Les tests de Turing et le problème de l'olfaction artificielle

Voici un problème intéressant. En ce qui concerne les sens humains, nous avons trouvé des moyens de reproduire l'apparence et le son du monde réel avec une précision raisonnable. Il existe même des technologies pour reproduire la sensation de certaines expériences, comme les simulateurs de vol et de voiture.

Mais le problème de la reproduction des odeurs est beaucoup plus insoluble. L'expérience SmelloVision de 1960 en est un bon exemple. Il s'agissait d'une trentaine d'odeurs qui étaient diffusées dans la salle à certains moments d'un film. Un seul film— Parfum de Mystère — jamais utilisé le système, qui a rapidement échoué.

La vérité est que personne n'a trouvé le moyen de reproduire avec précision les odeurs du monde réel. Et par conséquent, l'olfaction artificielle est une technologie qui reste obstinément hors de notre portée.

Le problème est essentiellement de mesurer une odeur en un point de l'espace puis de la reproduire en un autre. Et c'est une tâche d'une complexité et d'une subtilité surprenantes.

Mais même si c'était possible, comment testerions-nous un tel système ? Comment saurions-nous que l'odeur artificielle est une reproduction exacte de l'original ?

Cela peut sembler un problème trivial, mais aujourd'hui, nous avons un aperçu de sa complexité surprenante grâce aux travaux de David Harel à l'Institut Weizmann des sciences en Israël. Harel a développé une sorte de test de Turing pour l'olfaction artificielle qui permet d'explorer les problèmes que pose ce problème.

Pour commencer, Harel explique pourquoi le problème de la reproduction olfactive est fondamentalement différent de celui de la reproduction des stimuli visuels ou sonores. Reconstituer un stimulus visuel consiste simplement à reproduire la distribution spatiale de sa longueur d'onde et de sa luminance. Et pour le son, la hauteur, le volume et le timbre définissent un ton.

Harel donne l'exemple de la première photographie comportant des personnes, prise par Louis Daguerre en 1838, et du premier appel téléphonique, passé par Alexander Graham Bell, au cours duquel il réussit à faire venir son assistant de la pièce voisine. Dans les deux cas, les artefacts générés ont été immédiatement reconnus comme étant de véritables interprétations des originaux. Pas parfait, bien sûr, mais incontestablement reconnaissable, dit Harel.

Pour cette raison, il est raisonnable de considérer la photographie et la téléphonie comme des méthodes produisant des reproductions fidèles.

Odeur présente un défi différent, cependant. Les odeurs sont constituées de molécules que notre système olfactif détecte. Il transmet ensuite des signaux appropriés au cerveau qui se traduisent par la perception d'une odeur. Par conséquent, l'analyse et la synthèse des odeurs ne consistent pas seulement à utiliser un ensemble approprié de fonctions mathématiques pour émettre des sorties impliquant des longueurs d'onde calculées avec précision, explique Harel.

Au lieu de cela, Harel décrit le processus plus complexe nécessaire pour reproduire les odeurs. Il se compose de trois parties. Il appelle le premier un renifleur, un appareil qui transforme une odeur d'entrée en une signature numérique. Le second est le whiffer, un appareil contenant une gamme d'odeurs fixes qui peuvent être mélangées et libérées en quantités et concentrations soigneusement mesurées.

La troisième partie de ce système est peut-être la plus importante. C'est l'interface entre le renifleur et le siffleur. [Ceci] analyse la signature provenant du renifleur et indique au siffleur comment il doit mélanger ses odorants de palette pour produire une odeur de sortie qui est perçue par un humain comme étant aussi proche que possible de l'entrée d'origine, explique Harel.

Après avoir déterminé comment l'appareil fonctionnerait en principe, Harel se tourne vers l'importante question de savoir dans quelle mesure il peut fonctionner. Il se demande si le but doit être d'imiter exactement l'odeur ou simplement de la reproduire assez bien pour permettre aux humains de la reconnaître.

