Máy tính hiện đã có khả năng mô phỏng thị giác và thính giác rất tốt, tuy nhiên công việc phân biệt các mùi hương (tức khứu giác) thì khó khăn hơn nhiều.
Mũi người có thể không thể nhạy bằng nhiều loài động vật, song nó vẫn là một cơ quan với cấu tạo cực kỳ phức tạp, bao gồm khoảng 450 loại thụ thể (receptor) khứu giác. Mỗi thụ thể như vậy lại được kích hoạt bởi và tương tác với một loạt các phân tử mùi hương [khác nhau] trong không khí, ở cường độ mạnh yếu và theo những cách cũng rất khác nhau. Nhờ đó, mũi người có khả năng phân biệt tới hơn 1000 tỷ mùi hương, và kết hợp cùng một loạt thông tin vị giác để tạo nên cảm nhận về hương vị.
Cơ chế đằng sau những kỳ công này tất nhiên phức tạp hơn rất nhiều. Đó là nhờ vào vai trò của não bộ – làm nhiệm vụ tiếp nhận luồng thông tin khổng lồ từ các xung điện thần kinh, điều chỉnh chúng và xử lý liên tục theo thời gian thực, sau đó tham khảo chéo từng dấu hiệu [mùi] với ngân hàng dữ liệu gần như vô tận bởi những trải nghiệm trong quá khứ để nhận biết và phản ứng lại như cảm thấy bụng đói, hưng phấn tình dục, hay đơn giản là đứng trơ người, ...
Toàn bộ hệ thống trên là một minh chứng hùng hồn cho sự tinh vi đến kỳ diệu của tự nhiên, và cũng là thách thức lớn nhất đối với các nhà khoa học, những người đang làm việc không ngừng nghỉ hòng tìm cách tái hiện lại sự phức tạp ấy bằng mô phỏng điện toán. Trong đó phải kể đến nỗ lực của Intel. Một nhóm nghiên cứu neuronmorphic (điện toán hình thái học thần kinh) tại đây đang cộng tác với các nhà sinh lý thần kinh khứu giác (olfactory neurophysiologists) tới từ Cornell để xem xem liệu trí tuệ nhân tạo (AI) có thể giúp máy tính bắt chước cách phân tích và phân loại dữ liệu khứu giác của não bộ.
Thành quả từ những nỗ lực hợp tác này là con chip Loihi – bộ xử lý neuromorphic đầu tiên của Intel, được thiết kế dựa trên cơ chế hoạt động giống với các neuron thần kinh cho việc học và tự tổ chức phản ứng với dữ liệu đầu vào, thay vì nhận lệnh. Cấu trúc bên trong của Loihi chứa đến 130.000 neuron và 130 triệu synapses (khớp thần kinh) – được kết nối (rewired) liên tục với nhau – cho khả năng học đa dạng: trong điều kiện giám sát, không giám sát, hoặc học tăng cường, …
Ngoài ra, đây còn là một con chip vô cùng tiết kiệm khi chỉ tiêu thụ khoảng 1/1000 lượng năng lượng mà các bộ xử lý đa năng khác cần dùng để giải quyết những tác vụ tương tự. Não người chỉ tốn khoảng 20 watt, nhưng thật khập khiễng khi so sánh với một cỗ máy phức tạp và tinh vi nhất từng được biết đến trong vũ trụ.
Các nhà khoa học đã cho Loihi tiếp cận dữ liệu thu được từ 72 cảm biến hóa học – tất cả được đặt trong một ống khí động, nơi có đến 10 loại mùi khác nhau thổi qua bao gồm amoniac, acetone, metan, … Sau đó, con chip sẽ cố gắng tái hiện những biểu hiện thần kinh [của não người] đối với từng mùi này, và thử phân biệt lại ngay cả trong điều kiện nhiễu mạnh do “giao thoa”.
Khả năng này hoàn toàn khác với cách thức hoạt động của các loại thiết bị phát hiện khói và khí carbon monoxide (CO) tại gia đình – vốn chỉ có thể nhận diện các phân tử cụ thể trong không khí rồi phát ra tiếng bíp báo hiệu, song chắc chắn không thể tìm hiểu và phân loại mùi mới.
Đây dường như là một bước tiến đáng kể trong cuộc đua chế tạo “mũi điện tử” đa năng – thứ có thể cạnh tranh và một ngày nào đó sẽ vượt qua khả năng của mũi người, hay thậm chí cả mũi chó trong nhiệm vụ liên quan đến việc phân loại và phản ứng với mùi. Hãy nghĩ về một số ứng dụng tiềm năng như phát hiện hóa chất, chất nổ nguy hiểm, thuốc phiện, hàng lậu, xác định, phân loại rượu vang, kiểm soát chất lượng tại các nhà máy … Ngoài ra, việc chẩn đoán một số bệnh cũng có thể dựa trên mùi.
Tuy nhiên, một số ý kiến tiêu cực cũng lo ngại rằng mũi điện tử, một ngày nào đó sẽ gắn cho mỗi cá nhân một dấu hiệu [hóa học] gần như không thể che giấu hay chối bỏ. Rất có thể người ta sẽ sử dụng nó để xác định phụ nữ mang thai, chu kỳ nội tiết tố hoặc tình trạng sức khỏe của nhân công – điều mà các chủ thuê lao động rất muốn điều tra.
Mặc dù vậy, mũi điện tử chắc chắn sẽ trở thành một thành tựu quan trọng mang tính đột phá, và công nghệ deep learning mô phỏng thần kinh này thực sự đang nắm giữ chìa khóa để thúc đẩy tiến trình.