לפני שנוכל לפתח מכונה ל"הקלטת ריחות", נחוץ לנו מבחן שיאפשר לנו לבדוק את אמינותה - ההרצאה השנתית ע"ש אפרים קציר

הרצאתו של פרופ' דוד הראל במסגרת ההרצאה השנתית ע"ש אפריים קציר

 

חוש הריח הוא אחד מהחושים הבסיסיים ביותר שלנו, אך אנחנו רחוקים מלהבין איך בדיוק הוא פועל. אנחנו יודעים שמולקולות נדיפות מסוימות נקלטות בתאים קולטי הריח שבמעלה האף שלנו על ידי משפחה של כמה מאות קולטנים. המידע שמגיע מהם מעובד במוח ליצירת תחושת הריח. המנגנון הזה מאפשר לנו להבחין באלפי ריחות שונים, אך עדיין לא ברור איך בדיוק זה נעשה ומהי החוקיות העומדת בבסיס התהליך.

 

הפער מורגש במיוחד כשמשווים את חוש הריח לחושי הראייה והשמיעה. אנחנו יודעים לתאר מרכיבים רבים בתפיסת הראייה, כמו בהירות וצבע, ואף לקשר אותם לתכונות פיזיקליות של האור הנקלט בעין, כמו שטף ואורך גל. באופן דומה אנחנו יכולים להבחין בעוצמת הצליל שאנו שומעים ובגובהו, ולקשר זאת לתכונות של גל הקול הנישא באוויר. בזכות ההבנה הזאת הצלחנו גם לפתח טכנולוגיה שמסוגלת להקליט אור וקול, ולשחזר את האותות המקוריים בצורה אמינה. זה מה שקורה בכל פעם שאנחנו מצלמים תמונה, משמיעים שיר או מדברים בטלפון. הטכנולוגיה קולטת את האות הפיזיקלי הרלוונטי מהסביבה, מעבדת או מאחסנת את המידע בדרכים שונות, ולאחר מכן מחזירה אותו בצורה מהימנה שתאפשר לנו לשמוע או לראות העתק דומה מאוד לקלט המקורי.

לעומת זאת, אין כיום בנמצא טכנולוגיה שמסוגלת לשחזר ריחות ברמה סבירה. תארו לעצמכם מכשיר שיקלוט את הריח במקום מסוים על ידי "רחרחן" - מערך של חיישנים כימיים. האות יעובד במחשב, ואז ייווצר מחדש באמצעות "נשפן" – מכשיר שמערבב במדויק כימיקלים שונים על פי הוראות המחשב וייצור את הריח המקורי, בדומה למדפסת שמייצרת את כל הצבעים מערבוב של ארבעה צבעים בלבד. טכנולוגיה כזאת תוכל לשמש למשל כדי להוסיף ממד של ריח בסרטים, או להעביר ריח בשיחת טלפון או באינטרנט.

אף על פי שמכשיר כזו איננו בנמצא, במאמר שפרסם בכתב העת Interface מעלה דוד הראל ממכון ויצמן למדע את השאלה: אם תהיה בידינו טכנולוגיה כזו, איך נדע שהיא ממלאת את ייעודה? זוהי שאלה שעשויה להישמע טריוויאלית, אך טומנת בחובה היבטים פילוסופיים חשובים.

לא לטלפון

כשאלכסנדר גרהם בל הצליח לשחזר קול אנושי בטלפון הראשון, לא נדרש אלא משפט אחד כדי להכתיר את הטכנולוגיה כהצלחה. באותו משפט מפורסם, כאשר בל קרא לעוזרו דרך השפופרת, "ווטסון, בוא הנה. אני רוצה לראות אותך", ייתכן שאיכות הצליל הייתה די ירודה - אבל היא הייתה טובה מספיק כדי שווטסון יזהה את המילים שנאמרו לו.

לפי אותה גישה, גם מכשיר המקליט ריחות צריך לעבור מבחן דומה, בו נסיין יזהה נכונה את הריח שהמערכת תפיק. אך בשחזור ריח יש כמה בעיות: האחת היא שלא מספיק לזהות נכון ריח אחד או מספר ריחות מוגבל – ייתכן שהמערכת נבנתה מלכתחילה לשחזר אך ורק את הריחות האלה, ותיכשל לחלוטין בשחזור כל ריח אחר. הבעיה השנייה היא שאין דרך פשוטה לוודא שהנסיין מזהה את הריח הנכון – בשונה מראייה ושמיעה, השפות האנושיות לא מצטיינות בתיאור מילולי של תחושת ריח והבדלים בין ריחות, ואנשים שונים תופסים ריחות בצורה שונה.

