Τα συνδετικά ντουλάπια μπορεί να ταγγίσουν όταν εκτεθούν σε οξυγόνο. Daniel de la Hoz/Στιγμή
Σας έχει τύχει ποτέ να δαγκώσετε ένα παξιμάδι ή ένα κομμάτι σοκολάτας, περιμένοντας μια απαλή, πλούσια γεύση, για να αντιμετωπίσετε μια απροσδόκητη και δυσάρεστη κιμωλιακή ή ξινή γεύση; Αυτή η γεύση είναι τάγγιση στη δράση και επηρεάζει σχεδόν κάθε προϊόν στο ντουλάπι σας. Τώρα τεχνητή νοημοσύνη μπορεί να βοηθήσει τους επιστήμονες να αντιμετωπίσουν αυτό το ζήτημα με μεγαλύτερη ακρίβεια και αποτελεσματικότητα.
Είμαστε μια ομάδα χημικών που μελετάμε τρόπους για να παρατείνουμε τη διάρκεια ζωής των προϊόντων διατροφής, συμπεριλαμβανομένων αυτών που ταγγίζουν. Εμείς πρόσφατα δημοσίευσε μια μελέτη περιγράφοντας τα πλεονεκτήματα των εργαλείων τεχνητής νοημοσύνης που βοηθούν στη διατήρηση φρέσκων δειγμάτων λαδιού και λίπους για μεγαλύτερο χρονικό διάστημα. Επειδή τα έλαια και τα λίπη είναι κοινά συστατικά σε πολλούς τύπους τροφίμων, συμπεριλαμβανομένων των πατατών, της σοκολάτας και των ξηρών καρπών, τα αποτελέσματα της μελέτης θα μπορούσαν να εφαρμοστούν ευρέως και να επηρεάσουν ακόμη και άλλους τομείς, συμπεριλαμβανομένων των καλλυντικών και των φαρμακευτικών προϊόντων.
Ταγγισμός και αντιοξειδωτικά
Το φαγητό ταγγίζει όταν εκτίθεται στον αέρα για λίγο – μια διαδικασία που ονομάζεται οξείδωση. Στην πραγματικότητα, πολλά κοινά συστατικά, αλλά ιδιαίτερα τα λιπίδια, που είναι λίπη και έλαια, αντιδρούν με το οξυγόνο. Η παρουσία θερμότητας ή υπεριώδους φωτός μπορεί να επιταχύνει τη διαδικασία.
Η οξείδωση οδηγεί στο σχηματισμό μικρότερων μορίων όπως π.χ κετόνες, αλδεϋδες και λιπαρά οξέα που δίνουν στα ταγγισμένα τρόφιμα μια χαρακτηριστική κατάταξη, δυνατό και μεταλλικό άρωμα. Επανειλημμένη κατανάλωση ταγγισμένων τροφών μπορεί να απειλήσει την υγεία σας.
Ευτυχώς, τόσο η φύση όσο και η βιομηχανία τροφίμων έχουν μια εξαιρετική ασπίδα κατά της τάγγισης - αντιοξειδωτικά. Τα τρόφιμα γίνονται ταγγισμένα από μια διαδικασία που ονομάζεται οξείδωση.
Αντιοξειδωτικά περιλαμβάνει ένα ευρύ φάσμα φυσικών μορίων, όπως η βιταμίνη C, και συνθετικά μόρια ικανά να προστατεύουν το φαγητό σας από την οξείδωση.
Ενώ υπάρχουν μερικοί τρόποι δράσης των αντιοξειδωτικών, συνολικά μπορούν να εξουδετερώσουν πολλές από τις διαδικασίες που προκαλούν τάγγιση και να διατηρήσουν τις γεύσεις και τη θρεπτική αξία του φαγητού σας για μεγαλύτερο χρονικό διάστημα. Τις περισσότερες φορές, οι πελάτες δεν γνωρίζουν καν ότι καταναλώνουν πρόσθετα αντιοξειδωτικά, καθώς οι κατασκευαστές τροφίμων τα προσθέτουν συνήθως σε μικρές ποσότητες κατά την προετοιμασία.
Αλλά δεν μπορείτε απλώς να πασπαλίζετε λίγη βιταμίνη C στο φαγητό σας και να περιμένετε να δείτε μια συντηρητική δράση. Οι ερευνητές πρέπει να επιλέξουν προσεκτικά ένα συγκεκριμένο σύνολο αντιοξειδωτικών και να υπολογίσετε με ακρίβεια το ποσό του καθενός.
