Mula sa mga Molekula hanggang sa mga Alaala: Nagsisimula na ang Panahon ng Teleportasyon ng Amoy

Maaari mo bang isipin na ipadala ang napakagandang amoy na iyong nalamon sa isang paglalakad nang kasing dali ng isang kanta o larawan sa iyong kaibigan o pamilya?

Ngayon, maaari mo na ito dahil nagawa ito ng digitalisasyon. Tama iyon. Katulad ng iba pang aspeto ng iyong buhay, ang amoy ay nagiging digital na rin!

Ang pagdidigital ng amoy, na kilala rin bilang digital na olfaksyon, ay proseso ng pagkuha, pagpapadala, at muling paglikha ng mga amoy gamit ang mga sensor at software.

Sa pamamagitan ng paggaya kung paano kinikilala at pinag-iiba ng utak ng tao ang mga amoy, maaaring gamitin ang digital na olfaksyon upang lumikha ng digital na media ng amoy, bumuo ng mga bagong produkto, matuklasan ang mga sakit, hulaan ang mga molekula, at magpalago ng pagkain.

Kung ihahambing sa mga larawan, ang amoy ay may mas malaking potensyal na makaapekto sa tao. Sa katunayan, ang pag-udyok ng amoy ay nagdudulot ng mas maraming aktibidad sa utak kaysa sa visual na pag-udyok.

Sa kabila nito, karamihan sa mga pag-unlad sa agham ay nakatuon sa paningin at pandinig. Ngayon, ang mga matatalinong aparato tulad ng mga telepono at laptop ay nag-aalok sa halos lahat ng kahanga-hangang built-in na kakayahan na pangunahing nakasentro sa tunog at liwanag. Ang amoy ay hindi pa nakakamit ang parehong teknolohikal na kakayahan at pag-unlad dahil, una, ito ay personal.

Ang bahagi ng amoy sa utak ay direktang konektado sa hippocampus, na kaugnay ng memorya at kognisyon, at sa lugar na responsable sa pagproseso ng emosyon (amygdala). Bilang resulta, ang amoy ay may makapangyarihang kakayahang magpasimula ng isang tiyak na alaala.

Ngunit higit sa lahat, ito ay lubhang kumplikado. May humigit-kumulang 1,000 na gene para sa mga reseptor ng amoy, na nag-encode ng katumbas na bilang ng mga uri ng olfactory receptor.

Kagiliw-giliw, may tatlong kilalang uri ng photoreceptor sa mata, samantalang ang mga olfactory receptor ay nakakalat sa 6 milyong espesyal na selula ng sensory nerve na matatagpuan sa itaas na bahagi ng ilong.

Sa katunayan, ang komplikasyong ito ng amoy ang nagbibigay-daan sa ating ilong na matuklasan ang Parkinson’s disease. Samantala, ang mga hayop tulad ng aso at bubuyog ay may napakalalim na pang-amoy na kaya nilang amuyin ang kanser at Alzheimer’s. Gayunpaman, ang parehong komplikasyon ang dahilan kung bakit napakakaunti ng ating pagkaunawa sa sistemang olfactory.

Gayunpaman, nagbabago ang mga bagay habang ang mga amoy ay nagiging digital.

Paglalarawan ng Di-nakikita: Pagtatayo ng Digital na Mapa ng Amoy

Ang pagsisikap na maunawaan ang amoy ay nagaganap na nang matagal, ngunit hanggang ngayon, ito ay medyo limitado.

Gayunpaman, ang mga pag-unlad sa teknolohiya ay nagdulot ng lumalawak na atensyon, na nagresulta sa paglikha ng Digital Olfaction Society (DOS). Layunin nitong lumikha ng mga aparato na magre-record ng amoy, gawing digital na datos, ipadala, at sa huli muling likhain ito sa iba’t ibang bahagi ng mundo.

