Совершив большой прорыв в науке о вкусах, бельгийские исследователи взломали код, позволяющий научить компьютеры «дегустировать» пиво, обещая изменить то, как мы варим, пробуем и наслаждаемся нашими напитками. Эти модели, основанные на многолетнем кропотливом анализе сотен существующих продуктов, могут прогнозировать потребительские рейтинги и предлагать улучшения вкуса бельгийского пива. Эта опьяняющая смесь технологий и вкуса обещает открыть будущее ферментации.

«Эти модели действительно могут начать понимать вкус, это похоже на то, как мы научили компьютеры чувствовать вкус. Для некоторых вкусов прогнозы этой модели действительно сопоставимы с результатами наших дегустационных комиссий. Это огромно, потому что до сих пор большинство исследований вкусов всегда фокусировались на конкретных ароматических соединениях, часто только на нескольких одновременно», — Кевин Верстрепен, профессор Левенского университета и директор Левенского центра микробиологии VIB-KU и Левенского института. для исследования пива, рассказал ЗМЭ Наука .

«Наша работа показывает перспективность применения ИИ в пищевой промышленности в целом — хотя мы фокусируемся на пиве, тот же подход возможен для любой еды. Мы ожидаем, что ИИ будет внедрен производителями продуктов питания в ближайшие годы, так что в ближайшем будущем это фактически изменит еду, которая окажется на наших тарелках — конечно, только для «готовых» продуктов, это не изменит наши свежие продукты. и сырые ингредиенты», — добавил исследователь.

Компьютер, который пробует пиво

Процесс сравнения и ранжирования вкусов пива, как известно, субъективен. Мне вспоминается легендарное исследование 2001 года, когда исследователи окрасили белое вино в красный цвет и дали его 54 студентам-виноведам, предположительно экспертам-дегустаторам. Подавляющее большинство членов комиссии охарактеризовали окрашенный напиток так же, как красное вино.

Пиво гораздо сложнее подделать с помощью визуальных уловок, но суть остается: хотя могут быть опытные дегустаторы, знающие, что они делают, подавляющее большинство людей можно легко обмануть и манипулировать их чувствами. Не говоря уже о присущей нашим вкусовым рецепторам субъективности, которая варьируется от человека к человеку.

В справочниках по пиву часто используются общие определения пива, например «фруктовый», но точны ли эти обозначения для всех? В поисках более научного подхода Верстрепен и его коллеги стремились найти объективные индикаторы для описания и прогнозирования вкуса пива. Эта кропотливая работа продолжалась более пяти лет и расширилась от химического анализа менее 100 сортов пива до 250 сортов бельгийского пива. Измерена концентрация сотен ароматических соединений. Кульминацией усилий стала книга под названием «Бельгийское пиво, протестированное и опробованное».

Не удовлетворившись тем, что такой ценный и богатый набор данных был потрачен впустую без дальнейшего анализа, исследователи обратились к машинному обучению, чтобы проанализировать взаимодействия между бесчисленными вкусовыми соединениями. Их цель? Получение лучшего понимания того, как эти соединения взаимодействуют в своем химическом танце, создавая пиво с разными вкусами.

Количественная оценка вкуса

«Нашей главной целью было выявить новые важные вкусовые соединения для пива или лучше понять «сенсорные взаимодействия» между вкусовыми соединениями: усиление или маскировку одного вкуса другим».

«Для некоторых соединений вкус хорошо изучен, и мы знаем, при каких концентрациях мы начинаем их воспринимать. Но затем в настоящем пиве мы обнаруживаем, что можем ощутить их вкус, хотя их концентрация намного ниже — или наоборот: мы должны были бы ощущать их вкус в этой концентрации, но не делаем этого. Причиной этого являются упомянутые выше «сенсорные взаимодействия». Но поскольку наш набор данных содержит много химических соединений, а эти модели машинного обучения могут изучать взаимодействие между этими соединениями, нам удалось научить компьютер действительно предсказывать, можем ли мы ощутить вкус определенного вкуса или нет», — сказал Верстрепен.

«Мы знаем, что сладость и горечь маскируют друг друга: если в пиво добавить сахар, горечь станет менее выраженной (хотя концентрация горьких соединений останется прежней). Итак, мы не можем просто предсказать горечь на основе горьких соединений, нам также нужно знать о сладости. Именно в этом превосходны эти модели», — добавил он.

