要點(diǎn):

• 利用圖神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建立了分子結(jié)構(gòu)與氣味描述之間的首個(gè)映射

• 該模型可以根據(jù)分子的化學(xué)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)氣味描述

• 這可能是實(shí)現(xiàn)氣味數(shù)字化的重要一步，但要落實(shí)共享氣味等可能性還需更多工作

微新創(chuàng)想（idea2003.com）9月6日 消息:近日，研究人員利用一種稱(chēng)為圖神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的深度學(xué)習(xí)算法，建立了一種模型，能夠?qū)⒒衔锏慕Y(jié)構(gòu)映射到氣味描述。該模型已成功預(yù)測(cè)人類(lèi)小組如何描述新的氣味，最終實(shí)現(xiàn)氣味的數(shù)字化。這項(xiàng)工作發(fā)表在8月31日的《科學(xué)》雜志上。

具體來(lái)說(shuō)，研究人員使用了一種特定類(lèi)型的圖神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，即消息傳遞神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。它在一個(gè)香料行業(yè)數(shù)據(jù)集上進(jìn)行訓(xùn)練，該數(shù)據(jù)集包含超過(guò)5000種分子，其結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換為圖形，并標(biāo)記了專(zhuān)業(yè)的氣味筆記。研究小組的一部分人員在這項(xiàng)工作開(kāi)始時(shí)就在谷歌工作，其中一些人則在2023年1月成立了一家衍生公司Osmo，由Alphabet的風(fēng)險(xiǎn)投資部門(mén)Google Ventures支持。

研究人員認(rèn)為，圖神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的預(yù)測(cè)能力使得他們能夠完成這項(xiàng)工作。該模型產(chǎn)生了一個(gè)空間表示，顯示不同分子的氣味描述符的相似性。該模型包含超過(guò)250個(gè)維度，比色彩的類(lèi)似表示更為復(fù)雜。僅給定一種新分子的化學(xué)結(jié)構(gòu)圖形式，該模型就可以將其放置在映射中，從本質(zhì)上預(yù)測(cè)氣味可能的描述方式。研究人員稱(chēng)之為主要?dú)馕队成洌@在嗅覺(jué)感官方面是前所未有的。

為了驗(yàn)證模型的性能，將400種新分子的評(píng)估與一個(gè)15人小組的評(píng)級(jí)進(jìn)行了比較，該小組經(jīng)過(guò)訓(xùn)練，可以識(shí)別55種氣味標(biāo)簽。模型的表現(xiàn)不是完美的，但53%的時(shí)間內(nèi)，模型比中位小組成員更接近平均小組評(píng)估。換句話(huà)說(shuō)，用模型替換一個(gè)小組成員可以改進(jìn)組描述。

盡管取得了進(jìn)展，但研究人員也意識(shí)到嗅覺(jué)的主觀(guān)性和個(gè)體差異。此外，氣味強(qiáng)度、多種基本氣味分子的混合物和濃度、沒(méi)有給定分子結(jié)構(gòu)的真實(shí)世界氣味的數(shù)字化、提高描述能力等方面還需要進(jìn)一步研究。

總的來(lái)說(shuō)，這項(xiàng)工作代表了一個(gè)重要的里程碑，首次建立了從化學(xué)結(jié)構(gòu)到氣味描述的映射。它為開(kāi)發(fā)新的生產(chǎn)或分析氣味的方式打下基礎(chǔ)，可能導(dǎo)致各種新產(chǎn)品和技術(shù)的出現(xiàn)，例如醫(yī)療測(cè)試、治療或假肢。但是，要實(shí)現(xiàn)像通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)共享氣味這樣的可能性，還需要做更多工作。