يمكن أن تفسد المواد الغذائية الأساسية في المخزن عند تعرضها للأكسجين. دانيال دي لا هوز / لحظة
هل سبق لك أن قضمت جوزًا أو قطعة من الشوكولاتة، متوقعًا مذاقًا سلسًا وغنيًا، ثم واجهت نكهة طباشيرية أو حامضة غير متوقعة وغير سارة؟ هذا الطعم هو النتانة في العمل، ويؤثر إلى حد كبير على كل منتج في مخزن المؤن الخاص بك. الآن الذكاء الاصطناعي يمكن أن يساعد العلماء على معالجة هذه المشكلة بشكل أكثر دقة وكفاءة.
نحن مجموعة من الكيميائيين الذين يدرسون طرق إطالة عمر المنتجات الغذائية، بما في ذلك تلك التي تفسد. نحن مؤخرا نشرت الدراسة وصف مزايا أدوات الذكاء الاصطناعي للمساعدة في الحفاظ على عينات الزيت والدهون طازجة لفترة أطول. ونظرًا لأن الزيوت والدهون مكونات شائعة في العديد من أنواع الأطعمة، بما في ذلك رقائق البطاطس والشوكولاتة والمكسرات، فيمكن تطبيق نتائج الدراسة على نطاق واسع، بل وتؤثر حتى على مجالات أخرى، بما في ذلك مستحضرات التجميل والمستحضرات الصيدلانية.
النتانة ومضادات الأكسدة
الطعام يفسد عندما يتعرض للهواء لفترة من الوقت - وهي عملية تسمى الأكسدة. في الواقع، هناك العديد من المكونات المشتركة، ولكن وخاصة الدهونوهي الدهون والزيوت التي تتفاعل مع الأكسجين. يمكن أن يؤدي وجود الحرارة أو الأشعة فوق البنفسجية إلى تسريع العملية.
تؤدي الأكسدة إلى تكوين جزيئات أصغر مثل الكيتونات, الألدهيدات و الأحماض الدهنية التي تعطي الأطعمة الفاسدة رتبة مميزة ورائحة معدنية قوية. تناول الأطعمة الفاسدة بشكل متكرر يمكن أن تهدد صحتك.
ولحسن الحظ، تتمتع كل من الطبيعة وصناعة الأغذية بدرع ممتاز ضد النتانة - مضادات الأكسدة. تتحول الأطعمة إلى زنخ نتيجة عملية تسمى الأكسدة.
المواد المضادة للاكسدة تشمل مجموعة واسعة من الجزيئات الطبيعية، مثل فيتامين C، والجزيئات الاصطناعية القادرة على حماية طعامك من الأكسدة.
بينما هناك بعض الطرق التي تعمل بها مضادات الأكسدةبشكل عام، يمكنها تحييد العديد من العمليات التي تسبب النتانة والحفاظ على النكهات والقيمة الغذائية لطعامك لفترة أطول. في أغلب الأحيان، لا يعرف العملاء حتى أنهم يستهلكون مضادات الأكسدة المضافة، حيث يضيفها مصنعو المواد الغذائية عادةً بكميات صغيرة أثناء التحضير.
ولكن لا يمكنك فقط رش بعض فيتامين C على طعامك وتتوقع أن ترى تأثيرًا حافظة. يجب على الباحثين أن يختاروا بعناية مجموعة محددة من مضادات الأكسدة وحساب مقدار كل منها بدقة.
إن الجمع بين مضادات الأكسدة لا يؤدي دائمًا إلى تعزيز تأثيرها. في الواقع، هناك حالات يمكن أن يؤدي فيها استخدام مضادات الأكسدة الخاطئة، أو خلطها بنسب خاطئة، إلى تقليل تأثيرها الوقائي - وهذا ما يسمى عداوة. يتطلب اكتشاف المجموعات المناسبة لأي نوع من أنواع الطعام العديد من التجارب، التي تستغرق وقتًا طويلاً وتتطلب موظفين متخصصين وتزيد من التكلفة الإجمالية للطعام.
إن استكشاف جميع التركيبات الممكنة سيتطلب قدرًا هائلاً من الوقت والموارد، لذا فإن الباحثين عالقون في عدد قليل من الخلطات التي توفر مستوى معينًا فقط من الحماية ضد النتانة. وهنا يأتي دور الذكاء الاصطناعي.
استخدام للذكاء الاصطناعي
ربما تكون قد رأيت أدوات الذكاء الاصطناعي مثل ChatGPT في الأخبار أو لعبت معهم بنفسك. يمكن لهذه الأنواع من الأنظمة استيعاب مجموعات كبيرة من البيانات وتحديد الأنماط، ثم إنشاء مخرجات قد تكون مفيدة للمستخدم. لقد غيرت أدوات الذكاء الاصطناعي عدد العلماء الذين يقومون بإجراء البحوث.
ككيميائيين، أردنا تعليم أداة الذكاء الاصطناعي كيفية البحث عن مجموعات جديدة من مضادات الأكسدة. ولهذا السبب، اخترنا نوعًا من الذكاء الاصطناعي القادر على العمل معه التمثيلات النصيةوهي عبارة عن رموز مكتوبة تصف التركيب الكيميائي لكل مضاد للأكسدة. أولاً، قمنا بتغذية الذكاء الاصطناعي الخاص بنا بقائمة تضم حوالي مليون تفاعل كيميائي وقمنا بتعليم البرنامج بعض المفاهيم الكيميائية البسيطة، مثل كيفية تحديد السمات المهمة للجزيئات.