Самое главное, они хотели также найти новые вкусовые соединения, которые могли бы улучшить или привести к созданию совершенно новых сортов пива. Да, эти исследователи действительно были в восторге от бельгийского пива.

Модели искусственного интеллекта, разработанные командой, могут предсказывать ключевые ароматы пива и общую оценку, практически устраняя необходимость дегустации пива человеком. Удовлетворенные результатами, исследователи затем модифицировали два существующих коммерческих сорта пива — бельгийское светлое и безалкогольное — чей улучшенный вкус получил значительно более высокие оценки в слепых дегустациях. Успех безалкогольного пива особенно примечателен, поскольку имитировать вкус и запах его алкогольного аналога, как известно, очень сложно. В более поздней работе, в сотрудничестве с местным стартапом, исследователи также создали пиво с нуля, которое было хорошо принято, несмотря на его «экспериментальный» характер.

Пивоварение с использованием искусственного интеллекта: создание будущего пива

В более широком смысле, эта возможность имеет глубокие последствия для пищевой промышленности, открывая новые перспективы в науке о вкусах и помогая в разработке продуктов и контроле качества. Например, один интересный вывод, обнаруженный искусственным интеллектом, обученным на бельгийском пиве, заключался в том, что молочная кислота, которой много в кислом пиве, может также улучшить вкус обычного пива.

«Похоже, это работает при более низких концентрациях, так что дело не в том, что мы просто искусственно «подкисляем» обычное пиво. Вместо этого это соединение придает пиву некоторую свежесть в низких (еще не кислых) концентрациях. Это показывает, что еще многое предстоит узнать о вкусах и что ИИ станет ценным инструментом для этого!» — сказал Верстрепен.

Некоторые, прочитав это, могут почувствовать легкое разочарование. Многие съеживаются, когда видят искусство, созданное искусственным интеллектом. То же самое мнение может возникнуть, если они узнают, что их Tripel или Trappist сварены по рецепту, созданному искусственным интеллектом. Тем не менее, исследователи подчеркивают, что, хотя ИИ может предложить идеальные вкусовые характеристики, мастерство пивоварения — выбор ингредиентов, настройка процесса и создание продукта, который находит отклик у потребителей — остается в руках пивоваров-людей. Эти модели искусственного интеллекта могут дать только идеальные значения концентрации для различных соединений. Пивоварам по-прежнему предстоит придумать, как создать такой вкусовой профиль.

«Я думаю, что эта идея (ИИ) имеет смысл для некоторых продуктов, например безалкогольного пива. Если подумать, невероятно неэффективно сначала превращать большую часть ингредиентов в алкоголь, а затем отфильтровывать этот спирт. Было бы разумнее работать с натуральными ингредиентами (или экстрактами) для создания безалкогольного напитка, очень напоминающего пиво. Именно так сегодня производятся газированные напитки, и потребители, похоже, не возражают против этого».

«Но, конечно, газированные напитки не связаны с давними традициями процесса пивоварения. Я понимаю, что и пивовар, и потребитель не хотят, чтобы в их пиво добавляли искусственные ароматизаторы (и этикетки с номерами E). Для обычного пива все вкусы должны исходить из самого процесса пивоварения», — сказал Верстрепен.

Более того, исследование подчеркивает личный характер вкуса. Разнообразие индивидуальных вкусовых предпочтений гарантирует, что поиск идеального пива остается глубоко личным путешествием, обогащенным, но не замененным технологиями.

«Важно знать, что все крупные пивоварни и крупные производители продуктов питания имеют свои собственные дегустационные комиссии. Поэтому группа их сотрудников будет обучена профессионально дегустировать продукты. Есть даже компании, специализирующиеся на проведении дегустационных комиссий, что позволяет небольшим компаниям передавать их на аутсорсинг. Эти панели необходимы для разработки новых продуктов, а зачастую и для контроля качества производства. Когда дело касается вкуса, мы по-прежнему полностью полагаемся на людей. Но наша работа показывает, что ИИ может в этом помочь», — сказал Верстрепен.

По мере того, как индустрия продуктов питания и напитков смотрит в будущее, интеграция искусственного интеллекта в понимание и улучшение вкусов представляет собой новый рубеж. Это исследование не только прокладывает путь к улучшению продукции, но и демонстрирует ценность сочетания научных инноваций с вековым ремеслом пивоварения, гарантируя, что будущее пива будет одновременно захватывающим и вкусным.

Результаты появились в журнале Природные коммуникации .