Nemcsak a romlásnak indult ételeket, hanem az allergéneket is „kiszagolja”. A szenzorrendszer az élelmiszer vegyi jeleit azonosítja – jobban, mint az ember.
Gyakran előfordul, hogy a fogyasztók vagy szolgáltatók bizonytalanok egy alapanyag frissességét illetően, és csupán a lejárati dátumra vagy a szubjektív – tényleg szinte mindenkinél eltérő – szaglásra hagyatkozhatnak. Ez azonban nem mindig üzembiztos megoldás, sőt, komoly egészségügyi kockázatot rejthet. A Berkeley-i Kaliforniai Egyetemen kifejlesztett „digitális orr” viszont objektív mérésekkel váltja ki a bizonytalan emberi érzékelést, ezzel tudatosabb és biztonságosabb döntéshozatalt visz a konyhák és az élelmiszeripar ellenőrzési folyamataiba.
Az új technológia 16 mikroszkopikus gázérzékelőt ötvöz egy mesterséges intelligencia alapú szoftverrel.
A rendszer képes azonosítani az élelmiszer által kibocsátott gázokat, legyen szó szamócáról, tejről vagy akár nyers húsról. A kutatók szerint ez a fejlesztés már a közeljövőben az okosotthon-eszközök és az élelmiszer-ellenőrző rendszerek szerves részévé válhat.
Digitális ujjlenyomat minden élelmiszer illatához
A rendszer működése az érzékelők és a gépi tanulás közötti szinergián alapul. Mind a 16 szenzor eltérő módon reagál a levegőben lévő vegyületekre, ebből pedig egyedi mintázat, egyfajta kémiai ujjlenyomat áll össze. A kutatók szamócán, áfonyán, banánon, valamint különféle dióféléken – például kesudión és földimogyorón – tesztelték az eszközt. Emellett a modell megtanulta a friss és a romlott minták között különbségek vegyi jeleit a tej, a tojás és a nyers csirkehús esetében is.
„Az alapötlet az, hogy a gázérzékelők relatív szelektivitását ötvözzük a gépi tanulás mintafelismerő képességével” – magyarázta az egyetem híroldalának a Science Advancesben közölt tanulmány vezető szerzője. Carla Bassil digitális ízlelőbimbókhoz hasonlította a rendszert, amelyben minden egyes érzékelő elektromos jelekké alakítja a kémiai interakciókat.
A technológia nagy előnye a pontosság: következetesebben ismeri fel az élelmiszerek állapotát, mint az emberi orr.
Az eszköz fejlesztése során fokozott figyelmet fordítottak az allergének kimutatására. A tesztelési fázisban már 50 milligramm diót is képes volt azonosítani, ami egyetlen pucolt dió tömegének nagyjából a századrésze. Ez a lenyűgöző érzékenység az élelmiszer-biztonság új korszakát hozhatja el a súlyos allergiával élők számára – bár a szakemberek megjegyzik: az összetettebb környezetekben történő biztonságos működéshez (például ételek keveredése esetén) még további vizsgálatokra van szükség.
„Következetesebb, mint az emberi szaglás”
Bár elektronikus vagy digitális orrokat évtizedek óta fejlesztenek, a gyártásuk eddig akadályokba ütközött. A korábbi megoldásoknál használt fém-oxid anyagok magas működési hőmérsékletet igényeltek, ami korlátozta a használható alapanyagok körét. A Berkeley szén nanocsövek alkalmazásával hidalta át a problémát. A rendkívül vékony vezető rétegek már szobahőmérsékleten is rendkívül érzékenyek, így olyan polimereket is beépíthettek a szenzorokba, amelyek hő hatására lebomlanának.
A romlási kísérletek alatt a kutatók szobahőmérsékleten tárolt mintákat vizsgáltak, 24 és 48 órán keresztül. A műszer a távozó gázok elemzésével – hibátlanul – különítette el a fogyasztásra alkalmatlan húst és tejet.
„Az érzékelők adatainak és a mesterséges intelligenciának az összekapcsolásával a rendszer következetesebben azonosítja az élelmiszerek kémiai ujjlenyomatait, mint az emberi szaglás” – jelentette ki Bassil.
Bár a projekt még csak laboratóriumi körülmények között bizonyított, már elkészült egy hordozható prototípus, amely közvetlenül egy okostelefonos alkalmazáshoz kapcsolódik. A fejlesztés következő szakasza a rendszer megbízhatóságának növelésére és a valós körülmények közötti tesztelésre fókuszál.
Címlapkép: Brandon Sánchez-Mejia/UC Berkeley
„A Roszatom Műszaki Akadémián képzett szakemberek már most olyan kompetenciákat sajátítottak el, amelyekre az erőművi blokkok üzembe helyezésének minden szakaszában szükség lesz.”