Ang “elektronikong ilong” na may artipisyal na katalinuhan ay sumisinghot ng kasariwaan ng karne

Isang pangkat ng internasyonal na pinamunuan ng propesor ng NTU Singapore na si Chen Xiaodong (kaliwa) ang naimbento ng isang artipisyal na olfactory system na gumagaya sa ilong ng isang mammal upang tumpak na masuri ang pagiging bago ng karne. Kredito: NTU Singapore

Ang isang pangkat ng mga siyentista na pinangunahan ng Nangan Technological University sa Singapore (NTU Singapore) ay nag-imbento ng isang artipisyal na olfactory system na gumagaya sa ilong ng mga mammal upang tumpak na masuri ang pagiging bago ng karne.

Ang “elektronikong ilong” (“elektronikong ilong”) ay naglalaman ng isang “barcode” na nagbabago ng kulay sa paglipas ng panahon depende sa mga gas na nabuo sa karne kapag nabulok ito, at isang “barcode” reader bilang isang smartphone app na gumagana batay sa artipisyal na katalinuhan (AI). Ang elektronikong ilong ay sinanay na kilalanin at hulaan ang kasariwaan ng karne mula sa isang malaking silid-aklatan ng mga kulay ng barcode.

Sa mga pagsubok sa manok, isda, at mga sample ng baka na nanatiling tumatanda, natagpuan ng koponan na ang kanilang malalim na gyrus neural network intelligence algorithm, na nagbibigay ng elektronikong ilong, hinulaang kasariwaan ng karne na 98.5 porsyento. kawastuhan. Bilang isang paghahambing, sinuri ng pangkat ng pananaliksik ang kawastuhan ng hula ng isang karaniwang ginagamit na algorithm upang masukat ang tugon ng mga sensor tulad ng barcode na ginamit sa elektronikong ilong na ito. Ang ganitong uri ng pagsusuri ay nagpakita ng pangkalahatang kawastuhan na 61.7 porsyento.

Ang e-ilong, na inilarawan sa isang artikulo na inilathala noong Oktubre sa pang-agham na journal na Advanced Materials, ay maaaring makatulong na mabawasan ang pagkawala ng pagkain sa pamamagitan ng pagkumpirma sa mga mamimili kung ang karne ay akma para sa pagkonsumo, mas tumpak kaysa sa label na “Pinakamahusay,” ang mga tala ng pag-aaral. isang koponan mula sa NTU Singapore na nakipagtulungan sa mga siyentista mula sa Jiannan University, China at Monash University, Australia.


Ang mga siyentipiko na pinangunahan ng NTU Singapore ay nakaimbento ng isang artipisyal na olfactory system na gumagaya sa ilong ng mga mammal upang tumpak na masuri ang pagiging bago ng karne. Kredito: NTU Singapore

Ang kasamang may-akda na si Propesor Chen Xiaodong, direktor ng NTU Flexible Devices Innovation Center, ay nagsabi: “Ang aming artipisyal na olfactory system, na nasubukan at nasubukan sa totoong buhay, ay madaling maisama sa mga materyales sa packaging at magbubunga. Humantong sa maikling panahon nang walang masalimuot na mga kable ginamit upang mangolekta ng mga de-koryenteng signal sa ilang mga elektronikong ilong na nabuo kamakailan.

“Ang mga barcode na ito ay tumutulong sa mga consumer na makatipid ng pera sa pamamagitan ng pagtiyak na hindi nila itinatapon ang mga produktong akma pa sa pagkonsumo, na makakatulong din sa kapaligiran. Ang nabubulok at hindi nakakalason na kalikasan ng mga barcode ay nangangahulugan din na maaari silang ligtas na magamit sa lahat ng bahagi ng kadena ng pagkain upang matiyak ang kasariwaan ng pagkain. “

Ang ganitong paraan ng pagsubaybay sa kasariwaan ng pagkain sa real time ay naka-patent, at ngayon ang koponan ay nakikipagtulungan sa isang kumpanya ng agribusiness ng Singapore upang mapalawak ang konseptong ito sa iba pang nabubulok na species.

Ilong para sa kasariwaan

Ang elektronikong ilong, na binuo ng mga siyentipiko ng NTU at ang kanilang mga tauhan, ay binubuo ng dalawang elemento: isang kulay na “barcode” na tumutugon sa mga gas na nabuo bilang isang resulta ng agnas ng karne; at isang “mambabasa” ng barcode na gumagamit ng AI upang bigyang kahulugan ang kumbinasyon ng kulay sa barcode. Upang gawing portable ang e-nose, isinama ito ng mga siyentista sa isang smartphone app na maaaring maghatid sa loob ng 30 segundo.

