Testy Turinga a problem sztucznego węchu

Oto interesujący problem. Jeśli chodzi o ludzkie zmysły, znaleźliśmy sposoby na dość dokładne odwzorowanie wyglądu i dźwięku świata rzeczywistego. Istnieją nawet technologie odwzorowujące pewne doświadczenia, takie jak symulatory lotu i samochodu.

Ale problem odtwarzania zapachu jest znacznie trudniejszy do rozwiązania. Przykładem jest eksperyment SmelloVision z 1960 roku. Wiązało się to z około 30 zapachami, które były uwalniane do kina w określonych momentach podczas filmu. Tylko jeden film— Zapach tajemnicy — kiedykolwiek korzystał z systemu, który szybko zawiódł.

Prawda jest taka, że ​​nikt nie znalazł sposobu na dokładne odwzorowanie zapachów ze świata rzeczywistego. W konsekwencji sztuczny węch to technologia, która uparcie pozostaje poza naszym zasięgiem.

Zasadniczym problemem jest zmierzenie zapachu w jednym punkcie przestrzeni, a następnie odtworzenie go w innym. I jest to zadanie o zaskakującej złożoności i subtelności.

Ale nawet gdyby to było możliwe, jak przetestowalibyśmy taki system? Skąd będziemy wiedzieć, że sztuczny zapach był wierną reprodukcją oryginału?

Może to brzmieć jak trywialny problem, ale dzisiaj uzyskujemy wgląd w jego zaskakującą złożoność dzięki pracy Davida Harela w Instytucie Nauki Weizmanna w Izraelu. Harel opracował rodzaj testu Turinga na sztuczne węch, który pomaga zbadać problemy, jakie stwarza ten problem.

Na początek Harel wyjaśnia, dlaczego problem reprodukcji węchowej jest zasadniczo inny niż problem reprodukcji bodźców wzrokowych lub dźwiękowych. Rekonstrukcja bodźca wzrokowego polega po prostu na odtworzeniu przestrzennego rozkładu jego długości fali i luminancji. A dźwięk, wysokość, głośność i barwa określają ton.

Harel podaje jako przykład pierwszą fotografię ludzi, wykonaną przez Louisa Daguerre'a w 1838 roku, oraz pierwszą rozmowę telefoniczną wykonaną przez Alexandra Grahama Bella, w której z powodzeniem wezwał swojego asystenta z sąsiedniego pokoju. W obu przypadkach wygenerowane artefakty zostały natychmiast rozpoznane jako prawdziwe wersje oryginałów. Oczywiście nie idealnie, ale bezbłędnie rozpoznawalne, mówi Harel.

Z tego powodu rozsądne jest myślenie o fotografii i telefonii jako metodach, które dają wierne odwzorowanie.

Zapach stanowi jednak inne wyzwanie. Zapachy składają się z cząsteczek wykrywanych przez nasz system węchowy. Następnie przekazuje do mózgu odpowiednie sygnały, które powodują wyczuwanie zapachu. Dlatego analiza i synteza zapachu to nie tylko kwestia użycia odpowiedniego zestawu funkcji matematycznych do emisji sygnałów wyjściowych o dokładnie obliczonych długościach fal, mówi Harel.

Zamiast tego Harel przedstawia bardziej złożony proces wymagany do odtwarzania zapachów. Składa się z trzech części. Pierwszą nazywa snifferem — urządzeniem, które przekształca zapach wejściowy w podpis cyfrowy. Drugi to whiffer — urządzenie zawierające szereg stałych zapachów, które można mieszać i uwalniać w dokładnie odmierzonych ilościach i stężeniach.

Być może najważniejsza jest trzecia część tego systemu. To jest interfejs między wąchaczem a wąchaczem. [To] analizuje sygnaturę pochodzącą od wąchającego i instruuje wąchającego, jak powinien mieszać zapachy z palety, aby wytworzyć zapach wyjściowy, który jest postrzegany przez człowieka jako możliwie najbardziej zbliżony do oryginalnego sygnału wejściowego, wyjaśnia Harel.

Po ustaleniu, jak urządzenie będzie działać w zasadzie, Harel zwraca się do ważnego pytania, jak dobrze może działać. Pyta, czy celem powinno być dokładne naśladowanie zapachu, czy tylko odtworzenie go na tyle dobrze, aby ludzie mogli go rozpoznać.