بمجرد أن تتمكن الآلة من التعرف على الأنماط الكيميائية العامة، مثل كيفية تفاعل جزيئات معينة مع بعضها البعض، قمنا بضبطها عن طريق تعليمها بعض الكيمياء الأكثر تقدمًا. في هذه الخطوة، استخدم فريقنا قاعدة بيانات تضم ما يقرب من 1,100 خليط تم وصفها مسبقًا في الأدبيات البحثية.
في هذه المرحلة، يمكن للذكاء الاصطناعي التنبؤ بتأثير الجمع بين أي مجموعة من اثنين أو ثلاثة من مضادات الأكسدة في أقل من ثانية. يتوافق توقعها مع التأثير الموصوف في الأدبيات في 90٪ من الحالات.
لكن هذه التوقعات لم تتوافق تمامًا مع التجارب التي أجراها فريقنا في المختبر. في الواقع، وجدنا أن الذكاء الاصطناعي الخاص بنا كان قادرًا على التنبؤ بشكل صحيح فقط بعدد قليل من تجارب الأكسدة التي أجريناها باستخدام شحم الخنزير الحقيقي، مما يوضح تعقيدات نقل النتائج من الكمبيوتر إلى المختبر.
صقل وتعزيز
لحسن الحظ، نماذج الذكاء الاصطناعي ليست أدوات ثابتة ذات مسارات محددة مسبقًا بنعم أو لا. هم المتعلمين الديناميكيين، حتى يتمكن فريق البحث لدينا من الاستمرار في تغذية النموذج بالبيانات الجديدة حتى يزيد من قدراته التنبؤية ويمكنه التنبؤ بدقة بتأثير كل مجموعة من مضادات الأكسدة. كلما زاد عدد البيانات التي يحصل عليها النموذج، أصبح أكثر دقة، تمامًا مثل الطريقة التي ينمو بها البشر من خلال التعلم.
لقد وجدنا أن إضافة حوالي 200 مثال من المختبر مكّن الذكاء الاصطناعي من تعلم ما يكفي من الكيمياء للتنبؤ بنتائج التجارب التي أجراها فريقنا، مع وجود اختلاف طفيف فقط بين القيمة المتوقعة والقيمة الحقيقية.
قد يكون نموذج مثل نموذجنا قادرًا على مساعدة العلماء على تطوير طرق أفضل للحفاظ على الطعام من خلال التوصل إلى أفضل مجموعات مضادات الأكسدة لأطعمة محددة يعملون معها، مثل الحصول على مساعد ذكي جدًا.
يستكشف المشروع الآن طرقًا أكثر فعالية لتدريب نموذج الذكاء الاصطناعي ويبحث عن طرق لتحسين قدراته التنبؤية.
كارلوس د. جارسيا، أستاذ الكيمياء، جامعة كليمسون و لوكاس دي بريتو ايريس، باحث دكتوراه في الكيمياء، جامعة كليمسون
يتم إعادة نشر هذه المقالة من المحادثة تحت رخصة المشاع الإبداعي. إقرأ ال المقال الأصلي.
كتب ذات صلة:
الملح والدهون والحمض والحرارة: إتقان عناصر الطهي الجيد
بواسطة Samin Nosrat و Wendy MacNaughton
يقدم هذا الكتاب دليلاً شاملاً للطهي ، مع التركيز على العناصر الأربعة للملح ، والدهون ، والحمض ، والحرارة ، ويقدم رؤى وتقنيات لإعداد وجبات لذيذة ومتوازنة.
انقر لمزيد من المعلومات أو للطلب
كتاب الطبخ Skinnytaste: خفيف على السعرات الحرارية ، كبير في النكهة
بواسطة جينا هومولكا
يقدم كتاب الطبخ هذا مجموعة من الوصفات الصحية واللذيذة ، مع التركيز على المكونات الطازجة والنكهات الجريئة.
انقر لمزيد من المعلومات أو للطلب
الإصلاح الغذائي: كيف نحافظ على صحتنا واقتصادنا ومجتمعاتنا وكوكبنا - لقمة واحدة في كل مرة
بواسطة الدكتور مارك هيمان
يستكشف هذا الكتاب الروابط بين الغذاء والصحة والبيئة ، ويقدم رؤى واستراتيجيات لإنشاء نظام غذائي أكثر صحة واستدامة.
انقر لمزيد من المعلومات أو للطلب
كتاب الطبخ Barefoot Contessa: أسرار من متجر East Hampton للأغذية المتخصصة للترفيه البسيط
بواسطة Ina Garten
يقدم كتاب الطبخ هذا مجموعة من الوصفات الكلاسيكية والأنيقة من Barefoot Contessa المحبوبة ، مع التركيز على المكونات الطازجة والتحضير البسيط.
انقر لمزيد من المعلومات أو للطلب
كيف تطبخ كل شيء: الأساسيات
بواسطة مارك بيتمان
يقدم كتاب الطبخ هذا دليلاً شاملاً لأساسيات الطهي ، يغطي كل شيء بدءًا من مهارات السكاكين إلى التقنيات الأساسية ويقدم مجموعة من الوصفات البسيطة واللذيذة.
