Moleküllerden Anılara: Koku Teleportasyonu Çağı Başlıyor

Bir yürüyüşte aldığınız o güzel kokuyu bir şarkı ya da fotoğraf kadar kolay bir şekilde arkadaşınıza ya da ailenize gönderebildiğinizi hayal edebiliyor musunuz?

Şimdi bunu yapabilirsiniz çünkü dijitalleşme bunu mümkün kıldı. Evet, doğru duydunuz. Hayatınızın diğer tüm yönleri gibi, koku da dijitalleşiyor!

Kokuyu dijitalleştirmek, aynı zamanda dijital koku algısı olarak da bilinir, sensörler ve yazılım kullanarak kokuları yakalama, iletme ve yeniden oluşturma sürecidir.

İnsan beyninin kokuları tanıma ve ayırt etme şeklini taklit ederek, dijital koku algısı dijital koku medyası oluşturmak, yeni ürünler geliştirmek, hastalıkları tespit etmek, molekülleri tahmin etmek ve gıda yetiştirmek için kullanılabilir.

Resimlere kıyasla, koku insanları etkileme potansiyeli çok daha büyüktür. Sonuçta, koku uyarımı görsel uyarımdan daha fazla beyin aktivitesi tetikler.

Bu duruma rağmen, bilimsel ilerlemelerin çoğu görme ve işitme üzerine odaklanmıştır. Bugün akıllı telefonlar ve dizüstü bilgisayarlar gibi cihazlar, çoğunlukla ses ve ışık etrafında dönen etkileyici yerleşik yetenekler sunar. Koku henüz aynı teknolojik yetenek ve ilerlemelere ulaşmadı çünkü birincil olarak kişisel bir duyudur.

Kokusal bölge beyin içinde doğrudan hipokampusla bağlantılıdır; bu bölge hafıza ve bilişle, ayrıca duyguları işleyen amigdala ile ilişkilidir. Sonuç olarak, aromalar belirli bir anıyı tetikleme gücüne sahiptir.

Ancak en önemlisi, son derece karmaşıktır. Koku reseptörleri için yaklaşık 1000 gen vardır ve bu genler eşdeğer sayıda koku reseptör tipi kodlar.

İlginç bir şekilde, gözde üç bilinen fotoreseptör tipi bulunurken, koku reseptörleri burun üst kısmında bulunan 6 milyon özel duyusal sinir hücresi arasında dağılmıştır.

Aslında, kokunun bu karmaşıklığı, burunlarımızın Parkinson hastalığını tespit etmesini sağlar. Öte yandan köpekler ve arılar gibi hayvanlar, kanser ve Alzheimer gibi hastalıkları bile koklayabilecek kadar derin bir koku duyusuna sahiptir. Ancak aynı karmaşıklık, koku sistemini çok az anlamamıza da neden olur.

Şimdi ise kokular dijitalleştikçe durum değişiyor.

Görünmezliği Haritalamak: Kokunun Dijital Haritasını Oluşturmak

Kokuyu anlamaya çalışmak uzun süredir devam ediyor, ancak şu ana kadar oldukça sınırlı kaldı.

Teknolojik gelişmeler, artan bir odaklanmaya yol açtı ve Dijital Koku Algısı Derneği (Digital Olfaction Society – DOS) oluşturuldu. DOS, kokuları kaydeden, dijital veriye dönüştüren, ileten ve sonunda dünyanın farklı yerlerinde yeniden oluşturan cihazlar geliştirmeyi amaçlıyor.

DOS, kültürel mirası korumak amacıyla çeşitli konumların kokularını yakalamak ve arşivlemek için küresel bir proje yürütüyor. Bu amaçla, grup dünya çapındaki uzmanları kendi bölgelerindeki kokuları dijitalleştirmeye davet ediyor; bu kokular Tokyo’daki özel bir ekip tarafından yeniden oluşturulacak.

Birkaç yıl önce, Japonya’nın Kyushu Üniversitesi araştırmacıları, Tokyo Üniversitesi iş birliğiyle geliştirdikleri ‘yapay burun’ adlı bir koku sensörü, nefeslerindeki bileşenleri analiz ederek bireyleri tanımlayabiliyordu. 16 kanallı sensör dizisiyle inşa edilen bu ‘yapay burun’, %97’nin üzerinde ortalama bir doğrulukla biyometrik kimlik doğrulaması yapabildi.