Ο συνδυασμός αντιοξειδωτικών δεν ενισχύει πάντα την επίδρασή τους. Στην πραγματικότητα, υπάρχουν περιπτώσεις στις οποίες η χρήση λανθασμένων αντιοξειδωτικών ή η ανάμειξή τους με λάθος αναλογίες, μπορεί να μειώσει την προστατευτική τους δράση – αυτό λέγεται ανταγωνισμός. Για να μάθετε ποιοι συνδυασμοί λειτουργούν για ποια είδη τροφίμων απαιτούνται πολλά πειράματα, τα οποία είναι χρονοβόρα, απαιτούν εξειδικευμένο προσωπικό και αυξάνουν το συνολικό κόστος του φαγητού.
Η διερεύνηση όλων των πιθανών συνδυασμών θα απαιτούσε τεράστιο χρόνο και πόρους, έτσι οι ερευνητές έχουν κολλήσει με μερικά μείγματα που παρέχουν μόνο κάποιο επίπεδο προστασίας από την τάγγιση. Εδώ είναι που το AI μπαίνει στο παιχνίδι.
Μια χρήση για AI
Μάλλον έχετε δει Εργαλεία AI όπως το ChatGPT στις ειδήσεις ή παίξατε μαζί τους μόνοι σας. Αυτοί οι τύποι συστημάτων μπορούν λαμβάνει μεγάλα σύνολα δεδομένων και να αναγνωρίσετε μοτίβα, στη συνέχεια να δημιουργήσετε μια έξοδο που θα μπορούσε να είναι χρήσιμη για τον χρήστη. Τα εργαλεία τεχνητής νοημοσύνης έχουν αλλάξει τον αριθμό των επιστημόνων που διεξάγουν έρευνα.
Ως χημικοί, θέλαμε να διδάξουμε ένα εργαλείο τεχνητής νοημοσύνης πώς να αναζητά νέους συνδυασμούς αντιοξειδωτικών. Για αυτό, επιλέξαμε έναν τύπο τεχνητής νοημοσύνης που μπορεί να λειτουργήσει κειμενικές αναπαραστάσεις, οι οποίοι είναι γραπτοί κώδικες που περιγράφουν τη χημική δομή κάθε αντιοξειδωτικού. Πρώτα, τροφοδοτήσαμε την τεχνητή νοημοσύνη μας μια λίστα με περίπου ένα εκατομμύριο χημικές αντιδράσεις και διδάξαμε στο πρόγραμμα μερικές απλές έννοιες χημείας, όπως πώς να αναγνωρίζουμε σημαντικά χαρακτηριστικά των μορίων.
Μόλις το μηχάνημα μπορούσε να αναγνωρίσει γενικά χημικά μοτίβα, όπως το πώς αντιδρούν ορισμένα μόρια μεταξύ τους, το βελτιστοποιήσαμε διδάσκοντάς του κάποια πιο προηγμένη χημεία. Για αυτό το βήμα, η ομάδα μας χρησιμοποίησε μια βάση δεδομένων με σχεδόν 1,100 μείγματα που περιγράφηκαν προηγουμένως στην ερευνητική βιβλιογραφία.
Σε αυτό το σημείο, το AI μπορούσε να προβλέψει το αποτέλεσμα του συνδυασμού οποιουδήποτε συνόλου δύο ή τριών αντιοξειδωτικών σε λιγότερο από ένα δευτερόλεπτο. Η πρόβλεψή του ευθυγραμμίστηκε με το αποτέλεσμα που περιγράφεται στη βιβλιογραφία στο 90% των περιπτώσεων.
Αλλά αυτές οι προβλέψεις δεν ευθυγραμμίστηκαν αρκετά με τα πειράματα που έκανε η ομάδα μας στο εργαστήριο. Στην πραγματικότητα, διαπιστώσαμε ότι η τεχνητή νοημοσύνη μας ήταν σε θέση να προβλέψει σωστά μόνο μερικά από τα πειράματα οξείδωσης που πραγματοποιήσαμε με πραγματικό λαρδί, κάτι που δείχνει την πολυπλοκότητα της μεταφοράς των αποτελεσμάτων από έναν υπολογιστή στο εργαστήριο.