Tutaj jest ważne rozróżnienie. Kiedy widzimy zdjęcie lub słuchamy radia, rozpoznajemy obraz lub dźwięk, wiedząc, że nie są one prawdziwe. W obu przypadkach od razu przekonuje się, że sztucznie wytworzony dorobek jest adekwatną reprodukcją oryginału, choć sztuczną, mówi Harel.

Mało tego, łatwo jest być przekonanym, że ten proces reprodukcji jest całkowicie ogólny i będzie działał równie dobrze niezależnie od wkładu. Łatwo więc pomyśleć, że proces fotografowania powinien odtwarzać zarówno pejzaż miejski, jak i pejzaż czy portret.

Ale zmysł węchu jest inny. Takie podejście byłoby całkowicie nieodpowiednie dla węchu, mówi Harel.

Tutaj technologia napotyka kilka ważnych ograniczeń. Być może najważniejszym z nich jest niezdolność ludzkiego języka do opisania zapachów. Nie istnieją żadne metody pozwalające na werbalne opisanie istoty dowolnych zapachów, mówi Harel.

Niektóre metody próbują zapożyczyć słowa z innych zmysłów, aby na przykład opisać zapachy jako chłodne lub zielone. Inni wymyślili słowa odnoszące się tylko do zapachu, takie jak piżmowy, zgniły i kwiatowy. Ale żaden z nich nie jest w stanie objąć całego spektrum zapachów dostrzegalnych przez człowieka.

To sprawia, że ​​identyfikacja zapachów jest trudna. Człowiek może być w stanie rozpoznać zapach kawy lub pomarańczy, ale z pewnością zatopiłby się w zapachu związanym z bardziej ogólnymi scenami, takimi jak mech w ciemnej jaskini, zapach piszczących opon lub zapach jakiegoś nieznanego zwierzęcia w odległym lesie.

Harel ma więc alternatywne podejście, luźno oparte na teście Turinga na sztuczną inteligencję. W tym teście człowiek musi odróżnić sztuczną inteligencję od ludzkiej inteligencji. Ideą Harel jest poproszenie człowieka o odróżnienie zapachów wytwarzanych przez sztuczną maszynę węchową od tych rzeczywistych.

Metoda jest prosta i sprytnie zaprojektowana, aby uniknąć jakichkolwiek opisów słownych. Harel mówi, że audio i wideo mogą dać testerowi poczucie zanurzenia. Tak więc metoda polegałaby na tym, że tester oglądałby nagranie wideo z miejsca, w którym zapach został zebrany, a następnie zastanawiał się, czy związany z nim zapach jest prawdziwy czy sztuczny. (Harel sugeruje również kilka odmian tej metody.)

Powtórzenie tego procesu z wieloma różnymi próbkami i testerami wkrótce dałoby poczucie, jak dobrze działa sztuczny system węchowy.

Oczywiście należy uważać, aby zadanie nie było zbyt uciążliwe. Na przykład rozpoczęcie od 10 butelek wina i poproszenie testerów o ustalenie, czy zapachy są prawdziwe, czy sztuczne, byłoby zbyt trudne dla większości ludzi. Ale w zasadzie taki system testowy mógłby działać.

To ciekawy eksperyment myślowy, który skupia się na naturze doświadczenia i na tym, jak je rozumiemy. Nietrudno wyobrazić sobie bardziej wciągające wyzwania, które obejmują więcej niż jeden zmysł — wzrok, dźwięk, węch, dotyk itd. — i zapytać, czy możliwe jest odróżnienie rzeczywistości od jakiegoś sztucznego doświadczenia. Jest to temat, który poruszało wiele filmów science fiction.

W takim przypadku możemy zorientować się, jak ważny jest węch w przyczynianiu się do realistycznych doświadczeń. Dla doświadczenia związanego z żywnością jest to oczywiście ważne. Ale straszna prawda może być taka, że ​​przez resztę czasu zapach może być malutkim lub nieistotnym składnikiem doświadczenia. Być może właśnie dlatego brakuje nam słownictwa, aby to dokładnie opisać.

W każdym razie, przynajmniej na razie, sztuczny węch pozostaje poza zasięgiem. Od eksperymentu SmelloVision minęło już 50 lat. Być może idee Harela pomogą uruchomić innowacyjne myślenie o tym, jak osiągnąć prawdziwy sztuczny węch w najbliższej przyszłości.

Nr ref.: arxiv.org/abs/1603.08666 : Niépce-Bell lub Turing: Jak przetestować reprodukcję zapachu?

ukryć