Şimdi, Osmo bir bölgeden diğerine kokuyu başarıyla teleport ediyor. Bu alandaki büyük bir oyuncu olan Osmo, Google Cloud AI teknolojisini kullanarak kokuyu dijitalleştiriyor ve “herkese daha iyi bir yaşam şansı vermek” istiyor.

Osmo, bilgisayarların görüntü ve ses üretmesi gibi kokuları da üretebileceği yeni bir çağ hayal ediyor.

CNBC ile birkaç ay önce yapılan bir röportajda, Osmo’nun kurucu ortağı ve CEO’su Alex Wiltschko, kokuyla ilgili takıntısını şöyle dile getirdi:

“Kokuya dair anlayışımı geliştirmek benim tutkum oldu. Bu, çok güçlü bir duygusal duygu, ama hakkında çok az şey biliyoruz.”

Michigan Üniversitesi’nde sinirbilim, Harvard’da ise koku sinirbilimi üzerine çalışan Wiltschko, Osmo’yu Google (GOOGL )’da bir araştırma projesi olarak başlattı ve 2022’de Google Ventures ve Lux Capital’den 60 milyon dolar destekle bir startup olarak kurdu. Geçen yıl, Bill & Melinda Gates Vakfı da Osmo’ya 3,5 milyon dolar hibe vererek 5 milyon dolarlık öz sermaye yatırımı ekledi.

Google Research’te, Wiltschko beyin ekibinde dijital koku araştırmalarının doğrulanması üzerine çalıştı.

Orada odak, bir molekülün yapısından kokusunu tahmin etmek için Grafik Sinir Ağları (GNN) kullanarak bir atılım yapmaktı. Daha önce hiç kokulanmamış yeni moleküller tasarlamak ve bunları yüksek hassasiyetle tahmin etmek üzerine araştırmalar yürütüldü. Ekip ayrıca sivrisinekleri uzaklaştıran ancak insan denemelerinde çok güçlü bir kokuya sahip moleküller de yarattı.

2022’de Wiltschko, Richard C. Gerkin ile birlikte Google Research’te moleküler haritalar kullanarak kokuyu anlamak üzerine bir makale kaleme aldı.

Ekip, havada süzülen ve burunlarımıza girerek duyusal reseptörlere bağlanan moleküller tarafından üretilen bir kokuyu ölçmeye yardımcı olacak duyusal haritalar önerdi. Ancak milyarlarca koku üretebilen molekül olduğu için hangi molekülün hangi kokuyu ürettiğini bulmak zor.

Renkler için renk çarkı, sesler için frekans haritaları gibi haritalarımız olsa da, yukarıda belirttiğimiz karmaşıklık nedeniyle koku için faydalı bir harita bulunmuyor.

Birkaç yıl önce, bu blogdan önce ekip, binlerce farklı molekül örneğini koku etiketleriyle eşleştirerek bir molekülün yapısı ile koku etiketine sahip olma olasılığı arasındaki ilişkiyi öğrenen bir GNN modeli geliştirdi.

Her molekül, kokusunu ifade eden bir vektör olarak temsil edildi. Bu temele dayanarak, her kokulu molekülün vektör temsili olan bir “Principal Odor Map” (POM) tanıtıldı.

Doğal koku duyusunu simüle edebilen yeni bir koku çipi hakkında bilgi edinmek için buraya tıklayın.

Yeni Bir Gerçeklik: Koku Teleportasyonu Nihayet Geldi

Geçen yıl, Osmo CEO’su Wiltschko, Google Cloud’un AI teknolojisini kullanarak koku algımızı haritalamanın insan refahını artırma konusundaki zorluğunu ele aldığını konuştu.

Son birkaç yılda yapay teknoloji popülerlik ve kullanım açısından büyük bir artış gösterdi. McKinsey anketine göre, AI benimsenmesi 2024’te %72’ye yükseldi ve iş dünyasının daha fazla alanında kullanılmaya başlandı. PwC, AI’nın 2030’a kadar küresel ekonomiye 15,7 trilyon dolar katkı sağlayacağını öngörüyor.

AI hiçbir sektörü etkilemedi demek yanlış olur, ancak “tüm internet”ten veriyle eğitilebilen AI sohbet botlarının aksine, kokular üzerine benzer bir dijital bilgi kütüphanesi henüz mevcut değil.

