一個(gè)能聞出分子氣味的“超級(jí)鼻子”機(jī)器從大量氣味數(shù)據(jù)中做出的預(yù)測(cè)

楊思敏 張薇

我們熟悉酒精味的清冽刺鼻，但構(gòu)成它的分子（C2H5OH）聞起來(lái)又是什么味道—或者它究竟有沒有氣味？如果不把鼻子湊到苯甲醛（C7H6O）上，你不會(huì)知道它聞起來(lái)像杏仁。僅僅在書本上看到二甲基硫醚的分子式（C2H6S），你也無(wú)法了解到它帶有大海的氣息。

但是現(xiàn)在，在一群志愿者和科學(xué)家的研究下，分子式的“味道”不再那么神秘莫測(cè)。

理論上，人類可以分辨出一萬(wàn)億種氣味，然而從物質(zhì)分子結(jié)構(gòu)辨別氣味卻不是一件容易的事。一種分子的氣味可能取決于它包含的碳原子數(shù)目、它的穩(wěn)定程度，以及它伸出的支鏈等。但是，這些結(jié)構(gòu)究竟是如何影響或者決定它們的氣味的？大量的實(shí)驗(yàn)表明，某些分子看似具有相同的化學(xué)組成，但帶給人的嗅覺體驗(yàn)卻相差甚遠(yuǎn)，往往一個(gè)原子數(shù)的改變就能帶來(lái)完全不同的氣味。

分子結(jié)構(gòu)和它們產(chǎn)生的氣味之間的關(guān)聯(lián)吸引了無(wú)數(shù)科學(xué)家。2015年，美國(guó)IBM研究中心的研究員帕布洛·邁耶（Pablo Meyer）以及洛克菲勒大學(xué)的教授萊斯利·伏肖爾（Leslie Vosshall）和研究員安德里亞斯·凱勒（Andreas Keller）共同發(fā)起了一個(gè)眾包項(xiàng)目—夢(mèng)想嗅覺預(yù)測(cè)挑戰(zhàn)（DREAM Olfaction Prediction Challenge），來(lái)自全世界的22支隊(duì)伍提出了各自的計(jì)算機(jī)學(xué)習(xí)算法，使機(jī)器能從大量氣味數(shù)據(jù)中做出有用的預(yù)測(cè)。最終，兩個(gè)來(lái)自亞利桑那州立大學(xué)和密歇根大學(xué)的算法取得優(yōu)勝。

接下來(lái)，在構(gòu)建數(shù)據(jù)庫(kù)的過(guò)程中，邁耶等人邀請(qǐng)了49名志愿者對(duì) 476個(gè)玻璃樣品瓶中的化合物的氣味進(jìn)行逐一分類，如魚腥味、大蒜味或水果味等，共計(jì)19種描述項(xiàng)。……