Скріпки для комори можуть згіркнути під впливом кисню. Даніель де ла Ос/Момент
Ви коли-небудь відкушували горіх або шматочок шоколаду, очікуючи м’якого, насиченого смаку, а потім стикалися з несподіваним і неприємним крейдяним або кислим смаком? Цей смак — це згірклість у дії, і вона впливає майже на кожен продукт у вашій коморі. Зараз штучний інтелект може допомогти вченим більш точно та ефективно вирішити цю проблему.
Ми — група хіміків, які вивчають способи продовження терміну служби харчових продуктів, у тому числі тих, що згіркли. Ми недавно опублікував дослідження описує переваги інструментів штучного інтелекту, які допомагають зберегти зразки олії та жиру свіжими довше. Оскільки олії та жири є звичайними компонентами багатьох видів їжі, включаючи чіпси, шоколад і горіхи, результати дослідження можуть бути широко застосовані та навіть вплинути на інші сфери, включаючи косметику та фармацевтику.
Прогірклість і антиоксиданти
Їжа згіркне коли він деякий час витримується на повітрі – процес називається окисленням. Насправді багато звичайних інгредієнтів, але особливо ліпідів, якими є жири та олії, реагують з киснем. Наявність тепла або УФ-світла може прискорити процес.
Окислення призводить до утворення менших молекул, таких як Кетони, альдегідів та жирні кислоти, які надають згірклим харчовим продуктам характерний сорт, сильний і металевий запах. Повторне вживання прогірклих продуктів може загрожувати вашому здоров'ю.
На щастя, і природа, і харчова промисловість мають чудовий щит від згірклості – антиоксиданти. Їжа стає згірклою в результаті процесу, який називається окисленням.
Антиоксиданти включають широкий спектр природних молекул, таких як вітамін С, і синтетичних молекул, здатних захистити вашу їжу від окислення.
Поки є кілька способів дії антиоксидантів, загалом вони можуть нейтралізувати багато процесів, які спричиняють згіркнення, і довше зберігати смакові якості та харчову цінність вашої їжі. Найчастіше покупці навіть не підозрюють, що споживають додаткові антиоксиданти, оскільки виробники харчових продуктів зазвичай додають їх у невеликих кількостях під час приготування.
Але ви не можете просто посипати їжу вітаміном С і очікувати ефекту консервації. Дослідники повинні ретельно обирати певний набір антиоксидантів і точно розрахувати кількість кожного.
Поєднання антиоксидантів не завжди посилює їх дію. Фактично, є випадки, коли використання неправильних антиоксидантів або змішування їх у неправильних співвідношеннях може зменшити їх захисний ефект – це називається антагонізм. Щоб з’ясувати, які комбінації підходять для певних типів їжі, потрібно багато експериментів, які забирають багато часу, потребують спеціального персоналу та збільшують загальну вартість їжі.
Дослідження всіх можливих комбінацій вимагало б величезної кількості часу та ресурсів, тому дослідники зупинилися на кількох сумішах, які забезпечують лише певний рівень захисту від прогірклості. Ось де в гру вступає ШІ.
Використання для ШІ
Ви, мабуть, бачили Інструменти ШІ, такі як ChatGPT у новинах або погралися з ними самі. Ці типи систем можуть приймати великі набори даних і визначити шаблони, а потім створити результат, який може бути корисним для користувача. Інструменти ШІ змінили кількість науковців, які проводять дослідження.
Як хіміки, ми хотіли навчити інструмент ШІ шукати нові комбінації антиоксидантів. Для цього ми вибрали тип ШІ, з яким можна працювати текстові уявлення, які написані кодами, що описують хімічну структуру кожного антиоксиданту. Спочатку ми надали нашому штучному інтелекту список із приблизно мільйона хімічних реакцій і навчили програму деяким простим хімічним поняттям, наприклад, як ідентифікувати важливі особливості молекул.