Makine koklamada bir atılım, yaklaşık on yıl önce dünya çapındaki ekiplerin ML modellerini paylaşması için düzenlenen DREAM Koku Tahmin Yarışması sayesinde geldi.

O zamandan beri bu veri seti büyüdü ve şimdi Osmo, AI kullanarak son derece geniş koku dünyasını katalogluyor. 40 milyar molekülün kokulu olma ihtimali olduğu tahmin ediliyor, ancak sadece 100 milyon tanesi biliniyor.

Startup, bu devasa veri miktarını işlemek için Google Cloud AI çözümlerini kullanıyor. Çözümler arasında Vertex AI, AI’yi eğitmek için kullanılıyor.

“Kokuların nasıl koktuğunu tahmin etme yeteneği insanüstüydü.”

– Wiltschko

Makine öğrenimi modelleri oluşturulup, eğitildikten ve ölçekli olarak dağıtıldıktan sonra, Dataflow kullanılarak büyük bir molekül kütüphanesi üzerinde çalıştırılıyor ve sonuçlar BigQuery ve Bigtable’da elde ediliyor.

Son hedef, bilgisayarların burunlarımızın yapabildiği her şeyi yapabilmesini sağlamak – uzun vadede tıp profesyonellerinin hastalıkları tespit etmesine yardımcı olmak – kısa vadede ise Osmo, parfüm, böcek kovucu ve çamaşır deterjanı gibi ürünler için sürdürülebilir ve daha güvenli aroma molekülleri üretmek istiyor.

Bu ürünlerdeki koku genellikle “çok az sayıda gizli şirket tarafından tasarlanıyor” ve Wiltschko, şirketinin “daha iyi ve daha güvenli, toksik olmayan ve cildinizi ya da gözlerinizi tahriş etmeyen bileşenler üretebileceğine” inanıyor.

Bu doğrultuda Osmo, erik kokusunu teleport etti. Ekip, bu durumun bilgisayarlara bir kokuyu orijinal formundan okuyup, haritalayıp, yazdırmayı ve ardından başka bir konumda kokuyu ya da özünü yeniden yaratmayı öğrettiğini belirtiyor.

“Bu gelişme, parfüm, sağlık, güvenlik, tarım ve daha fazlası gibi sektörlerde büyük etkiler yaratıyor,” diye Osmo, video güncellemesinde belirtti.

Bu yılın başlarında tanıtılan, “Osmo’nun en iddialı projesi” olarak tanımlanan Koku Teleportasyonu, laboratuvarda başarıyla gerçekleştirildi ve süreç detayları Osmo tarafından paylaşıldı.

İlk başarılı deneme, basit bir hindistancevizi dilimiyle yapıldı ancak insan müdahalesi sadece giriş ve çıkış seviyelerinde gerekli olan yeni bir yaklaşım içeriyordu. Bu, modern yazılım ve AI kullanılarak haftalık deneylerin bir sonucuydu. Ekip şöyle belirtti:

“(Koku teleportasyonunu ilk duyurduğumuzdan beri) şaşırtıcı bir ilerleme kaydettik. Her ay Koku Teleportasyonunu biraz daha hızlı, biraz daha otomatik ve daha karmaşık kokuları iletmeye meydan okuyacak şekilde geliştiriyoruz.”

Koku Teleportasyonunun Bilimi: Nasıl Çalışıyor?

Koku teleportasyon teknolojisinin çalışma şekli, öncelikle seçilen kokunun Gaz Kromatografisi-Kütle Spektrometresi (GCMS) adlı bir makineye tanıtılmasıdır; bu teknik, bir örnek içindeki maddeleri tanımlamak ve analiz etmek için kullanılır.

Sıvı doğrudan enjekte edilebileceği gibi, katı bir örnek (örneğin bir erik) için başlık alanı analizi kullanılır. Bu analiz, kokuyu nesnenin etrafındaki havada yakalar ve ardından bir tüp aracılığıyla emer.

GCMS sistemi ham veriyi tanır ve ardından buluta gönderir; burada POM üzerindeki bir koordinat olarak görüntülenir. Bu sofistike AI destekli araç, kokuları çok boyutlu bir alana haritalayarak belirli bir moleküler kombinasyonun nasıl kokacağını tahmin etmeye ve daha doğru yeniden yaratımlara olanak tanır.