Sa kasalukuyan, pinamumunuan ng DOS ang isang pandaigdigang proyekto upang makuha at i-archive ang mga amoy ng iba’t ibang lokasyon para sa pangkulturang pagpepreserba. Para dito, iniimbitahan ng grupo ang mga eksperto mula sa buong mundo na i-digitalize ang mga amoy mula sa kanilang mga lokal na lugar, na muling bubuuin ng isang dedikadong koponan sa Tokyo.

Ilang taon na ang nakalipas, ang mga mananaliksik mula sa Kyushu University ng Japan, kasama ang University of Tokyo, ay binuo din ang isang olfactory sensor na tinatawag na ‘artificial nose,’ na maaaring kilalanin ang mga indibidwal sa pamamagitan ng pagsusuri ng mga compound sa kanilang hininga. Gawa gamit ang 16-channel sensor array, ang ‘artificial nose’ ay nakapag-authenticate ng biometrically na may average na katumpakan na higit sa 97%.

Ngayon, matagumpay na nagte-teleport ng amoy ang Osmo mula sa isang bahagi ng mundo patungo sa iba. Isang pangunahing manlalaro sa larangang ito, ginagamit ng Osmo ang teknolohiyang Google Cloud AI upang i-digitalize ang amoy upang “bigyan ang lahat ng pagkakataon para sa mas magandang buhay”.

Inilalarawan ng Osmo ang isang bagong panahon kung saan ang mga computer ay makakalikha ng amoy kagaya ng paglikha nila ng mga larawan at tunog.

Sa isang panayam sa CNBC ilang buwan na ang nakalipas, ibinahagi ng co-founder at CEO ng Osmo na si Alex Wiltschko ang kanyang pagkahumaling sa amoy, sinasabi:

“Ito ay naging aking passion na subukang maunawaan ang amoy. Ito ay napakalakas na emosyonal na pandama, ngunit napakakaunti ng ating nalalaman tungkol dito.”

Si Wiltschko, na nag-aral ng neuroscience sa University of Michigan at partikular na olfactory neuroscience sa Harvard, nagsimula ng Osmo bilang isang research project sa Google (GOOGL ) bago ito ilunsad bilang startup noong 2022 na may $60 milyong suporta mula sa Google Ventures at Lux Capital. Sa huling bahagi ng nakaraang taon, ang Bill & Melinda Gates Foundation ay nag-award sa Osmo ng $3.5 milyong grant, na nagdagdag sa $5 milyong equity investment nito.

Sa Google Research, nagtrabaho si Wiltschko sa pag-validate ng pananaliksik sa digital na olfaksyon sa Brain team.

Doon, ang pokus ay sa paggamit ng Graph Neural Networks (GNN) upang makamit ang isang breakthrough sa paghula ng amoy ng isang molekula mula sa istruktura nito. Isinagawa pa ang karagdagang pananaliksik sa pagdidisenyo ng mga bagong molekula na hindi pa amoy noon at pagkatapos ay hinulaan ito nang may mataas na katumpakan. Nilikha rin ng koponan ang mga molekula na nagtataboy ng lamok ngunit may napakamatinding amoy sa mga pagsubok sa tao.

Noong 2022, sinulat ni Wiltschko, kasama si Richard C. Gerkin, Google Research, tungkol sa paggamit ng mga molekular na mapa upang maunawaan ang amoy.

Ipinanukala ng koponan ang sensory maps upang makatulong sa pagsukat ng amoy, na nililikha ng mga molekula na lumulutang sa hangin, pagkatapos ay pumapasok sa ating ilong at kumakabit sa mga sensory receptor doon. Ngunit dahil sa bilyong molekula na kayang lumikha ng amoy, mahirap alamin kung aling molekula ang nagdudulot ng anong amoy.

Habang mayroon tayong mga mapa para sa mga kulay sa pamamagitan ng color wheel at gumagamit ng frequency upang i-map ang mga tunog, wala tayong kapaki-pakinabang na mga mapa para sa amoy dahil sa komplikasyong nabanggit natin kanina.

Ilang taon na ang nakalipas, bago pa ang blog na ito, binuo ng koponan ang GNN model na nagsuri ng libu-libong halimbawa ng mga natatanging molekula na may kasamang mga label ng amoy upang matutunan ang ugnayan sa pagitan ng istruktura ng molekula at ang posibilidad na magkaroon ng label ng amoy.

