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距离嗅觉数字化又近了一步:模型比人类小组成员更好地描述气味

本站发布时间:2023-11-21 14:39:19

越来越多的神经科学学习让我们把光变成视觉,把声音变成听觉,把食物变成味觉,把文本变成触觉传感器关系变得更加复杂和复杂的气味

为了解决这个问题,我们在MonellChemicalSensesCenter的领导下进行了研究,并启动了马萨诸塞州安布里奇的奥斯莫-基于谷歌研究所的机器学习研究成果,谷歌DeepMind(以前称为谷歌大脑)正在研究大脑中的脑电连接或感知最终,他们发现一种机器学习模型已经达到了人类水平,用语言描述了化学气味他们的研究发表在9月1日的《科学》杂志上

“模型在科学理解美的意义上存在着旧的差距,”研究院作者JoelMainland博士说,MonellCenterMember这一合作使世界更接近数字化,也更接近记录和制作它还可以识别出食用香料和香料行业的工作人员,因为他们不仅可以增加对受损植物天然来源的依赖,还可以识别蚊子、毛皮或毛皮等功能中心

“Howourbrain and noseworktogether”人类拥有大约400种功能和功能受体内皮细胞因子中的耳蛋白与新生儿大分子连接,将电信号传递给嗅觉棒lfactor受体的数量远多于我们用于存活的数量——四个——或者四个——大约40个

大陆说:“然而,在实际研究中,究竟是什么物理特性使一种机载大分子在进入大脑的过程中发挥作用,这个问题仍然存在。”“但是,如果计算机能够揭示分子的形状和我们最终如何控制它们的气味之间的关系,科学家们就可以利用这些知识来进一步了解我们的大脑和嗅觉。”

为了解决这一问题,OsmoCEOAlexWiltschko,Ph和Histeam创建了一个模型,该模型通过对分子气味与气味分子结构的玫瑰描述来实现这些相互作用的图谱本质上是一组相似的传粉昆虫,比如杂草和甜蜜的花朵Wiltschko说:“计算机可以识别视觉和听觉,但不能识别嗅觉——我们的深度和深度。”“这项研究提出并验证了人类嗅觉的驱动力,与嗅觉的化学结构相匹配。”

什么是臭氧

该模型使用行业数据集,其中包括5000种已知气味剂的气味结构和气味质量数据输入是分子的形状,输出是对方法或单词的预测

为了确定模型的有效性,Monell的研究人员进行了一个盲验证程序,在该程序中,一组研究参与者描述了新分子,然后将答案与模型的描述进行比较15名小组成员给了400个气味,并排列成55个单词来描述每个分子

第一作者Emily Mayhew博士说:“我们对这个模型的信心很强,因为我们对我们使用的数据很有信心Sheiswanana是密歇根州立大学的学生BrianKLee,博士,谷歌研究,BrainTeam,马萨诸塞州剑桥我也是第一作者

Monell团队为小组成员提供了实验室设计的参考资料,以教他们如何识别这些技能,并选择合适的单词来描述他们的感知为了避免这些研究中的失误,比如小组成员将“发霉”(如底部)和“麝香”(如烟雾)混为一谈,培训课程和实验室设计或参考资料将与每个描述术语相关的或质量提供给每个小组成员

小组成员有理由选择55个描述器中的哪一个,并为400种气味中的每一种选择将该模式应用于1-5比例的范围例如,一个小组展示了最新的不具特征的气味2,3-二氢苯并呋喃-5-甲醛粉末状(5)和一些甜味剂(3)

质量控制在人类嗅探器与计算机模型的分析比较中也很重要这就是合著者JaneParker,博士,英国雷丁大学风味化学教授的原因“我已经做了很多年的工作,主要是为了描述熊的肿瘤。”Herteam验证了用于测试模型预测的样本的真实性首先,气相色谱法能够分离出包括杂质在内的所有化合物接下来,Parkeran和Arteam收集了一些分离的成分,以确定是否有任何成分超过了目标分子的已知数量

Parkersaid说:“我们在测试的50个样本中发现了两个具有显著计算能力的样本。”在这种情况下,在目标分子的合成中使用了来自区域痕迹的杂质,并产生了一个样品,该样品的活性细胞体积超过了目标分子的体积“在这种情况下,我们能够解释面板在什么地方描述了IP预测的完全不同。”

BetterThanaHuman

如果将模型的表现与单个小组成员的表现进行比较,则模型在研究中获得了对小组气味平均值的预测具体来说,该模型的性能优于平均值,因为53%的分子被测试

大陆表示:“然而,最令人惊讶的结果是,该模型的成功者没有接受过培训。”“令人大开眼界的是,我们从未训练过编辑,但无法做出准确的预测。”

该模型很容易识别出结构上不同分子的大量空间,这些空间更直观、更相似,并表征了50万个潜在中心分子的各种不同性质,如强度或强度大陆表示:“我们希望这张地图能用于研究嗅觉、嗅觉、神经科学和心理物理,作为研究嗅觉缺失的一种工具。”

下一步是什么?研究小组推测,这些血液模型可能是基于新陈代谢组织起来的,这将是科学家对气味思考的基础换言之,与合成图接近的气味,或者说是类似的气味,也更有可能与代谢相关例如,感官科学家会以这种方式快速组织分子,他们会问是否存在芳香环

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来源:

Materials provided by
Monell Chemical Senses Center.
注明: Content may be edited for style and length.


参考:

  1. Brian K. Lee et al.
    A principal odor map unifies diverse tasks in olfactory perception. Science, 2023 DOI: 10.1126/science.ade4401

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