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AI也懂聞香 日本成功訓練人工智慧辨味

記者 李宜蓉 報導
發佈時間:2021/03/26 20:00
示意圖/翻攝自 Shutterstock AI也懂聞香 日本成功訓練人工智慧辨味
示意圖/翻攝自 Shutterstock

「嗅覺」是生物重要的感官知覺,不過現在機器也擁有了嗅覺能力。日本有研究機構訓練人工智慧(AI)學習分辨氣味,系統透過如頭髮一般細小的感知薄膜判別氣味成份,已經能準確「聞出」多種味道。研究團隊將技術應用到不同產業,譬如提供清酒釀造廠更精準的發酵時間;也能利用在水果、水產等難以用肉眼分辨鮮熟度的食物上;還能幫助酪農業挑選乳牛愛吃的清香牧草,未來則期待能聞出癌細胞,提升癌症治療品質。

在人類探索世界過程中,「五感」中感受深刻度,第一是視覺,第二是嗅覺。一般而言,生物普遍擁有嗅覺,而現在,人工智慧(AI)也學會聞東西。

 

NHK主播 桑子真帆:「很熟悉的味道,薄荷類的香味。」
NHK主播 高瀨耕造:「會讓人放鬆的味道。」
NHK主播 桑子真帆:「對,放在室內聞著很舒服的...是薰衣草啦!」
NHK記者:「現在讓AI來聞一下。」
NHK主播 高瀨耕造 vs. NHK主播 桑子真帆:「這是薰衣草嗎?不是嗎?」
NHK記者:「AI已經有答案了,正確答案就是薰衣草。」
NHK主播 桑子真帆:「薰衣草沒錯嗎?我答對了!太好了。」

當人類還在懷疑自己的鼻子時,AI已經斬釘截鐵地回答出瓶子裡的味道。這小小一片感應裝置就是人工智慧的鼻子,晶片上四小片僅有0.3公釐大小的薄膜,則是AI的嗅覺感受器。
 

日本物質材料研究機構嗅覺中心長 吉川元起:「感受區大概跟頭髮一樣細。」

透過顯微鏡觀看,當白色的氣味分子接觸到受體時,薄膜會立刻產生變化,根據分子種類,感受膜會有各種不同反應,這些反應轉換為電氣訊號,就像是人類的腦波,AI經過無數次學習,最終懂得聞香辨味。

日本物質材料研究機構嗅覺中心長 吉川元起:「(透過新技術)讓感受度提高大約1百倍,過去被認為難以判定的氣味,將有機會可以被分辨出來。」

目前已知的氣味成分約為40萬種,每種味道的成分組成數量都不同,有些氣味包含了數千種類的分子。人類雖然只擁有大約400個嗅覺受體,卻能辨識一萬種以上不同氣味;而哺乳類動物中,鼻子最靈的就是非洲象,牠們的嗅覺基因多達2千個。研究團隊的終極目標,就是要讓AI超越狗鼻子,當一個「象鼻子」。

NHK記者:「我能聞出來這是柑橘類,但我沒把握分出葡萄柚或橘子的差別。」
 
日本物質材料研究機構嗅覺中心長 吉川元起:「黑線是葡萄柚,紅線是橘子。」

人鼻子聞不出來的,AI鼻都知道。在相似氣味測試中,AI成功辨別出54種味道。研究單位更與多種產業合作,實測AI嗅覺的實力。

清酒釀酒師:「我聞到了香蕉、蘋果類的果香。釀酒師其實只能靠自我感覺、自我標準去判斷發酵程度。」

釀造清酒的關鍵就是發酵期間,各酒廠都會有自己的釀酒師,用經驗與嗅覺判斷熟成,標準因人而異;AI則以客觀的科學方法判讀發酵狀態,讓清酒釀製品質能有系統的監控。而肉眼難以分辨熟度、鮮度的食物,人工智慧也能透過學習,由氣味辨識出好壞,避免食物中毒或浪費食物,酪農業尤其需要AI的幫助。

農研機構主任研究員 中久保亮:「根本就聞不出來差別,不覺得這些草有什麼問題啊。」

 
酪農一般會將牧草發酵,拉長存放時間,但保存環境只要不理想,就容易損壞變質,產生乳牛不喜歡、但人類不易察覺的難聞氣味,降低牛隻食慾,也影響牛乳產量與品質,這樣的「NG牛乳」,一年造成日本1700億損失;而AI能夠準確挑出臭掉的牧草,乳牛食量也比以往更多,有助於良好鮮乳的產出。

乳牛牧場經營者 高橋憲二:「自己的感覺跟機器測量結果真的差很多。現在我們多一個乳牛健康飼養的指標,對經營層面也是好事。」

除此之外,研究機構正在訓練AI聞出癌細胞,期待未來也能對癌症醫療有所貢獻。

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