“Elektronik burun” bozulmuş gıdaları ve alerjenleri kesin olarak tespit ediyor

Kaliforniya Berkeley Üniversitesi'ndeki (UC Berkeley) bir bilimsel ekip, bozulmuş yiyecekleri koku yoluyla insan burnuyla mümkün olandan daha hassas bir şekilde tespit edebilen bir sensör sistemi geliştirdi. Yapay zeka (AI) kullanan “elektronik burun”, alerjik kişiler için tehlikeli olabilecek gıda alerjenlerini de tespit edebiliyor. Sistem örneğin akıllı buzdolaplarında kullanılabilir.

UC Berkeley araştırmacılarının “elektronik burnu”, 16 sensör malzemesini tek bir çip üzerinde bir araya getiriyor. Bilim adamlarının Science Advances dergisinde yayınlanan “Gıda sınıflandırması için ölçeklenebilir çoğullanmış makine öğrenimi gaz sensörü çipleri” adlı çalışmasında yazdığı gibi, farklı sensör alanları gazlı bileşiklerin farklı kombinasyonlarına yanıt veriyor. Bu 16 sensör ünitesinin her birinin kendine özgü bir sensör katmanı vardır. Sensör yüzeyi ile bir gaz molekülü arasındaki kimyasal reaksiyonlar elektrik sinyallerine dönüştürülebilir.

Belirli gazlar için ayrı sensörler yapmak nispeten kolaydır. Ancak farklı gaz sensörlerini tek bir çipte oluşturup bir araya getirmek o kadar da önemsiz değil. Bilim adamları metal oksitler yerine karbon nanotüpleri kullandılar. Karbon nanotüpler yalnızca birkaç nanometre kalınlığında katmanlar oluşturabilir. Buna göre bu katmanlardan daha fazlası, daha geniş bir yüzey alanıyla aynı mekanda barındırılabilir. Geniş yüzey alanı birçok özel özelliğe yol açar. Bunlardan biri, sensörlerin oda sıcaklığında yüksek hassasiyete sahip olması ve özel olarak ısıtılmasına gerek olmamasıdır.

Araştırmacılar ayrıca çok çeşitli gaza duyarlı malzemelere de erişebilirler. Bu aynı zamanda polimerler gibi yüksek sıcaklıklarda ayrışanları da içerir. Ayrıca üretim süreci daha basittir: sensör çipi basit bir şekilde döküm yoluyla üretilebilir.

Yapay zeka kullanarak koklama kalıplarının şifresini çözme

Araştırmacılar, çipin sinyal modellerini, yedi farklı gıdanın farklı kokularını sınıflandırmak için makine öğrenimi kullanılarak eğitilmiş bir yapay zeka modeli kullanarak değerlendiriyor. Bunlar çilek, yaban mersini, muz, ceviz, fındık, kaju fıstığı ve yer fıstığıdır. Ayrıca modele süt, yumurta ve çiğ tavuk kokuları konusunda da eğitim verildi.

Testlerde sensör sisteminin son derece hassas olduğu kanıtlandı. Örneğin 0,05 gram ayrılmış cevizin kokusunu alabildi. Bu da ortalama bir cevizin yaklaşık yüzde biri kadardır. Sistem, bozuk yiyecek ve yemiş alerjenleri de dahil olmak üzere 16 farklı kokuyu sınıflandırabiliyor. Bilim adamları, genel tahmin doğruluğunun yüzde 92,6 olduğunu yazıyor. Sistem, bir yiyeceğin durumu hakkında, bir insanın burnuna dayanarak yapabileceğinden daha kesin tahminlerde bulunabiliyor.

Araştırmacılar, benzer sensör çiplerini buzdolaplarına entegre etmeyi hayal edebiliyorlar; burada sensörler, bir gıda maddesinin bozulmaya başlayıp başlamadığını veya hala iyi durumda olup olmadığını görmek için içindekileri izliyor. Buzdolabı daha sonra akıllı telefonunuza mesaj gönderebilir ve hangi yiyeceğin artık yenilebilir olmadığını size özel olarak bildirebilir.

Bilim insanları bunun temelde çalışma dışında da mümkün olduğunu zaten kanıtladılar. Bilgileri bir iPhone uygulamasında görüntüleyen “elektronik burun”un taşınabilir bir versiyonunu geliştirdiler. Ekip şimdi daha fazla test gerçekleştirmek için çipi geliştirmek istiyor.

(olb)