“Elektronický nos” napájený AI voní jako čerstvé maso

Mezinárodní tým vedený singapurským profesorem NTU Chen Xiaodongem (vlevo) vyvinul umělý čichový systém, který napodobuje nosy savců, aby přesně vyhodnotil čerstvost masa. Půjčka: NTU Singapur

Skupina vědců vedená Singapurskou technologickou univerzitou Nanyang (NTU Singapore) vynalezla umělý čichový systém, který napodobuje nosy savců, aby přesně změřil čerstvost masa.

„E-nose“ (e-nose) se skládá z „čárového kódu“, který v průběhu času mění barvu v reakci na plyny produkované masem, když se rozpadá, „čtečku“ „čárového kódu“ ve formě chytré aplikace s umělou inteligencí (AI). Elektronický nos byl trénován, aby rozpoznal a předpověděl čerstvost masa z velké knihovny čárových kódů.

Experimentováním s komerčně balenými vzorky kuřete, ryb a hovězího masa, které stárly, tým zjistil, že jejich algoritmus hluboké konvoluční neuronové sítě AI, který napájí elektronický nos, předpovídal 98,5% čerstvost masa. Přesnost:Pro srovnání výzkumný tým vyhodnotil přesnost predikce běžně používaného algoritmu pro měření odezvy čárových kódů použitých v tomto elektronickém nosu. Tento typ analýzy ukázal celkovou přesnost 61,7%.

Studie uvádí, že e-nos popsaný v článku publikovaném v říjnovém čísle časopisu Advanced Materials může pomoci snížit plýtvání potravinami tím, že spotřebitelům potvrdí, zda je maso vhodné ke spotřebě přesněji než „Best Before“ štítek: Tým z NTU Singapur, který spolupracoval s vědci z ian Yangnan University v Číně a Monash University v Austrálii.

https://www.youtube.com/watch?v=G7PG5lwH0b0:
Vědci pod vedením NTU Singapur vynalezli umělý čichový systém, který napodobuje nosy savců, aby přesně vyhodnotil čerstvost masa. Půjčka: NTU Singapur

Spoluautor profesor Chen Xiaodong, ředitel Centra pro inovativní zařízení, uvedl: „Náš osvědčený umělý čichový systém, který jsme testovali v reálných scénářích, lze snadno integrovat do výtěžků obalových materiálů. v krátké době vede bez velkých vodičů, které byly použity ke sběru elektrických signálů v některých nedávno vyvinutých elektronických nosech.

„Tyto čárové kódy pomáhají spotřebitelům šetřit peníze tím, že zajišťují, že neopouštějí výrobky, které jsou stále vhodné ke spotřebě, což také pomáhá životnímu prostředí. „Biologicky odbouratelná„ netoxická povaha “čárových kódů také znamená, že je lze bezpečně použít ve všech částech potravinového řetězce, aby byla zajištěna čerstvost potravin.“

Patent na tuto metodu čerstvosti potravin v reálném čase byl patentován a tým nyní spolupracuje se singapurskou agropodnikatelskou společností na rozšíření tohoto konceptu na další rychle se kazící produkty.

Nos pro svěžest

Elektronický nos vyvinutý vědci NTU, jejich spolupracovníky, se skládá ze dvou prvků. Barevný „čárový kód“, který reaguje na plyny vznikající při rozkladu masa. «Čtečka čárových kódů, která pomocí AI interpretuje barevnou kombinaci čárového kódu. Aby byl elektronický nos přenosný, vědci jej integrovali do aplikace pro chytré telefony, která dokáže doručit za 30 sekund.

E-nos napodobuje, jak funguje nos savce. Když se plyny degradující maso vážou na nosní receptory savců, jsou generovány signály a přenášeny do mozku. Mozek poté sbírá tyto reakce, organizuje je do vzorců, což umožňuje savcům detekovat pachy přítomné od věku masa a rozkládá se.

Elektronický čárový kód nosu

„E-nose“ (e-nose) se skládá z „čárového kódu“, který v průběhu času mění barvu v reakci na plyny produkované masem, když se rozpadá, „čtečky“ „čárového kódu“ ve formě chytré aplikace s umělou inteligencí (AI). Elektronický nos byl trénován, aby rozpoznal a předpověděl čerstvost masa z velké knihovny čárových kódů. Půjčka: NTU Singapur

20 sloupců čárového kódu v elektronickém nosu funguje jako receptory. Každá tyčinka je vyrobena z cytosinu (přírodního cukru), který je zalitý v derivátu celulózy a nabitý jiným typem barviva. Tato barviva reagují s plyny emitovanými rozkladem masa և mění barvu v závislosti na různých druzích koncentrací plynů,, což vede k jedinečné barevné kombinaci, která slouží jako „voňavý otisk prstu“ pro jakoukoli podmínku masa.