Ang bawat molekula ay kinatawan bilang isang vector na naglalarawan ng molekula sa kanyang amoy. Batay dito, ipinakilala ang “Principal Odor Map” (POM) upang tukuyin ang vector representation ng bawat molekulang may amoy.

I-click dito upang matutunan ang isang bagong uri ng olfactory chip na maaaring tularan ang natural na pakiramdam ng amoy.

Isang Bagong Realidad: Ang Teleportasyon ng Amoy ay Narito Na

Noong nakaraang taon, sinabi ni Wiltschko, CEO ng Osmo, tungkol sa paggamit ng AI technology ng Google Cloud upang harapin ang hamon ng pagma-map ng ating pandama sa amoy para mapabuti ang kapakanan ng tao.

Sa nakaraang ilang taon, ang teknolohiyang artipisyal ay lumago nang malaki sa kasikatan at paggamit. Ayon sa isang survey ng McKinsey, tumaas ang pag-aampon ng AI sa nakakabigat na 72% noong 2024 habang ito ay ginagamit nang mas marami sa iba’t ibang bahagi ng negosyo. Ayon sa PwC, inaasahang mag-aambag ang AI ng $15.7 trilyon sa pandaigdigang ekonomiya pagsapit ng 2030.

Walang sektor ang hindi naaapektuhan ng AI, ngunit hindi tulad ng mga AI chatbot, na maaaring sanayin gamit ang datos mula sa “buong internet,” wala pang katulad na digital na library ng impormasyon tungkol sa mga amoy.

Isang breakthrough sa machine olfaction ang nagmula sa DREAM Olfaction Prediction Challenge na ginanap halos isang dekada na ang nakalipas para sa mga koponan sa buong mundo na ibahagi ang kanilang mga ML model.

Mula noon, lumago ang dataset na ito, at ngayon, ginagamit ng Osmo ang AI upang i-catalog ang napakalawak na mundo ng mga amoy. Tinatayang may hanggang 40 bilyong molekula na maaaring may amoy, ngunit 100 milyong lamang ang kilala.

Gumagamit ang startup ng mga solusyon ng Google Cloud AI upang iproseso ang napakalaking dami ng datos na ito. Isa sa mga solusyon ay ang Vertex AI, na ginagamit upang sanayin ang AI.

“Ito ay sobrang kahanga-hanga sa kakayahan nitong hulaan kung ano ang amoy ng mga bagay.”

– Wiltschko

Kapag nabuo, nasanay, at na-deploy na ang mga machine learning model sa malakihang sukat, pinapatakbo ang mga ito sa isang malaking library ng molekula gamit ang Dataflow at nagkakaroon ng mga resulta sa BigQuery at Bigtable.

Habang ang panghuling layunin ay payagan ang mga computer na gawin ang lahat ng kayang gawin ng ating ilong—sa huli ay tulungan ang mga propesyonal sa medisina na matuklasan ang mga sakit—sa maikling panahon, nais ng Osmo na lumikha ng mga sustainable at mas ligtas na aroma molecules para sa mga pabango tulad ng perfume, insect repellant, at detergent sa paglalaba.

Ang pabango sa mga produktong ito ay karaniwang “dinisenyo ng napakakaunting bilang ng mga lihim na kumpanya,” at naniniwala si Wiltschko na ang kanyang kumpanya “maaaring gumawa ng mas maganda… sa pamamagitan ng pagbuo ng mas maganda at mas ligtas na mga sangkap na hindi nakakalason … at hindi nakakairita sa iyong balat o sa iyong mga mata.”

Sa pamamagitan nito, na-teleport ang amoy ng isang plum. Bilang paliwanag ng koponan, nangangahulugan ito na tinuruan ng Osmo ang mga computer kung paano basahin, i-map, at isulat ang isang amoy mula sa orihinal nitong anyo at pagkatapos ay muling likhain ang amoy o ang esensya nito sa ibang lokasyon.

