Vì sao AI cần biết ngửi
21/05/26
 |
| Ảnh: Jim Linear |
Trong vài năm qua, trí tuệ nhân tạo tiến nhanh đến mức khó theo dõi. Chatbot vượt qua những kỳ thi dành cho bác sĩ và luật sư. Loại thuốc ung thư do AI thiết kế bước vào thử nghiệm lâm sàng. Các tác nhân AI được giới thiệu như trợ lý cá nhân tự chủ. Giữa làn sóng ấy, thỉnh thoảng xuất hiện những tuyên bố: máy tính cũng đang “học cách ngửi”, AI đang “số hóa khứu giác”, thậm chí có hệ thống bắt đầu “nếm” màu sắc và hình dạng.
Nhưng phần lớn những tiêu đề rất phóng đại. Trong ví dụ được BBC Future miêu tả, mô hình ngôn ngữ lớn chỉ lặp lại những liên tưởng sẵn có trong dữ liệu của con người: vị ngọt thường đi với màu hồng và hình tròn, vị chua đi với màu vàng. Đó không phải khứu giác. Thực tế, tiến bộ trong việc trao cho AI khả năng ngửi vẫn rất hạn chế, chủ yếu vì giới AI gần như không coi đây là ưu tiên.
Từ năm 2015–2025, số bài nghiên cứu về khứu giác nhân tạo gần như giậm chân tại chỗ, trong khi nghiên cứu về thị giác máy, xử lý ngôn ngữ và âm thanh máy tính tăng theo cấp số lớn. Các hội nghị hàng đầu như NeurIPS, ICLR và ICML ít quan tâm đến việc đưa mùi vào thế hệ mô hình tiếp theo. Nhiều lãnh đạo trong ngành tin AI đạt trình độ con người chủ yếu nhờ cải thiện suy luận trừu tượng, lập kế hoạch, ngôn ngữ và giải quyết vấn đề – những năng lực không phụ thuộc vào mùi. Ngay cả robot hình người, robot chó hay các hệ thống AI có thân thể cũng hiếm khi được thiết kế khứu giác.
Đó có thể là sai lầm. Một khối nghiên cứu ngày càng lớn lập luận khứu giác không phải phụ kiện xa xỉ, mà là thành phần nền tảng của trí thông minh. Người có mũi tinh có thể phát hiện một phân tử mùi ở nồng độ khoảng 0,01 phần tỷ, tức một trong 100 nghìn tỷ phân tử không khí. Các nhà di truyền học tại Viện Zuckerman của Đại học Columbia nhận định con người có thể phân biệt tới một nghìn tỷ mùi nhờ 300-400 loại thụ thể trong mũi, tạo nên ấn tượng hóa học về thế giới rồi gửi tín hiệu thẳng đến những vùng sâu và cổ xưa nhất của não.
Mùi giúp ta quyết định ăn gì, tránh nơi và người nguy hiểm, nhận ra người thân,phản ứng với bệnh tật thể chất và cảm xúc. Nói cách khác, dù ít được hiểu, nhưng khứu giác rất quan trọng đối với trí thông minh con người.
Giác quan bị coi nhẹ
Thách thức đầu tiên của khứu giác nhân tạo là bản thân khứu giác vẫn còn bí ẩn. Hiện tại, giới nghiên cứu chưa biết chắc thụ thể mùi hoạt động ra sao. Một giả thuyết nói phân tử mùi khớp vào thụ thể như chìa khóa vào ổ. Giả thuyết khác khẳng định thụ thể nhận biết tần số dao động của phân tử. Sự mù mờ này phản ánh lịch sử lâu dài coi nhẹ khứu giác. Năm 1874, Charles Darwin cho rằng khứu giác “có ích rất ít”. Năm 1855, nhà hóa học kiêm nhà điều hương G.W. Septimus Piesse than thở trong năm giác quan, “ngửi ít được coi trọng nhất”. Trước đó, năm 1798, Immanuel Kant gọi mùi là giác quan “có thể bỏ đi nhất”, vì theo ông, không đáng trau dồi năng lực thường dẫn ta đến những thứ khó chịu.
Barry Smith, giáo sư triết học kiêm giám đốc Viện Triết học thuộc Trường Nghiên cứu Cao cấp, Đại học London, có quan điểm khác. Ông sáng lập Centre for the Study of the Senses, nơi quy tụ triết gia, nhà tâm lý học, nhà thần kinh học và cả một số người từ Google DeepMind để suy nghĩ về vai trò của giác quan đối với cảm xúc, nhận thức môi trường và ý thức về bản thân. Smith, vốn viết phê bình rượu, khi nghiên cứu hương vị, ông nhận ra vị giác, khứu giác và xúc giác không tồn tại tách biệt.
Một bài thử đơn giản với kẹo jellybean cho thấy khi bị kẹp mũi, viên kẹo vàng chỉ hơi ngọt. Khi tháo kẹp, nó lập tức có vị dứa. Một lớp cảm giác quay trở lại, đủ sức đánh thức ký ức. Khứu giác không chỉ là dữ liệu đầu vào; nó là một phần của trải nghiệm sống.
