16 dicembre 2020

L’algoritmo degli odori

Un gruppo di ricerca della Cornell University di Ithaca, nello Stato di New York, in collaborazione con Intel, ha messo a punto un algoritmo neurale finalizzato all’apprendimento e all’identificazione di campioni di odori, basato sull’architettura del bulbo olfattivo dei Mammiferi. L’algoritmo è stato poi implementato in un sistema Intel neuromorfico, ossia ispirato al modo in cui funziona il cervello; in sostanza è stato progettato per ‘imitare’ il meccanismo di funzionamento della percezione olfattiva in modo da poter poi ‘addestrare’ un computer a riconoscere e memorizzare gli odori di determinate sostanze, in particolare alcune di quelle nocive o potenzialmente pericolose.

L’esatto funzionamento dei complessi meccanismi dell’olfatto nei Mammiferi e i processi che consentono di identificare e archiviare le informazioni sono stati a lungo oggetto di studio da parte dei ricercatori. Quando percepiamo l’odore di qualcosa, di un fiore o di un frutto, esso ci perviene combinato con un certo numero di altri odori di fondo che esercitano una sorta di ‘funzione di disturbo’ (da quello dei gas di scarico delle macchine, a quello dell’immondizia, al profumo del sapone con cui abbiamo lavato le mani); nonostante questo, siamo in grado di riconoscere quel determinato odore, anche quando esso si dovesse ripresentare in una combinazione completamente diversa di altri odori. Ed è proprio questa particolare capacità di distinguere e riconoscere che si è cercato di ottenere nei computer.

Intersecando neuroscienze e intelligenza artificiale la squadra guidata da Nabil Imam e Thomas Cleland ha elaborato un algoritmo neurale che, incorporando circuiti digitali che imitano il modo in cui i neuroni comunicano e apprendono, ha consentito di approfondire la comprensione delle modalità di funzionamento dei circuiti olfattivi del cervello e di riprodurle in modo che il computer riesca concentrarsi sulla risposta che gli viene chiesta, senza prendere in considerazione gli elementi di distrazione. La macchina è stata addestrata a riconoscere l’odore di sostanze quali toluene, ammoniaca, acetone, monossido di carbonio e metano e l’algoritmo si è rivelato in grado di identificare con successo gli odori anche quando il loro schema si presentava diverso dell’80% da quello che il computer aveva appreso originariamente. Uno dei principali campi di utilizzazione dei computer in grado di ‘sentire’ gli odori potrebbe essere quello della sicurezza: negli aeroporti, per esempio, potrebbero risultare efficaci per identificare la presenza dei materiali in genere utilizzati per commettere atti terroristici; oppure negli stabilimenti e nelle aree a rischio potrebbero rilevare la presenza di effluvi emessi da sostanze chimiche pericolose, contribuendo a prevenire incidenti potenzialmente assai gravi.

 

Crediti immagine: Foto di Gerd Altmann, attraverso Pixabay

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