“Ang pag-unlad na ito ay may napakalaking implikasyon sa iba’t ibang industriya mula sa pabango, kalusugan, seguridad, agrikultura, at iba pa,” nabanggit ng Osmo sa kanyang pag-update ng video.

Inilunsad nang mas maaga ngayong taon, ang tinatawag na “pinakamahambing na proyekto ng Osmo,” ang Scent Teleportation ay matagumpay na naabot sa laboratoryo, ayon sa anunsyo ng Osmo, na naglalahad ng proseso.

Ang unang matagumpay na pagsubok ay kinasasangkutan ng isang simpleng hiwa ng niyog ngunit gumamit ng isang bagong pamamaraan, na hindi nangangailangan ng interbensyon ng tao maliban sa antas ng input at output. Ito ay resulta ng lingguhang mga eksperimento na isinagawa gamit ang modernong software at AI. Binanggit ng koponan:

“(Mula nang unang i-anunsyo ang scent teleportation), nakagawa kami ng kamangha-manghang pag-usad. Bawat buwan, pinapabilis namin nang kaunti ang Scent Teleportation, ginagawang mas awtomatiko, at hinahamon ito na magpadala ng mas kumplikadong amoy.”

Ang Siyensiya sa Likod ng Teleportasyon ng Amoy: Paano Ito Gumagana?

Ang paraan ng paggana ng teknolohiyang teleportasyon ng amoy ay una, ang napiling amoy ay inilalagay sa isang makina na tinatawag na Gas Chromatography-Mass Spectrometry (GCMS), na isang teknik na ginagamit upang kilalanin at suriin ang mga sangkap sa isang sample.

Habang maaaring direktang i-inject ang likido, ginagamit ang headspace analysis para sa solidong sample, tulad ng plum. Ang pagsusuring ito ay kinabibilangan ng pag-trap ng amoy sa hangin sa paligid ng bagay at pagkatapos ay sinisipsip ito sa pamamagitan ng isang tubo.

Kinikilala ng GCMS system ang raw data at pagkatapos ay ipinapadala ito sa cloud, kung saan ito ay ipinapakita bilang isang coordinate sa POM nito. Ang sopistikadong AI-driven tool na ito ay nagma-map ng mga amoy sa isang multidimensional na espasyo upang matulungan hulaan kung ano ang amoy ng isang tiyak na kombinasyon ng molekula at nagbibigay-daan sa mas tumpak na muling paglikha.

Ang formula ay inililipat sa Formulation Robot, na naghalo ng iba’t ibang amoy upang makabuo ng sample. Ang mga tool na ito ay patuloy na sinusubok upang makatulong sa pagpapabuti ng mga proseso.

Sa huling hakbang, ikinumpara ng koponan ang orihinal na sample at ang kopya na may layuning makamit ang mataas na antas ng pagkakapareho. Layunin ng koponan na muling likhain ang mga amoy na tumutugma sa kanilang orihinal na pamilya ng amoy, at sa bawat pagsubok, mas na-capture nila ang bawat nuance na likas sa mga amoy.

“Gumagawa kami ng isang bagay na hindi pa nagawa ng sinuman dati.”

– Osmo

Ang katotohanan, ilang molekula ay halos hindi nakikita ng mga sensor, ngunit sa kabila ng kanilang kahinaan, may malaking epekto sila sa kabuuang amoy.

Gayundin, ang paggalaw lamang ng isang maliit na bahagi sa loob ng isang molekula ay maaaring magbago ng amoy nito mula rosas patungo sa bulok na itlog. Pagkatapos ay may problema na ang ilang molekula na kasangkot sa pang-araw-araw na amoy ay nananatiling hindi natukoy.

Sa proseso ng pangangalap ng datos nito, na kasalukuyang isinasagawa, layunin ng Osmo na lutasin ang ilan sa mga problemang ito at maghanap ng mga bagong paraan upang muling likhain ang mga molekula.