Il y a une distinction importante ici. Lorsque nous voyons une photographie ou écoutons la radio, nous reconnaissons l'image ou le son tout en sachant qu'ils ne sont pas réels. Dans les deux cas, on devient immédiatement convaincu que la sortie produite artificiellement est une reproduction adéquate de l'original, bien qu'artificielle, dit Harel.

Non seulement cela, il est facile d'être convaincu que ce processus de reproduction est tout à fait général et fonctionnera aussi bien quel que soit l'apport. Il est donc facile de penser que le processus de la photographie doit reproduire un paysage urbain aussi bien qu'il reproduit un paysage ou un portrait.

Mais l'odorat est différent. Une telle approche serait totalement inappropriée pour l'olfaction, dit Harel.

Ici, la technologie se heurte à des limites importantes. La plus importante d'entre elles est peut-être l'incapacité du langage humain à décrire les odeurs. Aucune méthode n'existe pour décrire verbalement l'essence d'odeurs arbitraires, dit Harel.

Certaines méthodes tentent d'emprunter des mots à d'autres sens pour décrire les odeurs comme fraîches ou vertes, par exemple. D'autres ont inventé des mots se rapportant uniquement à l'odorat, tels que musqué, putride et floral. Mais aucun de ceux-ci n'est capable de couvrir tout le spectre des odeurs discernables par l'homme.

Cela fait de l'identification des odeurs une affaire délicate. Un être humain pourrait être capable de reconnaître l'odeur du café ou d'une orange, mais s'effondrerait sûrement lorsqu'on lui demanderait de reconnaître les odeurs associées à des scènes plus générales, telles que la mousse dans une grotte sombre, l'odeur de pneus qui crissent ou l'odeur d'un animal inconnu. dans une forêt lointaine.

Harel a donc une approche alternative, vaguement basée sur le test de Turing pour l'intelligence artificielle. Dans ce test, un humain doit distinguer une intelligence artificielle d'une intelligence humaine. L'idée de Harel est de demander à un humain de distinguer les odeurs produites par la machine olfactive artificielle des vraies.

La méthode est simple et intelligemment conçue pour éviter toute caractérisation verbale. Harel dit que l'audio et la vidéo peuvent donner au testeur un sentiment d'immersion. Ainsi, la méthode impliquerait qu'un testeur regarde une vidéo de l'endroit où l'odeur a été recueillie, puis décide si l'odeur associée est réelle ou artificielle. (Harel suggère également quelques variantes de cette méthode.)

Répéter ce processus avec de nombreux échantillons et testeurs différents donnerait bientôt une idée de la performance du système olfactif artificiel.

Bien entendu, il faut veiller à ne pas rendre la tâche trop lourde. Par exemple, commencer avec 10 bouteilles de vin et demander à des testeurs de déterminer si les odeurs sont réelles ou artificielles serait trop difficile pour la plupart des gens. Mais en principe, un tel système de test pourrait fonctionner.

C'est une expérience de pensée intéressante qui se concentre sur la nature de l'expérience et sur la façon dont nous lui donnons un sens. Il n'est pas difficile d'imaginer des défis plus immersifs qui impliquent plus d'un sens - la vue, le son, l'odorat, le toucher, etc. - et de se demander s'il est possible de distinguer la réalité d'une sorte d'expérience artificielle. C'est un sujet que de nombreux films de science-fiction ont exploré.

Dans ce cas, nous pouvons avoir une idée de l'importance de l'olfaction pour contribuer à des expériences réalistes. Pour l'expérience liée à l'alimentation, c'est clairement important. Mais la terrible vérité est peut-être que le reste du temps, l'odorat peut être une composante infime ou insignifiante de l'expérience. C'est peut-être pour cela que nous manquons de vocabulaire pour le décrire avec précision.

En tout cas, pour le moment du moins, l'olfaction artificielle reste hors de portée. Cela fait maintenant 50 ans depuis l'expérience SmelloVision. Peut-être que les idées de Harel contribueront à déclencher une réflexion novatrice sur la manière de parvenir à une véritable olfaction artificielle dans un avenir proche.

Réf : arxiv.org/abs/1603.08666 : Niépce-Bell ou Turing : comment tester la reproduction des odeurs ?

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