Khác nhiều giác quan suy giảm dần theo tuổi tác, khứu giác có thể được rèn luyện. Trong nghiên cứu năm 2017, bác sĩ kiêm nhà khoa học Đức Thomas Hummel chia những người ở độ tuổi 70 thành hai nhóm. Một nhóm luyện ngửi hai lần/ ngày, mỗi lần 10 giây, với tinh dầu hoa hồng, chanh, đinh hương và bạch đàn; nhóm kia chơi sudoku. Sau ba tháng, nhóm luyện mùi cải thiện nhận thức, nhận diện từ và làm bài kiểm tra trí nhớ tốt hơn, trong khi nhóm còn lại chỉ giỏi sudoku hơn.
Một nghiên cứu năm 2023 của Đại học California, Irvine ghi nhận mức cải thiện 226% về hiệu suất trí nhớ ở người cao tuổi sau khi họ tiếp xúc hai giờ/ đêm với các mùi khác nhau trong lúc ngủ. Nghiên cứu khác phát hiện con người vô thức căn thời điểm làm nhiệm vụ nhận thức theo nhịp hít vào bằng mũi; hít qua mũi cải thiện khả năng giải quyết vấn đề thị giác và không gian, ngay cả khi không có thông tin mùi cụ thể.
Khứu giác cũng định hình quan hệ xã hội. Noam Sobel và đồng nghiệp tại phòng thí nghiệm Viện Weizmann phát hiện các nhóm xã hội có xu hướng gồm những người có mùi tương tự nhau. Con người, giống các động vật khác, cũng đánh giá mùi khi gặp mặt, chẳng hạn vô thức ngửi dấu vết hóa học còn lại sau khi bắt tay.
Lỗ hổng của AI hiện nay
Trong giới AI, Nghịch lý Moravec được công bố từ thập niên 1980 thường được nhắc lại: những việc tưởng cao cấp như nói năng và suy luận trừu tượng cần ít tính toán hơn những năng lực đơn giản như vận động và tri giác. Yann LeCun, cựu giám đốc AI của Meta, thường viện dẫn quan điểm trên khi phê phán niềm tin vào việc các mô hình ngôn ngữ lớn tự dẫn đến trí tuệ thích nghi, đa phương thức. Năm 2025, ông hỏi Newsweek: nếu hệ thống ngôn ngữ có thể vượt kỳ thi luật, giải phương trình và tính tích phân, vậy robot gia đình ở đâu? Robot nào hoạt động trong thế giới vật lý giỏi như loài mèo?
LeCun cổ vũ mạnh “mô hình thế giới”: AI tạo các biểu diễn nội tại về môi trường từ nhiều loại dữ liệu cảm giác, rồi dùng chúng để dự đoán, lập kế hoạch và hành động. Trong khi các mô hình ngôn ngữ lớn chủ yếu học từ văn bản quy mô exabyte, con người chỉ cần sống trong thế giới đã có thể hấp thụ thêm thị giác, âm thanh, xúc giác, nhiệt độ, thăng bằng, vận động và mùi. Dữ liệu này không nhất thiết giúp chứng minh định lý, nhưng giúp con người học và liên kết theo cách AI chưa làm được.
Tuy vậy, dù khứu giác là nguồn dữ liệu cảm giác lớn thứ ba tính theo đầu vào, nhưng hầu như rất ít được các nhóm xây dựng mô hình thế giới coi là trọng tâm. Một tổng quan tài liệu gần đây chỉ liệt kê thị giác, văn bản, âm thanh và lidar (công nghệ dùng laser tạo bản đồ 3D môi trường).
Kordel France, nhà robot học và nghiên cứu khứu giác máy muốn thay đổi điều này. Ông nhận định khoa học cần chuẩn dữ liệu thống nhất cho mùi, tương tự JPG đối với hình ảnh. Từ đó, các nhóm có thể đặt chuẩn đo lường, chia sẻ bộ dữ liệu và cạnh tranh tiến bộ. France cho ra mắt Sigma, thiết bị di động kết nối điện thoại để ghi mùi như ghi âm hay quay video. Ứng dụng gửi dữ liệu về ScentNet, bộ dữ liệu mở, đa phương thức đầu tiên kết hợp mùi với hình ảnh, độ sâu, âm thanh, ngôn ngữ và dữ liệu quán tính. Tên gọi gợi nhắc ImageNet, cơ sở dữ liệu hơn 14 triệu ảnh gắn nhãn do Fei-Fei Li của Stanford tạo ra năm 2009.
Các cảm biến khứu giác làm từ vật liệu như oxit kim loại và tinh thể thạch anh phản ứng với phân tử mùi trong không khí, từng được dùng trong thực phẩm, hương liệu, giám sát môi trường, nông nghiệp và quốc phòng. Nhưng vẫn là hướng nghiên cứu mới khi so với thiết bị chuẩn như máy sắc ký khí-khối phổ, hay GC-MS. France cho biết, GC-MS có thể nhận diện phân tử mùi chính xác, nhưng “to bằng cái tủ lạnh, giá khoảng nửa triệu USD và mất sáu giờ chạy một mẫu”. Cảm biến mới có thể hoạt động thời gian thực và phát hiện một số hợp chất ở ngưỡng thấp, nhưng còn rất xa mới nhận biết được mùi như mũi động vật.