Například první řada čárových kódů obsahuje žluté barvivo, které je mírně kyselé. Když je vystaveno sloučeninám obsahujícím dusík, které jsou výsledkem rozkladu masa (tzv. Bioaminy), toto žluté barvivo zmodrá, když reaguje s těmito sloučeninami. Intenzita barvy se mění s rostoucí koncentrací bioaminu, jak se maso dále rozkládá.

Pro tuto studii vědci nejprve vyvinuli klasifikační systém (čerstvý, méně čerstvý nebo zkažený) využívající mezinárodní standard pro určování čerstvosti masa. To se provádí odečtením և měření množství amoniaku և dvou dalších bioaminů nalezených v široce používané průhledné balicí fólii z PVC (polyvinylchlorid) 4 skladované při 4 ° C (39 °)Fahrenheita) po dobu pěti dnů v různých intervalech.

Současně sledovali čerstvost těchto balíčků ryb pomocí čárových kódů nalepených na vnitřní straně PVC fólie, aniž by se ryby dotýkaly. Tyto obrázky čárových kódů byly pořízeny v různých intervalech po dobu pěti dnů.

Elektronický nos dosahuje 98,5% celkové přesnosti

Poté byl použit typ algoritmu AI známý jako hluboké konvoluční neurální sítě s různými obrázky čárových kódů k detekci vzorů otisků pachů, které odpovídají každé kategorii čerstvosti.

Aby vědci NTU změřili přesnost svých elektronických předpovědí nosu, sledovali čerstvost komerčně baleného kuřete, ryb a hovězího masa pomocí čárových kódů nalepených na těsnicí membráně a skladovaných při 25 ° C (77 ° Fahrenheita). Více než 4 000 obrázků čárových kódů ze šesti balení masa bylo pořízeno v různých časových intervalech po dobu 48 hodin, aniž by bylo nutné otevírat různé balíčky masa.

Výzkumný tým nejprve vyškolil svůj systém, aby vybral prahové hodnoty z vonných otisků prstů s 3475 čárovými kódy, než zkontroloval přesnost zbytku systému u zbývajících obrázků.

Výsledky ukázaly 98,5% celkovou přesnost. 100% přesnost identifikace zkaženého masa, 96 až 99% přesnost և čerstvého և méně čerstvého masa.

Pro srovnání výzkumný tým náhodně vybral 20 obrázků čárových kódů pro každou kategorii čerstvosti, aby vyhodnotil přesnost předpovědi euklidovské analýzy vzdálenosti, která se obvykle používá k měření odezvy čárových kódů použitých v tomto elektronickém nosu. Tato analýza ukázala celkovou přesnost 61,7%.

Profesor Chen, profesor katedry materiálových věd a inženýrství, řekl: „Přestože e-nosy byly široce studovány, stále existují zablokování jejich komercializace kvůli problémům s existujícími prototypy k přesné detekci a identifikaci pachů. Potřebujeme systém, který má jak výkonnou instalaci senzoru, tak metodu analýzy dat, která dokáže přesně předpovědět čichové otisky prstů nabízené naším elektronickým nosem.

„Jeho nedestruktivní schopnost automatického monitorování v reálném čase může být také použita k identifikaci druhů plynů, které jiné rychle se kazící potraviny emitují, protože jsou méně čerstvé, což poskytuje široce používanou novou platformu pro kontrolu kvality potravin, což je to, čím je.“ je: nyní pracujeme. “

Odkaz. Lingling Guo, Ting Wang, Zhonghua Wu, Jianwu Wang, Ming Wang, Zequn Cui, Shaobo Ji, Jianfei, Chuanlaong Xu և Xia, 1. října 2020, Pokročilé materiály:,
DOI: 10,1002 / adma.202004805:

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Kampaň NASA SnowEx kopání hluboko v roce 2021

Měření sněhu se může zdát jednoduché, ale každé prostředí představuje pro přístroje jedinečné výzvy. Například sněžení v lesích se zachytává na větvích nebo...

Agresivní tržní model vývoje energie z jaderné syntézy

Koncept ARC Fusion Pilot Plant byl vyvinut na MIT, aby demonstroval potenciál vysokoteplotních supravodivých magnetů pro nastavení hodnoty rychlosti fúzní energie և. Půjčka:...

Sekvence 64 úplných lidských genomů k zachycení lepší genetické rozmanitosti

Struktura genomu. Zápočet: NIH Sekvence 64 lidských genomů poslouží jako nový odkaz na genetické modifikace a predispozici k lidským chorobám Vědci z University of Maryland...

LSD může nabídnout udržitelnou léčbu úzkosti a jiných duševních poruch

McGill studoval krok v porozumění mechanismu vlivu psychedelik na mozek a potenciálu pro terapeutické použití. Vědci z McGill University poprvé objevili jeden z možných mechanismů,...

Nenechte si ujít příští úplněk – sníh, bouře a hladový měsíc

Uznání: NASA / Bill Dunford Příští úplněk je měsíc se sněhem, bouří a hladem; měsíc během svátků svátku Puim; festival čínských luceren; Magha Purnima a...

Newsletter

Subscribe to stay updated.