Von Digitalem Geruchssinn und Cybernasen

Illustration 178432323 / Woman Smelling Rose © Sarah Holmlund | Dreamstime.com

Wir können Maschinen das Sehen beibringen, Sensoren ermöglichen es autonomen Autos, visuelle Informationen aufzunehmen und Entscheidungen darüber zu treffen, was als Nächstes zu tun ist, wenn sie auf der Straße unterwegs sind – aber was ist mit Maschinen, die riechen können?

Die menschliche Nase verarbeitet Geruchsmoleküle, die von organischen und anorganischen Objekten abgegeben werden. Wenn sich die Energie in diesen Objekten durch Druck, Bewegung oder Temperaturveränderungen erhöht, verdampfen die Moleküle, so dass wir sie einatmen und über unsere Nasenhöhlen aufnehmen können. Die Gerüche stimulieren dann unsere nasalen Geruchsneuronen und den Riechkolben. Unser Gehirn zieht andere Informationen heran (wie visuelle Hinweise und Erinnerungen an Dinge, die wir schon einmal gerochen haben), um den Geruch zu identifizieren und zu entscheiden, was als Nächstes zu tun ist.

Die Entwickler sind nun bereit, auch Computern einen Geruchssinn zu verleihen. Das so genannte „digitale Riechen“ ahmt die Art und Weise nach, wie Menschen riechen, indem es Geruchssignaturen mit Biosensoren erfasst, die mit Softwarelösungen verbunden sind, die die Daten analysieren und anzeigen. Künstliche Intelligenz kann die Signaturen interpretieren und sie auf der Grundlage einer Datenbank mit zuvor erfassten Gerüchen klassifizieren.

Oft wird zwischen der Gas- oder chemischen Analyse und der Geruchserkennung – der Grundlage des digitalen Riechvermögens – verwechselt. Die Geruchserkennung erfordert eine Lernphase, in der ein Gerät oder eine Lösung darauf trainiert wird, Gerüche von Interesse zu erkennen. Darauf folgen Analyse- oder Befragungsphasen oder beides, in denen Sie unbekannte Gerüche mit der Datenbank selbst vergleichen können.

Anders als bei der chemischen Analyse wird bei der digitalen Geruchsprüfung ein eindeutiger Fingerabdruck für einen Geruch verwendet, der von den Nutzern mit Anmerkungen versehen und in einer größeren Datenbank gespeichert wird. Diese Fingerabdrücke werden dann für eine schnellere Produktentwicklung, Qualitätsanalyse, Endproduktcharakterisierung und zur Verbesserung der Benutzererfahrung verwendet.

Eine Frage des Geschmacks

Die menschliche Nase kann 10.000 Gerüche unterscheiden. Doch obwohl jeder Geruch durch seine chemische Zusammensetzung definiert ist, können die menschlichen Interpretationen desselben Geruchs sehr unterschiedlich ausfallen. Vieles, was die Geruchsvorlieben eines Menschen bestimmt, basiert auf der Kultur und dem geografischen Standort, so dass die Interpretation von Gerüchen sehr subjektiv ist – sozusagen eine Frage des Geschmacks.

Im Geschäftsleben kann die Subjektivität manchmal zu Problemen bei der Konsistenz führen. Ohne standardisierte Maßstäbe könnte die Subjektivität dazu führen, dass zwei Mitarbeiter der Qualitätskontrolle in verschiedenen Fabriken ein und dasselbe Produkt unterschiedlich bewerten. Umgekehrt verlangen Lieferanten und Kunden oft Konsistenz. McDonald’s zum Beispiel verlässt sich darauf, dass seine Kunden in jeder Filiale die Pommes frites oder den Big Mac genauso schmecken wie in jeder anderen Filiale des Unternehmens.

„In den letzten Jahren hat es uns die Technologie ermöglicht, die Funktionsweise des menschlichen Geruchssinns im Wesentlichen zu duplizieren“, sagt Sam Guilaumé, CEO von Aryballe, einem Schweizer Startup, das künstliche Intelligenz und digitale Geruchstechnologie einsetzt, „und durch die Übertragung dieser Technologie auf leicht verfügbare Techniken, wie z. B. Halbleiter, können wir Sensoren herstellen, die klein, praktisch, einfach zu bedienen und billig sind. In Bezug auf die Leistung und die Fähigkeit, zwischen Gerüchen zu unterscheiden, kommt sie der Funktionsweise unserer Nase ziemlich nahe.

Wie Aryballe bewiesen hat, gibt es eine überraschende Anzahl praktischer Anwendungsfälle für diese Technologie – und weitere sind auf dem Weg.

Es ist eine Zitrone!

Limonen zum Beispiel ist ein gängiger Duftstoff und ein Lösungsmittel, das in der Schale von Zitrusfrüchten vorkommt. Diese farblose Flüssigkeit wird häufig wegen ihres leichten, frischen und süßen Zitrusgeruchs in Haushalts- und Körperpflegeprodukten verwendet. In einigen Fällen wird es auch wegen seiner penetrationsfördernden Wirkung für die Hautpflege verwendet.

