Woensdag 01/04/2020

AI

Kunstmatige intelligentie leert te ruiken

Beeld Eline van Strien

Met beeld en geluid kan kunstmatige intelligentie al heel aardig overweg. Hoe zit het met geur? Dat is een veel lastiger verhaal, maar er wordt aan gewerkt.

Het is maar een dun lijntje tussen de geur van rozen en die van rotte eieren. Jazeker, gevoelsmatig liggen ze mijlenver uiteen. Geen mens zal de geuren verwarren. Maar wie geen neus heeft en naar de moleculaire structuur kijkt van bepaalde stoffen, heeft het moeilijk. Haal één atoompje weg, leg één verbinding anders en de geur is totaal anders.

Toch maken wetenschappers vorderingen in het trainen van computers om geuren te onderscheiden op basis van hun moleculaire structuur. Zo gebruikte een team Google-wetenschappers een dataset van ruim vijfduizend moleculen waaraan getrainde parfumeurs beschrijvingen hingen. ‘Abrikoos’ bijvoorbeeld, of ‘boterachtig’.

Vervolgens moet het systeem in staat zijn geuren te identificeren en daar de juiste labels op te plakken. Andere wetenschappers gingen Google daarin al voor, maar de vorderingen gaan traag.

Plato en Kant

Van de zintuigen die door de 18de-eeuwse filosoof Immanuel Kant worden behandeld, komt de reuk er bekaaid af: als hij één zintuig kon missen als kiespijn, was het wel geur. Kant associeerde, overigens net als Plato, het ruiken met basale, dierlijke activiteiten. Letterlijk laag bij de grond: de dieren die geursporen opsnuiven. Nee, dan het gehoor en het zicht, die de mens in contact brengen met de wereld van de esthetica.

Ze zouden met instemming kijken naar de huidige stand van de kunstmatige intelligentie, waar veel aandacht is voor zicht (het herkennen van afbeeldingen, gezichtsherkenning) en gehoor (spraakassistenten), maar nog weinig voor geur. De reden daarvoor is geen door Plato of Kant ingegeven ideologische, maar een puur praktische. Geur is veel lastiger in enen en nullen te vatten dan beeld en geluid.

Rommel in, rommel uit

Een van de problemen is dat de sensoren die nodig zijn om de moleculen die door de lucht zweven op te vangen, duurder en zeldzamer zijn dan de overal in mobiele telefoons aanwezige beeldsensoren. Maar ze bestaan wel. Kurt De Grave, inmiddels werkzaam bij het onderzoeksinstituut Flanders Make, deed enkele jaren geleden bij de KU Leuven onderzoek naar algoritmen die in staat zijn de geur van moleculen te voorspellen op basis van hun chemische structuur. Dat lukte. Althans: dat lukte een beetje.

Voor goede AI is de beschikbaarheid van goede trainingsdata essentieel. Hier geldt de bekende wet ‘rommel in, rommel uit’. Als de gegevens waarmee een systeem wordt getraind niet goed zijn – te weinig, of niet goed gelabeld – dan zal zo’n systeem ook niet goed werken. Het feit dat die sensoren relatief weinig worden gebruikt, zorgt ervoor dat er domweg veel minder data zijn. Vergelijk deze complexe apparaten om moleculen mee op te vangen maar eens met de miljarden camera’s die er zijn. Of met de breed beschikbare geluidsbestanden om slimme systemen mee te trainen.

Geuren zien

Kunstenaar en ‘futures designer’ Lisanne Buik is gefascineerd door zintuigen en maakte samen met Next Nature Network voor haar project Next Senses onder andere de korte film Synesthesia. Hierin is een vrouw te zien die niet kan ruiken. Maar ze krijgt een door AI aangedreven geursensor in haar neus die communiceert met een slimme contactlens die de geuren omzet naar kleuren. Buik wil daadwerkelijk zo’n systeem maken, maar loopt op dit moment nog tegen de grenzen van de techniek aan: “Geur is ongelofelijk complex.”

Gewicht

Het complexe apparaat in kwestie vangt moleculen op die door de lucht zweven en probeert deze daarna te onderscheiden. Dat is een bijzonder lastig proces, legt De Grave uit. Dat onderscheiden gebeurt namelijk op basis van het gewicht van de moleculen. Bij simpele, lichte moleculen is het relatief eenvoudig, maar bij zware moleculen neemt het aantal combinaties gigantisch toe.

Om het onderscheid te maken tussen twee moleculen met dezelfde compositie (evenveel koolstofatomen en stikstofatomen bijvoorbeeld, maar anders met elkaar verbonden), moeten ze aan stukken worden geschoten. De Grave: “Het wegen van zowel het origineel als de fragmenten maakt het apparaat complexer.”

AI kan helpen bij de lastige puzzels door een ranglijst van alle mogelijkheden te geven: de grootste waarschijnlijkheid bovenaan. De sensor zegt dus: deze stoffen zitten in de lucht. “Perfect is het niet”, geeft De Grave toe. “Het is met een foutmarge.”

Perceptie

Dat is pas het begin. De Grave: “Hierna komt het subjectieve deel: perceptie. Geur brengt sensaties teweeg, maar die zijn voor iedereen anders. Hoe worden bepaalde geuren waargenomen?” De Grave probeerde daar met zijn team antwoord op te krijgen, in de hoop dat slimme systemen de rol van – menselijke – geurpanels zouden kunnen overnemen. Want zo gaat dat nu als er nieuwe geurtjes op de markt worden gebracht. Geurtjes om mensen meer te laten kopen in winkels, geurtjes die in een nieuwe auto worden gespoten, nieuwe parfums: er wordt een groep mensen voor een doos met een geurtje gezet, waarna ze aan de hand van een vragenlijst moeten proberen te omschrijven wat ze ruiken. Omslachtig en duur.

Die taak zou in theorie door AI kunnen worden overgenomen. De computer zegt dan wat hij van een bepaalde nieuwe geur vindt. In theorie, vooralsnog: “Er is veel ruis en onzekerheid. Je hebt lang niet zo veel data als bij plaatjes, dus het aantal voorbeelden is beperkt.” Al met al is het volgens hem heel moeilijk om het beter te doen dan een menselijk testpanel, vooral omdat er maar weinig metingen beschikbaar zijn in verhouding tot de enorme verscheidenheid aan molecuulcombinaties. Maar ook vanwege het subjectieve karakter. “Dit is niet vergelijkbaar met een computer die een scan bekijkt en op zoek is naar afwijkingen die kunnen duiden op bijvoorbeeld kanker. Dit gaat om beleving. De mens is de norm: de computer moet kunnen omgaan met alle individuele perceptieverschillen.”

Uitdagend of niet, de laatste ontwikkelingen verleidden het altijd optimistische technologiemagazine Wired alvast tot speculeren over een robot die “de wereld kan opsnuiven zoals honden doen”. Dat ziet De Grave er niet nog niet zo snel van komen: “De biologische neus is het resultaat van miljoenen jaren evolutie.” Beter dan de mens, dat zou al heel wat zijn.

Meer over

Wilt u belangrijke informatie delen met De Morgen?

Tip hier onze journalisten


Op alle artikelen, foto's en video's op demorgen.be rust auteursrecht. Deeplinken kan, maar dan zonder dat onze content in een nieuw frame op uw website verschijnt. Graag enkel de titel van onze website en de titel van het artikel vermelden in de link. Indien u teksten, foto's of video's op een andere manier wenst over te nemen, mail dan naar info@demorgen.be.
DPG Media nv – Mediaplein 1, 2018 Antwerpen – RPR Antwerpen nr. 0432.306.234