未来实验室
当AI拥有“嗅觉”：
人工智能如何学习和创造下一款爆款香水？
2025年11月07日 11:58
在人类感官中，嗅觉一直是最神秘的存在。当一缕香气飘过，鼻腔内的数百万个嗅觉受体细胞便开始了一场精密的舞蹈。它们识别着空气中的气味分子，将化学信号转化为大脑能够理解的电信号，最终形成我们对气味的感知。这个过程看似简单，实则涉及极其复杂的生物机制。而今天，人工智能正在揭开这层神秘面纱，改变着我们创造和感知香气的方式。
人类的嗅觉系统是一台高效的生物处理器。我们拥有约400种功能性嗅觉受体，每个受体都能对特定类型的气味分子产生反应。当分子与受体结合，信号便会通过嗅觉神经传递到大脑的嗅球，随后分散到与记忆、情感相关的脑区，如海马体和杏仁核。这就是为什么某种特定的香气能瞬间唤醒深藏的记忆，引发强烈的情感波动。
人工智能要模拟这个过程，面临的第一个挑战是如何将气味数字化。与图像或声音不同，气味没有显而易见的数字表示方法。科研人员的解决方案是从气味分子的结构入手。每个气味分子都有其独特的原子排列和化学特性，这些特性决定了它如何与我们的嗅觉受体相互作用，以及最终会散发出什么样的气味。
在AI嗅觉研究中最引人注目的突破，是消息传递神经网络（MPNN）的应用。这种特殊的图神经网络能够模拟分子内部原子间的相互作用，就像在分析一个社交网络中各个节点之间的关系。
模型示意图
研究人员建立了一个包含约5000个已知气味分子的数据库作为训练素材。每个分子都被标记了多个气味描述词，比如“果香”、“花香”、“芝士味”或“薄荷味”。MPNN模型通过学习这些分子结构与对应气味标签之间的关系，逐渐掌握了预测新分子气味的规律。
GS-LF数据库中的部分分子
这一过程的成果是一个庞大的嗅觉高维图谱，包含了约50万种气味分子的数字表示。在这个图谱中，每种气味都有自己的“坐标位置”，气味之间的相似程度通过空间距离直观呈现。比如，花香、肉味和酒香这几个大类彼此距离较远，而百合、薰衣草和茉莉等具体花香则紧密聚集在同一区域。
为了验证AI模型的准确性，研究人员进行了一场别开生面的“人机对决”。15位专业闻香师与AI模型同时评估400种气味，并就55个气味描述词进行评分。结果令人惊讶：在53%的测试分子中，AI的表现超过了人类专家的平均水平。
AI不仅能够准确识别单一分子的气味特性，在某些难以区分的相似气味上，甚至展现出了比人类更敏锐的“嗅觉”。这种能力并非要取代专业的调香师，而是为他们提供了一个强大的工具，帮助突破人类感官的生理限制。
香水行业已经敏锐地捕捉到了这一技术的潜力。国际香精香料公司奇华顿与天猫合作推出了AI驱动的人机共创服务“Creatogether”，将传统调香过程带入了数字化时代。
传统香水开发周期长达40周左右，而借助AI技术，这一过程被缩短到仅需4周。系统通过分析海量的嗅觉文化数据和分子数据库，能够快速将品牌方的抽象概念转化为具体的气味配方。调香师不再需要完全依赖经验和直觉，而是可以与AI协作，探索以往难以实现的香气组合。
雅诗兰黛公司也在其全球创新中心部署了AI工具，据公司高管透露，这一技术让他们的香水开发时间减少了30%至50%，同时将新配方的产出增加了两倍。效率的提升不仅加快了产品上市速度，更重要的是降低了研发成本，使小众定制香水的大规模生产成为可能。
尽管AI在气味识别和配方生成方面表现出色，但它仍然面临着人类嗅觉特有的挑战。目前的AI模型难以准确表达气味的浓度和强度变化，而这是影响香水体验的关键因素。人类对气味的感知会受到情绪、健康状况、环境甚至记忆的影响，这种主观性和复杂性是现有AI系统难以完全模拟的。
此外，现实世界中的气味通常是数十甚至数百种分子的混合体，它们之间会产生协同或抑制作用，创造出全新的气味体验。AI对单一分子的气味预测相对准确，但对复杂混合气味的理解仍有待提升。
另一个关键问题是，AI缺乏对人类文化背景和情感联动的理解。玫瑰的香气对来自不同文化背景的人可能唤起完全不同的情感反应，这些细微之处是目前算法难以捕捉的。
AI嗅觉技术的应用前景远不止于香水行业。在日本东京工业大学，研究人员采用了一种逆向思维的方法：不是根据分子预测气味，而是根据气味印象反向预测分子特征。这种方法为定制化香料打开了无限可能，理论上可以根据任何人的气味偏好创造出独一无二的香气。
在医疗领域，AI嗅觉技术同样展现出巨大潜力。已知某些疾病会改变人体的代谢产物，从而产生特定的体味。如果可以开发出能够检测这些细微气味变化的系统，就能实现疾病的早期筛查和诊断。
此外，在环境保护、食品安全、危险化学品监测等领域，AI嗅觉也都有着广阔的应用空间。想象一下，智能手机配备的“电子鼻”可以检测食物的新鲜度，或者环境监测站能够实时分析空气中的污染物成分。
AI正在彻底改变我们理解和创造气味的方式，但它并非要取代人类的嗅觉或调香师的 artistry。最成功的应用案例往往是人类创造力与机器计算力的完美结合：AI负责处理海量数据和寻找模式，人类则提供情感理解、文化背景和创造性灵感。
在巴黎的调香实验室里，人机协作的调香师可能会这样工作：AI生成数百个符合要求的初步配方，调香师凭借自己的专业知识和艺术直觉从中筛选最有潜力的方向，再通过反复调试，最终创造出既能引发情感共鸣又符合市场需求的香气。正如一位资深调香师所言：“AI可以告诉我什么气味组合在化学上是可行的，甚至什么是市场上流行的，但它无法理解为什么某种香气能让人们想起初恋或童年的夏天。”在AI拥有“嗅觉”的时代，人类的情感记忆和创造力，或许是我们最不可替代的珍贵资产。
图片来源：https://www.gate.com/zh/news/detail/4062899
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