Wenn Limonen jedoch oxidiert, kann nicht nur der Geruch ranzig werden, sondern es kann sich auch von einem nützlichen zu einem hautreizenden Stoff entwickeln. Eine sorgfältige Qualitätskontrolle dieses Inhaltsstoffs kann daher den Unterschied zwischen verkaufsfähigen Produkten und kostspieligen Rückrufaktionen ausmachen.

Obwohl vollständig oxidiertes Limonen recht einfach zu identifizieren ist, gibt es einen gewissen Grad an Subjektivität zwischen „gut“ und „akzeptabel“, da teiloxidiertes Limonen die negativen Auswirkungen auf das Produkt haben kann, ohne notwendigerweise den extrem stechenden ranzigen Geruch zu zeigen.

Eine objektive Messung der olfaktorischen Qualität eines Limonen-Inhaltsstoffs kann der Herstellung eine nachvollziehbare, zuverlässige Möglichkeit bieten, die Qualität des Inhaltsstoffs in der Produktion zu dokumentieren. Dadurch verringert sich das Risiko von Rückrufen im Zusammenhang mit der Sicherheit oder der Produktqualität bei diesem speziellen Fehler.

Es riecht nach Wandel

Der unverwechselbare Geruch von Neuwagen ist etwas, das viele Menschen bei Probefahrten und beim Kauf von Neufahrzeugen zu schätzen gelernt haben. Dieser Geruch ist in den USA so beliebt, dass amerikanische Unternehmen diesen besonderen Duft jetzt als Lufterfrischer an die Verbraucher verkaufen!

Dieser Geruch ist das Ergebnis einer Kombination flüchtiger organischer Verbindungen, die aus den Fahrzeugmaterialien wie Kunststoffen, Schäumen, Polstern und Klebstoffen freigesetzt werden.

Während die amerikanische Kultur den Geruch von Neuwagen mit angenehmen Gedanken an saubere Autos, Geld und Wohlstand verbindet, empfinden nicht alle Kulturen den Geruch „frisch vom Fließband“ genauso – eine Tatsache, der die Autohersteller große Aufmerksamkeit schenken. Laut der JD Power China Initial Quality Study 2018 beschwerten sich 10 Prozent der Käufer in China über den Geruch ihres Neuwagens. Im Jahr 2017 stellte Ford 18 Geruchstester für sein chinesisches Forschungslabor ein, um Autoteile zu erschnüffeln und solche mit zu starkem Geruch zurückzuschicken.

Digitale Geruchslösungen werden eingesetzt, um diese Subjektivität zu beseitigen und eine standardisierte Methode für Automobilunternehmen zu schaffen, um den Geruch von Neuwagen für bestimmte Märkte und Verbraucher zu bewerten und zu optimieren. Sie liefert transparentere und nachvollziehbare Ergebnisse, da sie Geruchsdaten auf konsistente, objektive und wiederholbare Weise klassifiziert. Durch den Einsatz der digitalen Geruchsprüfung können Automobilunternehmen sowohl die Konsistenz des Neuwagengeruchs zwischen verschiedenen Werken sicherstellen als auch dafür sorgen, dass Fahrzeuge, die für verschiedene Märkte bestimmt sind, das optimale Geruchsniveau aufweisen, um die Probefahrt zu einer Heimfahrt zu machen.

Kürzlich hat Aryballe NeOse Advance vorgestellt, das erste Produkt, das auf seiner auf Silizium-Photonik basierenden Plattform basiert. Es erweitert die Anwendungsmöglichkeiten des digitalen Geruchssinns auf eine Reihe neuer Märkte, wie z. B. die Lebensmittelherstellung, Körperpflege und häusliche Pflege. Guilaumé ist davon überzeugt, dass der digitale Geruchssinn die Forschungs- und Entwicklungszeit für neue Lebensmittel und Getränke verkürzen, die Vorhersage von Wartungsintervallen in Industrie- und Automobilausrüstungen erleichtern und den Verderb von Lebensmitteln in Kühlschränken automatisch erkennen kann.

In Japan arbeitet der Kosmetikhersteller Shiseido hart daran, den Menschen zu helfen, besser zu riechen. Der Make-up-Titan führte eine Studie durch, bei der digitale Geruchssensoren eingesetzt wurden, um den genauen Duft von Stressschweiß zu bestimmen. Experten zufolge ist dieser Geruch mit dem von Zwiebeln vergleichbar. Jetzt entwickelt das Unternehmen eine Reihe von Produkten, die diesen Geruch bekämpfen – alles dank der Macht der Sensoren. Das Unternehmen plant außerdem die Entwicklung von Körperpflegegeräten und Gesundheitssensoren, die anhand von Gerüchen Probleme erkennen und den Benutzer warnen.

Wenn sich diese und andere Anwendungen wirklich durchsetzen, werden Unternehmen wie Shiseido und Aryballe bald an der Börse nach Rosen duften.