iPon Cikkek

Illatmérnökök

Dátum | 2016. 11. 20.
Szerző | Jools
Csoport | EGYÉB

Míg a fények és a hangok viszonylag kiszámíthatóan viselkednek, a szagokról ez nem mondható el. Ha ismerjük, hogy egy fényforrás milyen hullámhosszokon sugároz, meg tudjuk mondani, hogy az emberek java milyen színűnek fogja látni azt: 480 nanométeren kéknek, 650 nanométeren vörösnek. Ha tudjuk egy zenei hang frekvenciáját, azt elnevezhetjük, és ez a név más környezetben is illeni fog az azonos frekvenciájú hangokra. A 261 Hz-hez például a középső C név társul, amelyről némi zenei ismeret birtokában azt is tudhatjuk, hogyan hangzik. És azzal is tisztában vagyunk, hogy a 293 Hz-es D hangot ennél magasabbnak fogjuk hallani. A szagokkal azonban gyökeresen más a helyzet. Egy molekula kémiai struktúrájából egyáltalán nem egyértelmű, hogy annak milyen illata van, vagy hogy van-e egyáltalán szaga. A benzaldehid szerkezetében látszólag semmi sem utal arra, hogy annak mandula illata lesz, a dimetil-szulfidnek meg tengerre fog emlékeztetni. Ezeket az információkat nem tudjuk, amíg oda nem dugjuk az orrunkat a vegyülethez, vagy valaki más meg nem teszi ezt helyettünk. És hiába vizsgáljuk meg számtalan molekula illatát, a szerkezet és a tényleges szag közti kapcsolat sokkal a jelek szerint nehezebben göngyölíthető fel, mint ahogy az a színek vagy a hangok esetében jellemző. A szakértőket hosszú ideje foglalkoztató probléma egy csapat lelkes kutatónak és önkéntesnek köszönhetően most egy nagy lépéssel közelebb került a megoldáshoz. Andreas Keller és Leslie Vosshall, a Rockefeller Egyetem és Pablo Meyer, az IBM kutatója egy közösségi közreműködési kampány keretében olyan új algoritmusokat fejlesztettek ki, amelyek révén megjósolható az anyagok illata, vagyis a molekuláris szerkezet alapján megmondható, hogy a vegyület milyen szagú lesz.
Bár a virtuális orr még messze nem tökéletes, sokkal jobban működik, mint bármilyen más korábbi vállalkozás. És a nagyon fontos lépést jelent a parfüm- és ízipar nagy álmának megvalósítása felé, vagyis hogy olyan molekulákat tudjanak tervezni, amelyeket aztán adott illatúnak érzékel a fogyasztó. „Azt hiszem nagyon sokan úgy hitték, hogy ezt a problémát lehetetlen lesz megoldani” – mondja Vosshall. „Így már az is meglepő volt, hogy pozitív eredményt sikerült felmutatnunk.” A vállalkozás két okból is nehéznek bizonyult. Először is már azt is nagyon nehéz megállapítani, hogy egy-egy molekula mely jellemzője befolyásolja annak illatát. Míg a színeknél egyértelmű, hogy a fény hullámhossza a meghatározó tényező, egy vegyület illata függhet a benne lévő szénatomok számától, a szerkezet stabilitásától vagy attól, hogy milyen funkciós csoportok vannak rajta. A másik gond, hogy a szagokat tanulmányozó kutatók érthető módon elsősorban azon molekulákra fókuszálnak, amelyek az élelmiszer- és parfümipar számára fontosak lehetnek. Ez pedig olyan, mintha a színlátást csak a vörös tartomány tanulmányozása révén próbálnánk megérteni, figyelmen kívül hagyva a kék és a zöld hullámhosszakat. Ez utóbbi helyzeten próbált javítani Vosshall és Keller, akik a szagkutatás szokásos vizsgálódási körét jelentősen kiterjesztve, összesen 480 molekulát kezdtek tanulmányozni, köztük ismeretlen illatú, kellemetlen szagú és szagtalan anyagokat is. A vegyületeket 55 önkéntessel szagoltatták meg, akiket a Craigslisten toboroztak. A résztvevők ellátogattak a laborba, ahol egyesével megszagolták a kémcsövek tartalmát, majd több mutató mentén jellemezték, hogy mit érzékeltek. Leírták, hogy volt-e illata az adott anyagnak, ha igen, az mennyire volt intenzív és kellemes, és hogy mire hasonlított az észlelt szag: fokhagymás volt, halszagú vagy éppen gyümölcsös aromájú.
