«Электрический нос» на базе искусственного ума распознаёт свежесть мяса — uzkinobiz.ru

Группа учёных, в которую вошли представители Наньянского технологического института в Сингапуре (Nanyang Technological University, NTU Singapore, 南洋理工大学), китайского Института Цзяннань (江南大学) и австралийского Института Монаш (Monash University), сделала искусственную систему, имитирующую обонятельный аппарат млекопитающих.

Область внедрения разработанной системы — четкая оценка свежести мяса. Тестирование на коммерчески упакованных и оставленных портиться образчиках курятины, рыбы и говядины показало, что свёрточная нейронная сеть способна предвещать свежесть мяса со средней точностью 98,5%.

«Электрический нос» (e-nose) включает систему штрихкодов, которые с течением времени меняют цвет, вступая в реакцию с газами, выделяемыми мясом по мере разложения. Со штрихкодами работает установленное на телефон приложение. «Электрический нос» обучен распознавать и предвещать свежесть мяса на базе большенный библиотеки цветов штрихкодов.

О разработке можно выяснить из статьи, размещенной в журнальчике Advanced Materials. Её создатели считают, что сделанный ими электрический нос может посодействовать уменьшить пищевые отходы, потому что он поточнее, чем этикетка «Годен до», указывает пользователям, подступает ли мясо для потребления в еду.

По словам 1-го из ведущих создателей статьи, директора Инноваторского центра гибких устройств в NTU доктора Чэня Сяодуна (陈晓东), экспериментальная искусственная обонятельная система, тестированная исследователями в настоящих критериях, быть может просто интегрирована в упаковочные материалы и будет выдавать результаты стремительно и без особых девайсов, применяемых в «электрических носах», разработанных ранее.

«Эти штрихкоды посодействуют пользователям сберегать средства, гарантируя, что они не выбрасывают продукты, ещё подходящие для потребления, а также облегчат бремя употребления для окружающей среды. К тому же биоразлагаемый и нетоксичный нрав штрихкодов значит, что их можно неопасно использовать на всём протяжении цепи поставок товаров питания для обеспечения свежести товаров».

На новейший способ мониторинга свежести товаров питания в режиме настоящего времени подан патент, и сейчас команда работает с сингапурской агропромышленной компанией, чтоб приспособить технологию к остальным типам скоропортящихся товаров.

«Электрический нос», разработанный учёными из NTU и их партнёрами, состоит из 2-ух частей: цветного штрихкода, вступающего в реакцию с газами, образующимися при разложении мяса, и «считывателя» штрихкода, использующего ИИ для интерпретации получающейся при всем этом композиции цветов. Чтоб создать «электрический нос» портативным, учёные интегрировали его в приложение для телефона, способное выдать итог за 30 секунд.

Электрический нос имитирует то, как работает нос млекопитающих: когда газы, образующиеся при разложении мяса, связываются с сенсорами в носу, те создают сигналы и передают их в мозг (центральный отдел нервной системы животных, обычно расположенный в головном отделе тела и представляющий собой компактное скопление нервных клеток и их отростков). Потом мозг (центральный отдел нервной системы животных, обычно расположенный в головном отделе тела и представляющий собой компактное скопление нервных клеток и их отростков) собирает эти отклики и группирует их в шаблоны, позволяя млекопитающему определять запах, появляющийся при старении и тлении мяса.

В штрихкоде «электрического носа» — 20 полос, работающих как сенсоры. Любая полоса сделана из хитозана, встроенного в производные целлюлозы и заполнена различными видами красителей. Красители вступают в реакцию с газами, выделяемыми мясом при разложении, и меняют цвет в зависимости от типа газа и его концентрации. Неповторимая композиция цветов служит «отпечатком аромата» для состояния хоть какого мяса.

К примеру, 1-ая полоса штрих-кода содержит слабокислый жёлтый краситель. При содействии с азотсодержащими соединениями (биоаминами), образующимися при разложении мяса, она становится голубой. Интенсивность цвета изменяется с повышением концентрации биоаминов по мере разложения мяса.

Делая упор на интернациональный эталон, определяющий свежесть мяса, учёные разработали систему систематизации (свежее, наименее свежее либо испорченное). Свежесть мяса, согласно этому эталону, определяется количеством выделяемого аммиака либо, в случае с рыбой, 2-ух остальных биоаминов, которые обычно встречаются в упакованной в ПВХ рыбе. Свежесть определялась при хранении при 4°C в течение 5 дней с различными интервалами.

Штрихкоды наклеивались на внутреннюю сторону ПВХ-плёнки так, чтоб они не касались продукта. Дальше штрихкоды фотографировали с различным интервалом в течение 5 дней. Потом, для выявления закономерностей в образчиках аромата, соответственных различным категориям свежести, на базе приобретенных изображений разных штрихкодов была обучена система искусственного ума — глубочайшая свёрточная нейронная сеть.

Чтоб оценить точность прогноза, выдаваемого электрическим носом, проверялась свежесть упакованной в коммерческих критериях курицы, рыбы и говядины, которые хранились при температуре 25°C. На всю упаковку исследователи приклеили штрихкоды. Наиболее 4000 штрихкодов с 6 упаковок с мясом было сфотографировано в различные промежутки времени в течение 48 часов без открытия упаковок.

Чтоб достигнуть точности, экспериментальная группа научила систему на 3475 образчиках штрихкодов.

В итоге точность выявления испорченного мяса составила 98,5—100%, а отличить свежее мясо от не весьма свежайшего вышло в 96—99% случаев.

Способ анализа инфы со штрихкода сравнили с остальным. Экспериментальная группа случайным образом избрала 20 штрихкодов из каждой группы свежести и на их изучила точность прогноза, которую даёт кластерный анализ с евклидовой метрикой (таковой способ обширно употребляется для оценки выходных данных разных детекторов). Этот способ показал общую точность в 61,7%.

Доктор Чэнь Сяодун откомментировал:

«Невзирая на то, что тему «электрических носов» интенсивно изучают, до сего времени есть препятствия на пути к их коммерциализации. Они появляются из-за того, что у текущих прототипов появляются препядствия с точностью обнаружения и определения аромата. Потому нужна система, которая имела бы как на техническом уровне надёжный детектор, так и неплохой способ анализа данных, который мог бы буквально систематизировать эталоны запахов. Конкретно сиим и неплох наш электрический нос. Он может неинвазивно, автоматом и в настоящем времени мониторить запахи. Также он быть может применен для определения типов газов, выделяемых иными скоропортящимися продуктами по мере того, как они стают наименее свежайшими. Таковым образом, новенькая платформа потенциально имеет обширное применение в области контроля свойства пищевых товаров».