetar um sistema universal de classificação de odores.

Considerando que a olfação digital é um campo altamente especializado e nascente, não há realmente empresas públicas diretamente envolvidas em seu desenvolvimento. No entanto, há algumas que estão avançando em tecnologias relacionadas.

1. Thermo Fisher Scientific

A empresa de capitalização de mercado de US$ 211 bi, cujas ações subiram 3,95 % no ano, negociando a US$ 551,74, pode contribuir para a olfação digital por meio de seu sistema GCMS. Suas soluções são projetadas para se adequar a qualquer fluxo de trabalho de laboratório.

A companhia tem um EPS (TTM) de 15,95, um P/E (TTM) de 34,60 e um dividend yield de 0,28 %. No terceiro trimestre de 2024, ela relatou receita de US$ 10,60 bi.

2. International Flavors & Fragrances

Esta empresa de capitalização de mercado de US$ 23,59 bi trabalha principalmente na criação de fragrâncias e sabores, mas também investiu em tecnologias de inovação de cheiro, como criação de fragrâncias impulsionada por IA e percepção sensorial.

A empresa criou sua ferramenta interna de IA há muitos anos e a usa, juntamente com dados de percepção do consumidor e neurociência, para projetar cheiros. “Começamos a construir um entendimento extenso da conexão entre cheirar, aromas e emoções”, disse Judith Gross, vice‑presidente de comunicação e branding, divisão de cheiro, na IFF, acrescentando que o banco de dados passou de emoções simples para cores e texturas.

Enquanto isso, sua tecnologia de Percepção Sensorial é um sistema de microencapsulação para têxteis que permite que a fragrância seja liberada de roupas e outros tecidos ao longo do tempo.

Na data de escrita, as ações da IFF estão sendo negociadas a US$ 92,56, alta de 14 % no ano, apresentando um EPS (TTM) de –9,10, um P/E (TTM) de –10,15 e um dividend yield de 1,73 %. No terceiro trimestre de 2024, relatou vendas líquidas de US$ 2,93 bi e US$ 702 mi em fluxos de caixa operacionais.

3. Alphabet (GOOGL )

Como compartilhamos, a inovação em IA da Google tem desempenhado um papel fundamental na pesquisa de olfação digital da Osmo. Dado o vasto potencial da IA, a tecnologia continua sendo foco do gigante tecnológico, que destacou durante a teleconferência de resultados do 3T24 a chamada de resultados:

“Estamos posicionados de forma única para liderar na era da IA devido ao nosso diferencial de abordagem full‑stack à inovação em IA, e agora estamos vendo isso operar em escala.”

A inovação em IA na Google envolve uma infraestrutura robusta que inclui data centers e chips, equipes de pesquisa que avançam a pesquisa em IA e constroem modelos, e um amplo alcance global por meio de seus produtos.

Neste trimestre, a empresa controladora da Google relatou receita de US$ 88,27 bi, crescimento de 15 % ano a ano. Sua receita de nuvem destacou‑se particularmente em US$ 11,35 bi, um aumento de quase 35 % em relação ao ano anterior, impulsionada pelas ofertas de IA.

Conclusão

Até agora, compartilhar cheiro estava limitado a compartilhar nossa memória ou experiência dele. Contudo, a digitalização do cheiro permitirá a recriação real do aroma e, como tal, tem o potencial de desbloquear inúmeras novas possibilidades em indústrias, incluindo design de produtos, realidade estendida, controle de qualidade e saúde.

Portanto, desde a criação de moléculas aromáticas mais sustentáveis para produtos cotidianos até a previsão de moléculas que repelem insetos para prevenir doenças transmitidas por mosquitos como a malária, a digitalização do cheiro pode ajudar a criar experiências memoráveis e melhorar a saúde humana, criando um futuro melhor para todos nós! Clique aqui para saber tudo sobre investir em inteligência artificial.