Nilikha na ng koponan ang “pinakamalaking AI-compatible scent data bank sa mundo,” na kinakailangan upang sanayin ang mga algorithm at pagbutihin ang kanilang pang-amoy. Gayunpaman, nananatili pa rin ang hamon ng paggawa ng lahat ng datos na ito na magagamit, na nangangailangan ng patnubay ng tao—isang balakid na inaasahan ng koponan ng Osmo na malalampasan sa lalong madaling panahon.

Sa susunod na hakbang, magbubukas ang Osmo ng piling demo sa publiko upang direktang maranasan nila ang teleportasyon ng amoy at suriin ang teknolohiya ng startup at kung gaano ito kaepektibo sa muling paglikha ng amoy.

Sa ganitong paraan, mas lalapit ang startup sa pagdadala ng mundo nang magkasama sa isa sa mga pinakamahalagang paraan, kung saan ang isang magandang amoy na iyong naamoy ay madaling maibahagi sa iba. At kalaunan, balak ng Osmo na matuklasan ang mga sakit gamit ang amoy, na “hindi mangyayari ngayong taon o kahit kailan man sa malapit, ngunit kami ay nasa tamang landas,” sabi ni Wiltschko.

Mga Kumpanyang Tumulong sa Pagpapaunlad ng Bagong Teknolohiya

Ngayon, tingnan natin ang mga kumpanyang nagtatrabaho sa paglikha ng bagong virtual na karanasan kung saan maaaring ibahagi ang amoy ng mga pabango at kape sa internet, katulad ng kung paano nila ipinopost ang mga larawan.

Sa kasalukuyan, may ilang makabago na startup na nangunguna sa mga bagong pamamaraan sa teknolohiyang digital na amoy.

Ang Aryballe ay isa na nagsasama ng biochemical sensors, ML, at advanced optics upang kolektahin, ipakita, at suriin ang datos ng amoy. Ang mga hardware solution nito ay batay sa silicon photonics-based platform ng Aryballe, na nakaka-detect, nagre-record, at kumikilala ng datos ng amoy. Nag-aalok din ang Aryballe ng solid-state odor sensor na tinatawag na Core Sensor Module (CSM) na sensitibo sa libu-libong amoy at maaaring i-integrate sa fluidic, mechanical, at electrical architecture ng mga customer.

Ang Aromyx ay isa pang consumer-facing biotech startup na sumusukat ng lasa at amoy gamit ang synthetic biology at data science. Ang muling paglikha ng biology ng human nose ay nagbibigay ng mga insight sa kanilang mga customer. Maaaring gamitin ng mga negosyo ang software at AI program ng Aromyx upang ilagay ang kanilang datos sa komprehensibong Cloud para sa paghahambing, pagmomodelo, simulation, at interpretasyon.

Samantala, ang Monell Chemical Senses Center ay isang independiyente, non-profit na institusyong pang-agham na nagsasagawa ng pananaliksik na bumubuo ng malakihang ML algorithms upang hulaan ang kalidad ng amoy batay sa istruktura ng molekula at sa huli ay lumikha ng mga aparato kasama ang mga komersyal na kasosyo upang matuklasan, lumikha, at magbahagi ng mga amoy. Ang Project AROMA nito ay kasalukuyang sinusuri ang pinakamainam na paraan upang magdisenyo ng isang unibersal na sistema ng pag-uuri ng mga amoy.

Dahil ang digital olfaction ay isang lubhang espesyalisadong at bagong larangan, wala talagang mga pampublikong kumpanya na direktang kasali sa pag-unlad nito. Gayunpaman, may ilan na gumagawa ng mga pag-unlad sa mga kaugnay na teknolohiya.

1. Thermo Fisher Scientific

Ang Thermo Fisher Scientific (TMO ) na may market cap na $211 bilyon, kung saan tumaas ang kanilang mga shares ng 3.95% YTD habang nagte-trade sa $551.74, ay maaaring mag-ambag sa digital olfaction sa pamamagitan ng kanilang GCMS system. Ang kanilang mga solusyon ay dinisenyo upang umangkop sa anumang workflow ng laboratoryo.