Ginagaya ng elektronikong ilong kung paano gumagana ang ilong ng isang mammal. Kapag ang mga gas na nabuo sa panahon ng pagkasira ng karne ay nagbubuklod sa mga receptor sa ilong ng mammal, ang mga signal ay nabuo at naipadala sa utak. Kinokolekta ng utak ang mga tugon na ito at inayos ang mga ito ayon sa mga pattern, pinapayagan ang mga mammal na kilalanin ang amoy na umiiral habang ang mga edad ng karne at nabubulok.

Elektronikong ilong ng barcode

Ang “elektronikong ilong” (“elektronikong ilong”) ay naglalaman ng isang “barcode” na nagbabago ng kulay sa paglipas ng panahon depende sa mga gas na nabuo sa karne kapag nabulok ito, at isang “barcode” reader bilang isang smartphone app na gumagana batay sa artipisyal na katalinuhan (AI). Ang elektronikong ilong ay sinanay na kilalanin at hulaan ang kasariwaan ng karne mula sa isang malaking silid-aklatan ng mga kulay ng barcode. Kredito: NTU Singapore

Sa elektronikong ilong, 20 mga haligi ng barcode ang gumaganap bilang mga receptor. Ang bawat bar ay gawa sa chitosan (natural na asukal) na naka-embed sa isang derivative ng cellulose at puno ng iba’t ibang uri ng tina. Ang mga tina na ito ay tumutugon sa mga gas na inilabas ng karne na nabubulok at nagbabago ng kulay bilang tugon sa iba’t ibang uri at konsentrasyon ng mga gas, na nagreresulta sa isang natatanging kumbinasyon ng kulay na nagsisilbing isang “imprint ng amoy” para sa kondisyon ng anumang karne.

Halimbawa, ang unang barcode sa isang barcode ay naglalaman ng isang bahagyang acidic dilaw na tinain. Sa ilalim ng impluwensya ng mga compound na naglalaman ng nitrogen na nabuo sa pagkabulok ng karne (tinatawag na bioamines), ang dilaw na tinain na ito ay nagiging asul kapag ang tina ay tumutugon sa mga compound na ito. Ang tindi ng kulay ay nagbabago sa pagtaas ng konsentrasyon ng mga bioamines habang ang karne ay lalong nabubulok.

Para sa pag-aaral na ito, unang bumuo ang mga siyentipiko ng isang sistema ng pag-uuri (sariwa, hindi gaanong sariwa o nasira) gamit ang isang pamantayang pang-internasyonal na tumutukoy sa pagiging bago ng karne. Ginagawa ito sa pamamagitan ng pagkuha at pagsukat ng dami ng ammonia at dalawang iba pang mga bioamines na nasa mga pakete ng isda na nakabalot sa isang malawak na ginamit na malinaw na PVC (PVC) na film ng packaging at nakaimbak sa 4 ° CFahrenheit) sa loob ng limang araw sa iba’t ibang agwat.

Sabay nilang binantayan ang pagiging bago ng mga fish bag na ito na may mga barcode na nakadikit sa loob ng film na PVC nang hindi hinawakan ang isda. Ang mga imahe ng mga barcode na ito ay kinuha sa iba’t ibang mga agwat sa loob ng limang araw.

Nakamit ng E-nose ang 98.5 porsyento ng pangkalahatang kawastuhan

Ang isang uri ng AI algorithm, na kilala bilang malalim na convolutional neural network, pagkatapos ay inihanda, na may mga imahe ng iba’t ibang mga barcode upang makita ang mga pattern sa mga amoy na kopya na naaayon sa bawat kategorya ng pagiging bago.

Pagkatapos, upang masuri ang katumpakan ng hula ng kanilang elektronikong ilong, binantayan ng mga siyentipiko ng NTU ang pagiging bago ng nakabalot na manok, isda at baka na may mga barcode na nakakabit sa film na pang-packaging at nakaimbak sa 25 ° C (77 ° Fahrenheit). Mahigit sa 4,000 mga imahe ng barcode mula sa anim na pakete ng karne ang ginawa sa iba’t ibang agwat ng oras sa loob ng 48 oras nang hindi binubuksan ang iba’t ibang mga pakete ng karne.