אפשרות אחרת היא משחק חיקוי בסגנון מבחן טיורינג. מדובר בניסוי מחשבתי שהציג מדען המחשב אלן טיורינג ב-1950, כתשובה לשאלה, כיצד נדע שמחשב פיתח תבונה אמיתית, כמו זו של אדם. במבחן טיורינג נסיין משוחח עם אדם ועם מחשב ועליו לנסות לזהות מי הוא מי. אם לא יוכל לזהות את האדם בוודאות של יותר מניחוש פשוט, סימן שהתבונה של המחשב שקולה לאינטליגנציה האנושית.

במילים אחרות, לפי גישתו של טיורינג הטכנולוגיה תעבור את המבחן אם היא תצליח לחקות באופן מושלם את מושא החיקוי שלה. במקרה שלנו מדובר בשחזור מושלם של הריח המקורי, עד שהנסיין לא יוכל להבחין בין המקור לשחזור. זו דרישה מחמירה ביותר, וסביר להניח שמשחזרי הריחות הראשונים ייכשלו במבחן כזה, כפי שהטלפונים והמצלמות הראשונות היו נכשלים בשיחזור מושלם של קול או תמונה אף על פי שהיו אמינים מספיק בשביל להיות שימושיים.

במאמר מציע הראל מבחן משלו, שמשלב מרכיבים מגישת הזיהוי ומגישת החיקוי גם יחד, כך שיתאימו למאפיינים הייחודיים של בעיית שחזור הריח. המבחן מטיל על נסיין א' לאתגר את המערכת, על ידי הקלטת סרטונים קצרים של וידאו ושמע, יחד עם הקלטת הריח באמצעות המערכת החדשה. לאחר מכן יצפה נסיין ב' בסרטונים,  אך רק אחד מהריחות המוקלטים ישודר בעת הצפייה. משימתו תהיה להתאים בין הריח לבין הסרטון המתאים ביותר.

במקביל,נסיין שלישי יקבל את אותם סרטונים אך עם דגימת ריח אמיתית ממקום צילום הסרטון. אם שני האחרונים יבחרו בסרטון הנכון, בלי לדעת מראש אם קיבלו דגימה אמיתית או ריח משוחזר, זה יעיד שהשחזור היה איכותי. אם נסיין ג' ייכשל, נדע שיוצר הסרטון נכשל בבחירה או בביצוע, בכך שבחר מצבים דומים מדי או בעלי קשר קלוש בין המראה לריח הנלווה אליו. סדרת הצלחות במבחן תעיד שהמערכת אכן משחזרת ריחות ברמת אמינות גבוהה.

השיטה הזאת משלבת את גישת הזיהוי עם גישת החיקוי. היא אינה דורשת שחזור מושלם, אלא רק חיקוי טוב מספיק על מנת שנסיין ב' יזהה את הריח עם הסרטון הנכון; והיא משתמשת באלמנטים של חיקוי כשהיא משווה בין הביצוע של נסיין ב' לזה של נסיין ג'. המבחן חוסך את הצורך בשפה עשירה לתיאור ריחות, כיוון שהריחות משוקעים בחוויה הרב חושית של סרטון הווידאו והשמע. בנוסף, אין צורך שתהיה זהות מושלמת בין הריח המקורי למשוחזר, וגם טכנולוגיות פרימיטיביות יחסית צפויות לעבור את המבחן.

המבחן המוצע אולי נראה היפותטי, אבל טכנולוגיות לשחזור ריחות נמצאות כבר בשלבים שונים של מחקר ופיתוח. כבר נעשו אפילו כמה ניסיונות לשווק מכשירים כאלה, אף שיעילותם ואמינותם אינן מספקות עדיין. יש לנו עדיין פערי ידע משמעותיים, ואתגרים טכניים רבים מחכים לפתרון בדרך ליצירת טכנולוגיות שישתוו ברמתן לזו של מצלמות ומכשירי שמע. אך כשהן יהיו כאן - כבר נדע איך לבחון אותן.

 

0 תגובות