Коли машина змогла розпізнавати загальні хімічні закономірності, як-от те, як певні молекули реагують одна з одною, ми налаштували її, навчивши більш просунутій хімії. Для цього кроку наша команда використала базу даних із майже 1,100 сумішей, раніше описаних у дослідницькій літературі.
На даний момент штучний інтелект міг передбачити ефект поєднання будь-якого набору з двох або трьох антиоксидантів менш ніж за секунду. Його прогноз збігався з ефектом, описаним у літературі, у 90% випадків.
Але ці прогнози не зовсім узгоджувалися з експериментами, які наша команда проводила в лабораторії. Насправді ми виявили, що наш штучний інтелект зміг правильно передбачити лише кілька експериментів з окислення, які ми проводили зі справжнім салом, що показує складність передачі результатів з комп’ютера в лабораторію.
Очищення та покращення
На щастя, моделі штучного інтелекту не є статичними інструментами з попередньо визначеними шляхами «так» і «ні». Вони є динамічні учні, тож наша дослідницька група може продовжувати надсилати нові дані моделі, доки вона не покращить свої передбачувані можливості та зможе точно передбачити ефект кожної комбінації антиоксидантів. Чим більше даних отримує модель, тим точнішою вона стає, подібно до того, як люди розвиваються завдяки навчанню.
Ми виявили, що додавання близько 200 прикладів з лабораторії дозволило штучному інтелекту вивчити достатньо хімії, щоб передбачити результати експериментів, проведених нашою командою, лише з невеликою різницею між прогнозованим і реальним значенням.
Така модель, як наша, може допомогти вченим у розробці кращих способів збереження їжі, створивши найкращі комбінації антиоксидантів для конкретних продуктів, з якими вони працюють, подібно до того, як мати дуже розумного помічника.
Зараз проект вивчає більш ефективні способи навчання моделі штучного інтелекту та шукає способи подальшого вдосконалення її можливостей прогнозування.
Карлос Д. Гарсія, професор хімії, Клемсонський університет та Лукас де Бріто Айрес, кандидат хімічних наук, Клемсонський університет
Ця стаття перевидана з Бесіда за ліцензією Creative Commons. Читати оригінал статті.
Схожі книги:
Сіль, жир, кислота, тепло: оволодіння елементами гарного приготування їжі
Самін Носрат і Венді Макнотон
Ця книга пропонує вичерпний посібник із приготування їжі, зосереджуючись на чотирьох елементах солі, жиру, кислоти та тепла, а також пропонує ідеї та методи приготування смачних і добре збалансованих страв.
Натисніть, щоб дізнатися більше або замовити
Кулінарна книга Skinnytaste: мало калорій, великий смак
Гіна Гомолка
Ця кулінарна книга пропонує колекцію здорових і смачних рецептів, зосереджених на свіжих інгредієнтах і яскравих смаках.
Натисніть, щоб дізнатися більше або замовити
Food Fix: як зберегти наше здоров’я, нашу економіку, наші спільноти та нашу планету – один укус за раз
д-р Марк Хайман
Ця книга досліджує зв’язки між їжею, здоров’ям і навколишнім середовищем, пропонуючи ідеї та стратегії для створення більш здорової та стійкої системи харчування.
Натисніть, щоб дізнатися більше або замовити
Кулінарна книга «Босонога графіня»: секрети спеціального продуктового магазину Іст-Гемптона для простих розваг
Іна Гартен
Ця кулінарна книга пропонує колекцію класичних і елегантних рецептів від улюбленої Barefoot Contessa, зосередженої на свіжих інгредієнтах і простому приготуванні.
Натисніть, щоб дізнатися більше або замовити
Як приготувати все: Основи
від Марка Біттмана
Ця кулінарна книга пропонує вичерпний посібник з основ кулінарії, який охоплює все, починаючи від навичок володіння ножем і закінчуючи базовими прийомами, і пропонує колекцію простих і смачних рецептів.