Ang pangkat ng pananaliksik ay unang nagturo sa kanilang system na pumili ng mga pattern mula sa mga amoy ng fingerprint na nakuha sa 3475 na mga imahe ng barcode bago suriin ang kawastuhan ng system sa natitirang mga imahe.

Ang mga resulta ay nagpakita ng pangkalahatang kawastuhan na 98.5 porsyento – 100 porsyento na kawastuhan sa pagkilala sa nasirang karne at katumpakan na 96 hanggang 99 porsyento para sa sariwa at hindi gaanong sariwang karne.

Para sa paghahambing, ang pangkat ng pananaliksik ay random na pumili ng 20 mga imahe ng barcode mula sa bawat kategorya ng pagiging bago upang suriin ang kawastuhan ng hula ng Euclidean distansya na pag-aaral, isang karaniwang ginagamit na pamamaraan upang masukat ang tugon ng mga sensor tulad ng barcode na ginamit sa elektronikong ilong na ito. Ang pagsusuri na ito ay nagpakita ng pangkalahatang kawastuhan na 61.7 porsyento.

Si Propesor Chen, Propesor ng Materyal na Agham at Teknolohiya sa NTU, sinabi ni Propesor Chen: “Kahit na ang mga elektronikong ilong ay malawak na sinasaliksik, mayroon pa ring mga bottlenecks para sa kanilang gawing pangkomersyalismo dahil sa mga problema ng kasalukuyang mga prototype na may tumpak na pagtuklas ng amoy at pagkakakilanlan. Kailangan namin ng isang system na may parehong maaasahan pag-install ng sensor at isang pamamaraan ng pagtatasa ng data na maaaring tumpak na mahulaan ang fingerprint ng samyo na inaalok ng aming elektronikong ilong.

“Ang hindi mapanirang, awtomatiko at real-time na pagsubaybay nito ay maaaring magamit upang makilala ang mga uri ng gas na inilalabas ng iba pang mga uri ng nabubulok na pagkain kapag naging hindi gaanong sariwa, na nagbibigay ng isang malawak na naaangkop na bagong platform para sa kontrol sa kalidad ng pagkain, na kung ano tayo ngayon nagtatrabaho tayo “.

Tulong: “Portable prediksiyon ng pagiging bago ng pagkain ng pagkain batay sa colorimetric barcode combinatorics at deep gyrus neural network” Lingling Guo, Qing Wang, Zhonghua Wu, Jianwu Wang, Ming Wang, Tseken Cui, Shaobu Xiu, Xiaoi Chi, Qiao ,, Oktubre 1, 2020,, Mga advanced na materyales.
DOI: 10.1002 / adma.202004805

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Pagkuha ng Impormasyon sa Kasaysayan ng Neanderthal na Populasyon Gamit ang Sinaunang Nuclear DNA Mula sa Mga Ciment Sediment

Gallery sa lugar ng yungib ng mga estatwa sa hilagang Espanya. Kredito: Javier Trueba - Madrid Scientific Films Ang Mitochondrial DNA ng mga archaic...

Kung Paano Maaaring Lumaki ang Iba Pang Mga Karamdaman na Fungi Sa Maliit na Puwang

Ang isang pangkat na pinangunahan ng Tsukuba University ay natagpuan ang isang makabuluhang pagkakaiba na nagpapaliwanag kung bakit ang ilang mga species ng fungi...

Para sa Mga Tatanggap ng Transplant, Isang Pangatlong Dosis ng Bakuna sa COVID Maaaring Mag-alok ng Mas mahusay na Proteksyon

Ipinakita ng mga mananaliksik sa Johns Hopkins Medicine na tatlong dosis ng bakuna laban sa SARS-CoV-2-ang virus na sanhi ng pagtaas ng antas ng...

Ang mga sigla ng usok na nasa daang siglo na napanatili sa niyebe ay nagbubunyag ng isang maalab na nakaraan – at ang hinaharap...

Inisyu ni Harvard John a. Paulson School of Engineering at Applied Science Hunyo 18, 2021 Ang usok mula sa mga wildfires na gawa ng tao...

Inihanda ng NASA ang “Moonikin” na kumander para sa Artemis 1 lunar na misyon

Sa larawang ito, sinusubukan ng mga inhinyero ang isang pagsubok na panginginig ng boses sa upuan ng Orion at ang Chemini Space Center -...

Newsletter

Subscribe to stay updated.