Νέα εφεύρεση: «Ηλεκτρονική γλώσσα» με τεχνητή νοημοσύνη ανιχνεύει ποιότητα και φρεσκάδα στα τρόφιμα

Το smartphone σας μπορεί να αναγνωρίσει πρόσωπα και ένα σύγχρονο αυτοκίνητο μπορεί να ανιχνεύσει τις λωρίδες στο δρόμο. Πώς θα σας φαινόταν να υπήρχε μια μηχανή που να μπορούσε να ανιχνεύσει στο λεπτό την ποιότητα και τη φρεσκάδα των τροφίμων;

Σύμφωνα με το Studyfinds, αυτό έγινε πραγματικότητα από μια ομάδα επιστημόνων στο Πολιτειακό Πανεπιστήμιο της Πενσυλβάνια στις ΗΠΑ. Πρόκειται για μια «ηλεκτρονική γλώσσα» που διαθέτει μικροσκοπικούς αισθητήρες με τεχνητή νοημοσύνη και μπορεί να εντοπίσει την αλλοίωση, τη μόλυνση ή την κακή γεύση στα τρόφιμα μέσα σε λίγα λεπτά. Φανταστείτε πόσο χρήσιμο θα ήταν ένα τέτοιο εργαλείο σε μια βόλτα στο σουπερμάρκετ...

Η έρευνα γύρω από την εφεύρεση δημοσιεύτηκε στο Nature και η μηχανή αυτή συνδυάζει δύο τεχνολογίες αιχμής. Οι επιστήμονες χρησιμοποίησαν αισθητήρες κατασκευασμένους από γραφένιο, το οποίο είναι μια απίστευτα λεπτή μορφή άνθρακα που έχει πάχος ένα άτομο και άγει τον ηλεκτρισμό εξαιρετικά καλά. Συνδύασαν αυτούς τους αισθητήρες με τεχνητή νοημοσύνη, η οποία μπορεί να «μάθει» μοτίβα.

Σαν την ανθρώπινη γλώσσα

Το σύστημα μιμείται τον τρόπο με τον οποίο οι άνθρωποι γεύονται και επεξεργάζονται τις γεύσεις. Η γλώσσα μας έχει υποδοχείς γεύσης που στέλνουν σήματα στον γευστικό φλοιό του εγκεφάλου μας, την περιοχή που είναι υπεύθυνη για την ερμηνεία των γεύσεων. Με τον ίδιο τρόπο, αυτή η «ηλεκτρονική γλώσσα» χρησιμοποιεί αισθητήρες που στέλνουν ηλεκτρικά σήματα σε ένα τεχνητό νευρωνικό δίκτυο, το οποίο αναλύει τα δεδομένα.

Οι παραδοσιακές δοκιμές τροφίμων απαιτούν ακριβό εργαστηριακό εξοπλισμό και χρονοβόρα ανάλυση. Ωστόσο, αυτό το νέο σύστημα μπορεί να ανιχνεύσει διάφορες ουσίες και να αξιολογήσει την ποιότητα, την αυθεντικότητα και τη φρεσκάδα τους, σε περίπου ένα λεπτό. Οι αισθητήρες λειτουργούν σαν ηλεκτρονικοί γευστικοί κάλυκες, παράγοντας ηλεκτρικά σήματα, τα οποία αλλάζουν όταν εκτίθενται σε διαφορετικές ουσίες.

Ξεπερνά την ανθρώπινη γεύση

Αυτό που κάνει αυτό το σύστημα ιδιαίτερα καινοτόμο είναι η ικανότητά του να βελτιώνει την ανθρώπινη τεχνογνωσία. Όταν οι ερευνητές επέτρεψαν στην τεχνητή νοημοσύνη να ορίσει τις δικές της παραμέτρους για ανάλυση αντί να χρησιμοποιεί μετρήσεις επιλεγμένες από τον άνθρωπο, η ακρίβεια βελτιώθηκε από 80% σε περισσότερο από 95%.

«Διαπιστώσαμε ότι το δίκτυο εξέτασε πιο λεπτά χαρακτηριστικά στα δεδομένα - πράγματα που εμείς, ως άνθρωποι, αγωνιζόμαστε να ορίσουμε σωστά», τόνισε ο συγγραφέας της μελέτης, Saptarshi Das. «Όσον αφορά το γάλα, το νευρωνικό δίκτυο μπορεί να προσδιορίσει τη διαφορετική περιεκτικότητα του γάλακτος σε νερό και, σε αυτό το πλαίσιο, να καθορίσει εάν οι δείκτες υποβάθμισης είναι αρκετά σημαντικοί ώστε να θεωρηθεί ζήτημα ασφάλειας τροφίμων».

Φτηνό στην παραγωγή

Το σύστημα αποδείχτηκε εξαιρετικά αποτελεσματικό στην ανίχνευση του υγρού γάλακτος σε συγκεντρώσεις έως και 5%, στη διάκριση μεταξύ διαφορετικών τύπων καφέ και στην παρακολούθηση της φρεσκάδας του χυμού φρούτων για αρκετές ημέρες. Σε μια εντυπωσιακή επίδειξη, η «ηλεκτρονική γλώσσα» έκανε διαφοροποίηση μεταξύ παρόμοιων προϊόντων όπως η κανονική Coca Cola, η Pepsi, η Cola χωρίς καφεΐνη και η Coca Cola χωρίς ζάχαρη, με ακρίβεια άνω του 97%.

Αυτό που είναι εκπληκτικό είναι ότι αυτό το σύστημα δεν χρειάζεται πανομοιότυπους αισθητήρες για να λειτουργήσει καλά. Η τεχνητή νοημοσύνη είναι αρκετά «έξυπνη» ώστε να προσαρμόζεται σε μικρές διαφορές μεταξύ των αισθητήρων. Αυτό καθιστά την τεχνολογία πολύ φθηνότερη στην παραγωγή σε μεγάλες ποσότητες, καθώς οι κατασκευαστές δεν χρειάζεται να ανησυχούν για φτιάξουν τον κάθε αισθητήρα ακριβώς τον ίδιο.

Εντοπίζει «σταγόνα σε πισίνα»

Το σύστημα είναι απίστευτα ευαίσθητο στην ανίχνευση επιβλαβών χημικών ουσιών στα τρόφιμα και το νερό. Μπορεί να εντοπίσει μια δυνητικά επικίνδυνη ουσία, σαν να εντοπίζει μία σταγόνα σε μια πισίνα ολυμπιακών διαστάσεων.

Αυτή η εξαιρετικά υψηλή ικανότητα ανίχνευσης θα μπορούσε να βοηθήσει στην ανίχνευση μολυσμένων τροφίμων και νερού, προτού φτάσει στους καταναλωτές.

Αυτή η «ηλεκτρονική γλώσσα» αντιπροσωπεύει ένα σημαντικό βήμα για να γίνουν πιο προσιτές και αξιόπιστες οι εξελιγμένες χημικές δοκιμές. Οι ερευνητές δημιούργησαν ένα σύστημα που θα μπορούσε να αλλάξει θεμελιωδώς τον τρόπο με τον οποίο επαληθεύουμε την ασφάλεια και την αυθεντικότητα των τροφίμων.