A kutatás végére a szakértők minden idők legnagyobb szagkutatással kapcsolatos adatsorával rendelkeztek. Ekkor keresték meg Meyert az IBM-nél, aki a DREAM Challenges nevű program vezetőjeként gépi tanulásra alkalmas adatelemző rendszereket fejlesztő önkéntesek koordinálásával és támogatásával foglalkozik. A kezdeményezésben résztvevők célja, hogy olyan algoritmusokat hozzanak létre, amelyek hasznosítható előrejelzéseket képesek kreálni nagy mennyiségű adat alapján. Mindenki más ötletekkel vág bele a fejlesztésbe, és a konkrét problémák is igen változatosak. Van például, aki a mammográfiai leletek elemzésével foglalkozik, mások pedig azt igyekeznek megjósolni, hogyan reagálnak az emberek a megfázás kórokozójára. A szagokkal kapcsolatos projektben 2015 januárja és májusa között 22 csapat vett részt. A nyertes algoritmusokat Richard Gerkin (Arizonai Állami Egyetem) és Yuanfang Guan (Michigani Egyetem) csapata hozta létre. A programokat 338 különböző molekula elemzése alapján fejlesztették ki, 69 molekulával finomították és másik 69-en tesztelték is. A verseny lezárultával a csapatok megosztották egymással eredményeiket, és együttes erővel még jobb algoritmusokat kreáltak. A projekt végeredményeként kapott rendszer 71 százalékos pontossággal képes megjósolni, hogy egy molekula illata mennyire lesz kellemes és 78 százalékosan, hogy mennyire lesz intenzív. Az illat ismert szagok révén való leírására használt 19 mutató (pl. fokhagyma, hal, gyümölcs, savanyú, pézsma, bomló, izzadt, édes, fű, égett) jelenlétét ugyanakkor csak nagyon ingadozóan képes előre jelezni (10–70 százalékos biztonsággal). Ez elsőre talán nem hangzik túlságosan jelentős eredménynek, de az előzmények ismeretében nagyon is az. A módszerrel sokkal pontosabban meg lehet mondani egy-egy molekula szerkezete alapján, hogy az milyen illatú lesz, mint bármilyen korábban erre a célra kidolgozott metódussal.
Leslie Vosshall
Az eredmény értékét tovább növeli az is, hogy tisztában vagyunk vele: az emberi orr sem tökéletes. Ugyanazon anyag illatát nagyon másnak érzékelhetjük, ha különböző időpontokban és környezetben észleljük azt, és akkor a szaglásban megmutatkozó egyéni eltérésekről még nem is beszéltünk. Az elkészült modell tehát az átlagosnak ítélt emberi szaglórendszerrel összevetve egyáltalán nem működik rosszul. Ez pedig nagyon fontos eredménynek tekinthető, bár a probléma még messze nem megoldott, hangsúlyozza Vosshall. Továbbra sem létezik olyan elmélet, amely alapján az egyes molekuláris vonásokat konkrét illatjellemzőkhöz lehetne kötni. Az illat valóban függhet a szénatomok számától, a stabilitástól és a funkciós csoportok jellegétől, de nem mindig ezek a meghatározó faktorok. Úgy tűnik például, hogy amennyiben kénatomok vannak a vegyületben, az anyag szaga jó eséllyel lesz égett vagy fokhagymára emlékeztető. A nagyméretű molekulák többnyire kellemesebb szagúak. A vanillinhez hasonló szerkezetű vegyületek illata általában a péksüteményekre emlékeztet. Sok esetben viszont nem látszik kapcsolat a szerkezet és a szagok hasonlósága között. Nem találtunk szoros összefüggéseket, vagyis nem tudjuk azt mondani, hogy ez vagy az a jellemző ilyen vagy olyan illattal társul, mondja Castro. A szakértő szerint ennek az az oka, hogy a molekulák rengeteg módon térhetnek el egymástól. A gépi tanulásra alkalmas rendszerek talán képesek lesznek megbirkózni ezzel a komplexitással, hiszen gyorsabban azonosítani tudják a meghatározó faktorokat, mint az ember. Kiindulópontként azonban ezeknek a rendszereknek szükségük van egy méretes adathalmazra, amely csak emberi közreműködéssel jöhet létre. Vosshall és Keller adatbázisa tehát csak a kezdetet jelenti. A szakértők már most is azon dolgoznak, hogy még több embert és még több molekulát vonjanak be a kutatásba. Az előző szakasz tapasztalatai alapján önkéntesekben nem lesz hiány. Bár a sokszor nem túl kellemes élményt nyújtó kémcsövek szagolgatása nem éppen hálás feladat, az első fázis résztvevői fejenként átlagosan 20 órát töltöttek a laborban, és mindvégig nagyon lelkesek voltak. Végül annyi jelentkező volt a projektre, hogy a kutatók nem is tudtak letesztelni mindenkit. „Valami rendkívüli módon vonzza az embereket, ha a szaglással kapcsolatos kutatásokról van szó. Valószínűleg azért, mert az illatokat a szexualitással, a parfümökkel és az evéssel hozzuk összefüggésbe” – mondja Vosshall.
Új hozzászólás írásához előbb jelentkezz be!

Eddigi hozzászólások

1. siriq
2016.11.23. 01:39
Viszont az emberre gyakorolt kellemes illetve kellemesebb es hasonlo erzesek a szaglas kozben vagy eppen ennek az ellentetje nem fog megnyilvanulni.

Itt nem a pontossag a lenyeg , hanem a megfelelo kemiai hatas majd az erzekeles alltal kibocsajtott impulzus.

Szerencsere , nekem eleg megszagolnom(illatozni) a bort a poharbol, hogy tudjam milyen es milyen lesz amikor megiszom. Ezt a gep nem fogja megoldani, legalabbis ebben a formaban.
 
Válasz írásához előbb jelentkezz be!