Formül, Formülasyon Robotuna aktarılır; bu robot çeşitli kokuları karıştırarak örnek üretir. Bu araçlar, süreçleri iyileştirmek için sürekli test edilmektedir.

Son adımda, ekip orijinal örnek ile kopyasını karşılaştırarak yüksek bir benzerlik derecesi elde etmeyi hedefler. Ekip, kokuları orijinal koku aileleriyle uyumlu şekilde yeniden yaratmayı amaçlar ve her denemede kokuların tüm nüanslarını daha iyi yakalayabilmişlerdir.

“Bunu daha önce kimsenin başaramadığı bir şeyi yapıyoruz.”

– Osmo

Sorun şu ki, bazı moleküller sensörlerde neredeyse hiç kayda geçmez, ancak bu ince farklar bile toplam koku üzerinde önemli bir etki yaratır.

Ayrıca, bir moleküldeki tek bir küçük değişiklik, kokusunu gül gibi bir şeyden çürük yumurta gibi bir şeye dönüştürebilir. Günlük kokularda yer alan bazı moleküllerin hâlâ tanımlanamamış olması da bir problemdir.

Osmo, veri toplama süreciyle bu sorunları çözmeyi ve yeni molekülleri yeniden yaratmanın yollarını bulmayı hedefliyor.

Ekip, algoritmaları eğitmek ve koku algılarını iyileştirmek için “dünyanın en büyük AI uyumlu koku veri bankasını” oluşturdu. Ancak bu verilerin kullanılabilir hâle getirilmesi hâlâ bir zorluk; insan rehberliği gerektiriyor – bu engeli Osmo ekibi yakında aşmayı umuyor.

Bir sonraki adımda, Osmo seçilmiş demoları halka açacak, böylece insanlar doğrudan koku teleportasyonunu deneyimleyebilecek ve startup’ın teknolojisinin kokuyu ne kadar etkili yeniden ürettiğini inceleyebilecek.

Bu sayede startup, güzel bir kokuyu bir başkasıyla kolayca paylaşabileceğimiz en temel yollar arasında dünyayı bir araya getirmeye bir adım daha yaklaşmış oluyor. Ve sonunda, Osmo, “bu yıl ya da yakın gelecekte gerçekleşmeyecek, ama yolundayız” dediği gibi, kokuyla hastalık tespiti yapmayı hedefliyor.

Şirketler: Yeni Gelişen Teknolojiyi İlerletiyor

Şimdi, kokuları internet üzerinden fotoğraflar gibi paylaşabileceğimiz bu yeni sanal deneyimi yaratmak için çalışan şirketlere bir göz atalım.

Şu anda, dijital koku teknolojisine yeni yaklaşımlar getiren birkaç yenilikçi startup bulunuyor.

Aryballe, biyokimyasal sensörleri, ML’i ve ileri optiği birleştirerek koku verilerini toplar, görüntüler ve analiz eder. Donanım çözümleri, Aryballe’ın silikon fotonik tabanlı platformuna dayanır; bu platform koku verilerini algılar, kaydeder ve tanır. Aryballe ayrıca, binlerce kokuyu algılayabilen ve müşterilerin akışkan, mekanik ve elektriksel mimarilerine entegre edilebilen katı hal koku sensörü Core Sensor Module (CSM) sunar.

Aromyx, sentetik biyoloji ve veri bilimi kullanarak tat ve kokuyu ölçen bir başka tüketici odaklı biyoteknoloji startup’ıdır. İnsan burnu biyolojisini yeniden yaratmak, müşterilerine içgörüler sağlar. İşletmeler, Aromyx’in yazılım ve AI programlarını kapsamlı bir Bulut ortamına veri karşılaştırma, modelleme, simülasyon ve yorumlama için kullanabilir.

Monell Chemical Senses Center ise, moleküler yapı temelinde koku kalitesini tahmin eden büyük ölçekli ML algoritmaları geliştiren bağımsız, kar amacı gütmeyen bir bilimsel araştırma enstitüsüdür ve nihayetinde ticari ortaklarla iş birliği içinde kokuları tespit eden, üreten ve paylaşan cihazlar inşa etmeyi hedefler. Proje AROMA, kokuları sınıflandırmak için evrensel bir sistem tasarlamanın en iyi yollarını şu anda değerlendiriyor.