Ang kumpanya ay may EPS (TTM) na 15.95, P/E (TTM) na 34.60, at dividend yield na 0.28%. Para sa Q3 ng 2024, ito ay iniulat na may revenue na $10.60 bilyon.

2. International Flavors & Fragrances

Ang kumpanyang ito na may market cap na $23.59 bilyon ay pangunahing gumagawa ng mga pabango at lasa ngunit nag-invest din sa mga teknolohiya ng inobasyon sa amoy tulad ng AI-driven na paglikha ng pabango at sensory perception.

Ang kumpanya ay lumikha ng kanilang in-house AI tool maraming taon na ang nakalipas at ginagamit ito, kasama ang consumer perception data at neuroscience, upang magdisenyo ng mga amoy. “Sinimulan naming buuin ang isang malawak na pag-unawa sa koneksyon sa pagitan ng pag-amoy at mga amoy at emosyon,” sinabi ni Judith Gross, vice president ng communication at branding, scent division, sa IFF, na nagdagdag na ang database ay lumipat mula sa simpleng emosyon patungo sa mga kulay at texture.

Samantala, ang Sensory Perception teknolohiya ay isang microencapsulation delivery system para sa mga tela na nagpapahintulot na ilabas ang pabango mula sa damit at iba pang mga tela sa paglipas ng panahon.

Sa kasalukuyang pagsulat, ang mga shares ng IFF ay nagte-trade sa $92.56, tumaas ng 14% YTD, habang may EPS (TTM) na -9.10, P/E (TTM) na -10.15, at dividend yield na 1.73%. Para sa 3Q24, iniulat nito ang net sales na $2.93 bilyon at $702 milyon sa cash flows mula sa operasyon.

3. Alphabet (GOOGL )

Tulad ng aming ibinahagi, ang AI innovation ng Google ay may mahalagang papel sa pananaliksik ng Osmo sa digital olfaction. Dahil sa napakalaking potensyal ng AI, patuloy na nakatuon ang teknolohiya sa higanteng ito, na binanggit sa panahon ng 3Q24 tawag sa kita:

“Kami ay natatanging nakaposisyon upang manguna sa panahon ng AI dahil sa aming pinagkaiba na full-stack na lapit sa AI innovation, at ngayon ay nakikita naming ito ay gumagana sa malawak na sukat.”

Ang AI innovation sa Google ay kinabibilangan ng matatag na AI infrastructure na sumasaklaw sa mga data center at chips, mga research team na nagpapaunlad ng AI research at bumubuo ng mga modelo, at malawak na global na abot sa pamamagitan ng mga produkto nito.

Para sa quarter na ito, iniulat ng parent company ng Google ang revenue na $88.27 bilyon, na tumaas ng 15% YoY. Ang cloud revenue nito ay lalong malakas sa $11.35 bilyon, isang pagtaas na halos 35% mula isang taon ang nakalipas, na pinasigla ng mga AI offering.

Konklusyon

Hanggang ngayon, ang pagbabahagi ng amoy ay limitado lamang sa pagbabahagi ng ating alaala o karanasan tungkol dito. Gayunpaman, ang pagdidigital ng amoy ay magbibigay-daan sa aktwal na muling paglikha ng amoy at, bilang resulta, may potensyal na magbukas ng hindi mabilang na mga bagong posibilidad sa iba’t ibang industriya, kabilang ang disenyo ng produkto, extended reality, quality control, at pangangalagang pangkalusugan.

Kaya, mula sa paglikha ng mas sustainable na aroma molecules para sa pang-araw-araw na produkto hanggang sa paghula ng mga molekula na nagtataboy ng insekto upang maiwasan ang mga sakit na dala ng lamok tulad ng malaria, ang pagdidigital ng amoy ay makakatulong sa paglikha ng mga di-malilimutang karanasan at pagpapabuti ng kalusugan ng tao, na naglilikhang mas magandang kinabukasan para sa ating lahat!

I-click dito upang matutunan ang lahat tungkol sa pamumuhunan sa artificial intelligence.