Przewidywanie smaku na podstawie związków chemicznych to trudne zadanie, ale nie dla sztucznej inteligencji. Nowe modele algorytmów mogą dokładnie określić nie tylko, jak wysoko konsumenci ocenią dane piwo, ale także jakie składniki powinni dodać piwowarzy, aby trunek smakował lepiej.
Piwo zajmuje ważne miejsce w kulturze. Jest najpopularniejszym napojem alkoholowym na świecie. Wśród tych niealkoholowych wyprzedzają je jedynie woda i herbata. Ludzkość produkowała piwo już w czasach starożytnych. Trzy lata temu naukowcy w południowych Chinach znaleźli dowody wskazujące na spożywanie piwa już dziewięć tysięcy lat temu (więcej na ten temat w tekście: W południowych Chinach piwo wytwarzano już 9 tys. lat temu). Także trzy lata temu archeolodzy odkryli w Egipcie browar sprzed 5 tys. lat, gdzie wytwarzano piwo na masową skalę (więcej na ten temat w tekście: Egipt. Archeolodzy natrafili na najstarszy na świecie browar produkujący piwo na dużą skalę).
W ostatnich latach nastąpił gwałtowny rozwój branży piwa rzemieślniczego, co przełożyło się na zwiększone zapotrzebowanie konsumentów na piwa o wyrazistym smaku. By sprostać oczekiwaniom rynku producenci prześcigają się w coraz to bardziej wymyślnych odmianach. Ale wyprodukowanie dobrego piwa to trudne zadanie.
Piwo składa się nie tylko z wody i alkoholu, ale też z olbrzymiej ilości związków smakowych. A są to głównie metabolity drożdży, chmielu, jak i innych składników piwa. Zadaniem piwowara jest takie dobranie składników, by aromaty współgrały ze sobą. Może w tym pomóc sztuczna inteligencja. Badania nad produkcją piwa z udziałem algorytmów uczenia maszynowego przeprowadzili naukowcy z belgijskiego Katholieke Universiteit Leuven (KU Leuven), a wyniki ich prac ukazały się na łamach pisma „Nature Communications” (DOI: 10.1038/s41467-024-46346-00).
- Piwo, podobnie jak większość produktów spożywczych, zawiera setki różnych cząsteczek aromatu, które są wychwytywane przez nasz język i nos, a nasz mózg następnie integruje je w całość. Jednak związki te oddziałują ze sobą, więc to, jak postrzegamy jeden z nich, zależy również od stężeń pozostałych – powiedział profesor Kevin Verstrepen z KU Leuven.
Belgijskie piwa od dawna słyną ze swojej różnorodności i jakości. Nie powinno też dziwić, że to właśnie tamtejsi uczeni podjęli próby zaangażowania sztucznej inteligencji w ulepszenie ich smaku. W swoich pracach porównali skład chemiczny 250 komercyjnych piw belgijskich w 22 różnych stylach, w tym lagery, piwa owocowe, typu blond, typu ale oraz piwa bezalkoholowe. Uczeni analizowali m.in. zawartość alkoholu, pH, stężenie cukru oraz obecność i stężenie ponad 200 różnych związków wpływających na smak – takich jak estry wytwarzane przez drożdże i terpenoidy z chmielu, które wpływają na zapach i smak piwa.
Do badań zaproszono 16 osób, których zadaniem było spróbowanie i ocenienie każdego z 250 analizowanych piw pod kątem takich cech jak aromat chmielu, słodycz czy kwasowość. Łącznie uczestnicy oceniali 50 różnych cech napoju. Proces ten trwał trzy lata.
Badacze zebrali także 180 tys. recenzji różnych piw z internetowych platform oceniających trunki. Okazało się, że komentarze dotyczące takich cech piwa, jak np. goryczka, słodycz, aromat alkoholowy i słodowy – dobrze korelowały z ocenami 16-osobowego panelu degustacyjnego.
- Niewielkie zmiany w stężeniu substancji chemicznych mogą mieć duży wpływ – powiedział Verstrepen, dodając jednocześnie, że jedną z niespodzianek, jakie ustalili w badaniu było to, że niektóre substancje tradycyjnie uznawane za psujące smak piwa mogą mieć pozytywne skutki, jeśli są obecne w niższych stężeniach i występują w połączeniu z innymi związkami aromatycznymi. - Setki związków aromatycznych jest wchłanianych przez nasz nos i usta, ale głównie przez nos. Następnie przetwarzane są w naszym mózgu w celu uzyskania tego, co uważamy za smak – dodał uczony.
Na podstawie zebranych danych naukowcy skonstruowali modele sztucznej inteligencji, których zadaniem było prognozowanie na podstawie składu, jak piwo będzie smakować. Odpowiedzi zwrócone przez algorytmy zostały następnie wykorzystane do ulepszenia istniejącego piwa komercyjnego, wzbogacając je substancjami wskazanymi w modelach, takimi jak kwas mlekowy czy glicerol.
Wyniki panelu degustacyjnego wykazały, że te dodatki bardzo dobrze wpłynęły na smak zarówno piw alkoholowych, jak i bezalkoholowych. Powstałe w ten sposób piwo uzyskało znacznie wyższą ocenę od degustatorów. Tego rodzaju modele mogą pomóc ulepszyć nie tylko piwo. Mogą pomóc producentom żywności i napojów w opracowywaniu nowych produktów lub ulepszaniu istniejących receptur, aby lepiej odpowiadały gustom konsumentów.
Według Verstrepena, opracowane modele sztucznej inteligencji najlepiej sprawdziły się w ulepszeniu piw bezalkoholowych. Uczony przyznał, że w innych badaniach, które nie zostały jeszcze opublikowane, modele tak ulepszyły piwa bezalkoholowe, że te stały się nie do odróżnienia od zwykłego piwa. Ale algorytmy nie zastąpią umiejętności piwowarów. - Modele sztucznej inteligencji przewidują zmiany chemiczne, które mogą zoptymalizować piwo, ale to od piwowarów zależy, czy tak się stanie, zaczynając od receptury i metod warzenia – powiedział.
Źródło: The Guardian, New Scientist, MIT Technology Review, fot. Pexels/ CC0