Εξευγενισμός και ενίσχυση
Ευτυχώς, τα μοντέλα AI δεν είναι στατικά εργαλεία με προκαθορισμένα μονοπάτια ναι και όχι. Είναι δυναμικοί μαθητές, έτσι η ερευνητική μας ομάδα μπορεί να συνεχίσει να τροφοδοτεί το μοντέλο με νέα δεδομένα μέχρι να βελτιώσει τις προγνωστικές του ικανότητες και να προβλέψει με ακρίβεια την επίδραση κάθε αντιοξειδωτικού συνδυασμού. Όσο περισσότερα δεδομένα παίρνει το μοντέλο, τόσο πιο ακριβές γίνεται, όπως και ο τρόπος με τον οποίο αναπτύσσονται οι άνθρωποι μέσω της μάθησης.
Διαπιστώσαμε ότι η προσθήκη περίπου 200 παραδειγμάτων από το εργαστήριο επέτρεψε στην τεχνητή νοημοσύνη να μάθει αρκετή χημεία για να προβλέψει τα αποτελέσματα των πειραμάτων που εκτέλεσε η ομάδα μας, με μόνο μια μικρή διαφορά μεταξύ της προβλεπόμενης και της πραγματικής τιμής.
Ένα μοντέλο σαν το δικό μας μπορεί να είναι σε θέση να βοηθήσει τους επιστήμονες να αναπτύξουν καλύτερους τρόπους για να συντηρήσουν τα τρόφιμα, βρίσκοντας τους καλύτερους συνδυασμούς αντιοξειδωτικών για τα συγκεκριμένα τρόφιμα με τα οποία εργάζονται, σαν να έχουν έναν πολύ έξυπνο βοηθό.
Το έργο διερευνά τώρα πιο αποτελεσματικούς τρόπους εκπαίδευσης του μοντέλου AI και αναζητά τρόπους για να βελτιώσει περαιτέρω τις προγνωστικές του ικανότητες.
Carlos D. Garcia, Καθηγητής Χημείας, Clemson University και Lucas de Brito Ayres, Υποψήφιος Διδάκτωρ Χημείας, Clemson University
Αυτό το άρθρο αναδημοσιεύθηκε από το Η Συνομιλία υπό την άδεια Creative Commons. Διαβάστε το αρχικό άρθρο.
Σχετικές Βιβλία:
Αλάτι, Λίπος, Οξύ, Θερμότητα: Κατακτήστε τα Στοιχεία του Καλού Μαγειρέματος
από τους Samin Nosrat και Wendy MacNaughton
Αυτό το βιβλίο προσφέρει έναν περιεκτικό οδηγό για τη μαγειρική, εστιάζοντας στα τέσσερα στοιχεία του αλατιού, του λίπους, του οξέος και της θερμότητας και προσφέρει ιδέες και τεχνικές για τη δημιουργία νόστιμων και καλά ισορροπημένων γευμάτων.
Κάντε κλικ για περισσότερες πληροφορίες ή για παραγγελία
The Skinnytaste Cookbook: Light on Calories, Big on Flavor
της Τζίνα Χομόλκα
Αυτό το βιβλίο μαγειρικής προσφέρει μια συλλογή από υγιεινές και νόστιμες συνταγές, με έμφαση σε φρέσκα υλικά και τολμηρές γεύσεις.
Κάντε κλικ για περισσότερες πληροφορίες ή για παραγγελία
Επιδιόρθωση τροφίμων: Πώς να σώσουμε την υγεία μας, την οικονομία μας, τις κοινότητές μας και τον πλανήτη μας--Μια μπουκιά τη φορά
από τον Δρ Mark Hyman
Αυτό το βιβλίο διερευνά τους δεσμούς μεταξύ των τροφίμων, της υγείας και του περιβάλλοντος, προσφέροντας ιδέες και στρατηγικές για τη δημιουργία ενός πιο υγιεινού και πιο βιώσιμου συστήματος τροφίμων.
Κάντε κλικ για περισσότερες πληροφορίες ή για παραγγελία
The Barefoot Contessa Cookbook: Secrets from the East Hampton Specialty Food Store for Simple Entertaining
από την Ina Garten
Αυτό το βιβλίο μαγειρικής προσφέρει μια συλλογή από κλασικές και κομψές συνταγές από την αγαπημένη Barefoot Contessa, με επίκεντρο τα φρέσκα υλικά και την απλή προετοιμασία.
Κάντε κλικ για περισσότερες πληροφορίες ή για παραγγελία
Πώς να μαγειρέψετε τα πάντα: Τα βασικά
από τον Mark Bittman
Αυτό το βιβλίο μαγειρικής προσφέρει έναν περιεκτικό οδηγό για τα βασικά της μαγειρικής, που καλύπτει τα πάντα, από τις δεξιότητες στο μαχαίρι έως τις βασικές τεχνικές και προσφέρει μια συλλογή από απλές και νόστιμες συνταγές.