Dijital koku, son derece uzmanlaşmış ve yeni bir alan olduğundan, doğrudan bu alanda çalışan halka açık şirketler pek yoktur. Ancak ilgili teknolojilerde ilerleme kaydeden bazı şirketler bulunmaktadır.

1. Thermo Fisher Scientific

$211 milyar piyasa değerine sahip Thermo Fisher Scientific (TMO ), hisse senetleri YTD %3.95 artış göstererek $551.74 seviyesinde işlem görüyor ve GCMS sistemiyle dijital koku algısına katkı sağlayabilir. Çözümleri herhangi bir laboratuvar iş akışına uyacak şekilde tasarlanmıştır.

Şirketin EPS (TTM) 15.95, P/E (TTM) 34.60 ve temettü getirisi %0.28. 2024’ün 3. çeyreği için rapor etti ki geliri $10.60 milyar.

2. International Flavors & Fragrances

$23.59 milyar piyasa değerine sahip bu şirket öncelikle parfüm ve aroma üretimi üzerine çalışıyor, ancak AI destekli koku oluşturma ve duyusal algı gibi koku yenilik teknolojilerine de yatırım yaptı.

Şirket, yıllar önce kendi içinde geliştirdiği AI aracını tüketici algı verileri ve sinirbilimle birleştirerek kokular tasarlıyor. “Koku ve duygular arasındaki bağlantıyı kapsamlı bir şekilde inşa etmeye başladık,” diye IFF’nin iletişim ve marka yönetimi başkan yardımcısı Judith Gross, söyledi ve veri tabanının basit duygulardan renkler ve dokulara kadar genişlediğini ekledi.

Bu arada, Sensory Perception teknolojisi, tekstillerdeki koku salınımını zaman içinde sürdüren bir mikroenkapsülasyon teslim sistemi.

Yazının yazıldığı sırada IFF hisseleri $92.56 seviyesinde, YTD %14 artış gösteriyor; EPS (TTM) -9.10, P/E (TTM) -10.15 ve temettü getirisi %1.73. 3. çeyrek 2024’te net satışları $2.93 milyar ve operasyonlardan $702 milyon nakit akışı rapor etti.

3. Alphabet (GOOGL )

Google’ın AI yeniliklerinin Osmo’nun dijital koku araştırmasında kilit bir rol oynadığını daha önce paylaştık. AI’nın geniş potansiyeli göz önüne alındığında, teknoloji bu dev şirketin odak noktası olmaya devam ediyor; şirket, 3. çeyrek 2024 kazanç konferansında şöyle belirtti:

“AI inovasyonunda farklılaştırılmış tam yığın yaklaşımımız sayesinde AI çağında benzersiz bir konumdayız ve bunu artık ölçekli olarak görüyoruz.”

Google’daki AI inovasyonu, veri merkezleri ve çipler, AI araştırmalarını ilerleten araştırma ekipleri ve modelleri inşa eden geniş bir küresel ürün yelpazesi içeren sağlam bir AI altyapısını kapsar.

Bu çeyrekte, Google’ın ana şirketi $88.27 milyar gelir açıkladı; bu, yıllık %15 artış anlamına geliyor. Bulut gelirleri özellikle güçlü bir performans göstererek $11.35 milyar oldu; bu, bir yıl öncesine göre %35 artış ve AI hizmetlerinden kaynaklandı.

Sonuç

Şu ana kadar koku paylaşımı, sadece anı ya da deneyim paylaşımıyla sınırlıydı. Ancak kokunun dijitalleştirilmesi, kokunun gerçek yeniden yaratılmasını sağlayarak ürün tasarımları, genişletilmiş gerçeklik, kalite kontrol ve sağlık hizmetleri gibi birçok sektörde sayısız yeni olasılığı açığa çıkarma potansiyeline sahiptir.

Dolayısıyla, günlük ürünler için daha sürdürülebilir aroma molekülleri yaratmaktan, sivrisinekleri uzaklaştıran ve sıtma gibi hastalıklara karşı koruyan molekülleri tahmin etmeye kadar, koku dijitalleştirme unutulmaz deneyimler yaratabilir ve insan sağlığını iyileştirebilir; bu da hepimiz için daha iyi bir gelecek oluşturur!

Yapay zekaya yatırım hakkında her şeyi öğrenmek için buraya tıklayın.