Dù vậy, chúng vẫn đủ cho mục đích bắt đầu thu dữ liệu. Gắn cảm biến hiện nay lên robot có thể giúp ghép hóa học với hình ảnh: ethanol, methane và heptane trong khung cảnh gợi ý xe đang nổ máy hoặc đám cháy. Với doanh nghiệp, cơ hội không nhỏ. Startup Ainos ở California dự định tích hợp cảm biến mùi vào robot an toàn môi trường tại Nhật Bản. Trong y tế, vì một số bệnh có thể được nhận ra qua mùi, các hệ thống đáng tin cậy sẽ có thị trường. Thiết bị đeo có thể theo dõi cortisol và kháng thể trong mồ hôi; hành lý du lịch đánh giá phòng khách sạn sạch đến đâu; điện thoại có thể “ngửi” thực phẩm sắp hỏng hoặc cảnh báo dị ứng.
Không có bản đồ hoàn chỉnh cho mùi
Trong khi robot thương mại còn chậm, ngành hương liệu và hương phẩm trị giá 100 tỷ USD ngày càng tiến nhanh. Tháng 3 năm ngoái, Osmo, startup New York do nhà thần kinh học Alex Wiltschko sáng lập năm 2022, mở fragrance house dùng mô hình “trí tuệ khứu giác” độc quyền nhằm hỗ trợ nhà điều hương tạo mùi theo yêu cầu khách hàng. Osmo nhận đầu tư từ Google Ventures, Lux Capital và Two Sigma; cùng Geoffrey Hinton, người tiên phong AI và đoạt Nobel, tham gia ban cố vấn. Dịch vụ Generation của Osmo có thể thiết kế hương, đóng chai, xếp pallet và giao thẳng cho các thương hiệu muốn trải nghiệm mùi đại diện cho mình. Nhưng Wiltschko cho biết sứ mệnh dài hạn của Osmo “luôn là số hóa khứu giác”.
Osmo không đơn độc. Năm 2019, Givaudan của Thụy Sĩ ra mắt Carto, công cụ lấy mẫu cảm ứng dùng AI, gợi ý phối hợp nguyên liệu từ “bản đồ giá trị mùi”. IBM phát triển Philyra cho Symrise của Đức. Năm 2024, Prada tung Paradoxe Virtual Flower, dùng AI phục vụ tinh chỉnh chất “hoa nhài” trong dòng Paradoxe.
Dẫu vậy, phần lớn hệ thống trong ngành vẫn dựa vào bộ dữ liệu công khai với nhãn ngôn ngữ như “hoa”, “nhựa cây”, “cam chanh” do nhà điều hương gắn cho hợp chất đã biết. AI học để dự đoán tổ hợp phân tử con người có thể thích, hoặc đề xuất chất thay thế cho nguyên liệu đắt và hiếm. Mũi người vẫn là trọng tài cuối cùng.
Lý do vì mùi không giống ảnh, âm thanh hay chữ. Bối cảnh và nhãn gọi định hình cảm nhận. Năm 2008, một nghiên cứu cho thấy cùng một mùi có thể được đánh giá dễ chịu hơn hoặc khó chịu hơn tùy thuộc việc được miêu tả bằng tên tích cực, trung tính hay tiêu cực. Vũ trụ mùi rất khổng lồ: ước tính có 10 novemdecillion cấu hình phân tử có khả năng tạo mùi, tức số 10 theo sau bởi 60 số 0, lớn gấp 1.000 lần số nguyên tử trong hệ Mặt Trời. Bản đồ mùi gần như không thể hoàn tất.
Hầu hết mùi là hợp âm gồm nhiều phân tử, được miêu tả bằng ẩn dụ âm nhạc với “nốt đầu” và “nốt cuối”. Ngay cả dâu tây, tưởng như có vị riêng biệt, cũng hình thành từ hàng trăm phân tử và được mỗi người diễn giải khác nhau. Các phân tử mùi tăng cường hoặc triệt tiêu nhau, thường theo cách khó đoán, và biến đổi khi tỷ lệ và phản ứng hóa học thay đổi.
Vì thế, tái tạo trọn vẹn khứu giác người trong máy có thể trở thành mục tiêu quá tham vọng. Nhưng chỉ cần hệ thống cảm nhận hóa học đơn giản góp phần mở rộng đáng kể mô hình thực tại của AI. Nếu mất khứu giác khiến con người khó diễn giải môi trường, quan hệ suy giảm và lo âu tăng; chắc chắn AI hoàn toàn mù mùi cũng thiếu lớp thông tin quan trọng về thế giới vật lý.
Trái Đất được cho chứa hơn 40 tỷ phân tử có mùi, mỗi phân tử kết hợp theo các lượng khác nhau nhằm tạo mùi mới, đan xen đời sống và tạo nên gần như vô hạn mùi. AI muốn hiện thân, hiểu bối cảnh và vận hành trong thế giới thật không thể bỏ qua khứu giác.
shared via noema,
