'Hidung elektronik' mempunyai kadar ketepatan mengenal pasti wiski setinggi 96%.

Moutai Domestik dan beberapa wiski asing mewah adalah mahal, tetapi ia juga merupakan sasaran penting untuk pemalsuan.

Bagaimanakah orang biasa boleh menentukan kualiti dan keaslian wain tanpa sommelier dengan cepat?

Baru-baru ini, sekumpulan jurutera telah membangunkan "hidung elektronik" yang dipanggil NOS.E, yang digunakan khas untuk menghidu wain.

Ia boleh "menghidu" gaya, jenama dan asal wiski yang berbeza dalam masa kurang daripada 4 minit, membuka idea baharu untuk penghargaan wain.

Mengapa bergantung pada "bau" dan bukannya "rasa"?

Malah, ciri-ciri seperti rasa, bau, tekstur dan warna wiski boleh memberikan maklumat yang berkesan untuk penilaiannya.

Antaranya, bau adalah faktor utama yang mempengaruhi rasa anggur Pengkaji menggunakan ini sebagai kejayaan utama untuk mereka bentuk NOS.E.

Pada pameran perdagangan CEBIT Australia 2019, mereka menguji enam wiski dengan NOS.E: antaranya, kadar ketepatan serantau ialah 100%, kadar ketepatan nama jenama ialah 96.15%, dan kadar ketepatan gaya ialah 92.31 %.

Walaupun ia dipanggil "hidung elektronik", ia tidak kelihatan seperti hidung!

Pada bulan April tahun ini, kertas penyelidikan itu diterbitkan dalam IEEE Sensors, jurnal IEEE.

Melihat berita ini, beberapa netizen berkata dengan teruja: Akhirnya, kami dapat mengenal pasti wain palsu!

Sesetengah netizen bergurau bahawa ia perlu dibangunkan untuk Moutai.

Jadi, bagaimanakah alat merasa wain yang kemas dan praktikal ini berfungsi? Adakah ia benar-benar boleh dipercayai?

Sampel prarawatan sebelum ujian

Sebelum ini di pameran perdagangan CeBIT, pembangun NOS.E menguji kesan "hidung elektronik" ini di tapak.

Sebelum ujian rasmi, untuk mengawal pembolehubah dan mengurangkan gangguan pembolehubah yang tidak relevan pada keputusan, penyelidik telah memproses terlebih dahulu sampel:

Mereka memilih 6 sampel wiski sebagai subjek eksperimen: 3 3 wiski malt campuran dan 3 wiski malt tunggal, dan jumlah sampel yang sama diletakkan dalam vial pengekstrakan mikro fasa pepejal individu (SPME).

Panaskan sampel kepada 30°C dan gunakan gentian SPME untuk mengambil sampel klorobenzena-D5 sebagai rujukan untuk kromatografi gas.

Kemudian, setiap gentian SPME yang dikumpul dengan klorobenzena-D5 diletakkan di atas setiap sampel wiski (tidak bersentuhan dengan cecair) dan dibiarkan selama 5 minit.

Seterusnya, gentian SPME ini dimasukkan ke dalam instrumen GC×GC-TOFMS mengikut urutan, dan maklumat yang dikumpul diproses dan dianalisis.

Hidung elektronik menjalankan 396 ujian ke atas 6 sampel

Untuk meniru sistem penciuman manusia, para penyelidik melengkapkan NOS.E dengan sejumlah 8 penderia bau.

Ujian rasmi bermula -

Suntikan udara ke dalam vial SPME yang mengandungi sampel untuk menggalakkan sebatian organik meruap dalam wain untuk dilepaskan ke hidung elektronik dengan lebih cepat.

Untuk meniru sistem penciuman manusia, penyelidik mereka bentuk lapan penderia gas untuk NOS.E.

Hidung elektronik menilai setiap bau yang dikesan oleh molekul dan kemudian menyuapkan data ke dalam komputer: menormalkan data yang dikumpul dan pemodelan kernel bukan parametrik ( berasaskan kernel bukan parametrik pemodelan) prapemprosesan.

Antaranya, proses pemodelan dijalankan di MATLAB.

Untuk mengurangkan kesan bias penderia, formula normalisasi berikut diguna pakai:

di mana, y(t) dan ˆy(t) Mewakili tindak balas penderia sebelum dan selepas penormalan masing-masing.

Kemudian, sistem NOS.E mengekstrak 9 ciri daripada tindak balas penderia gas: termasuk terbitan pertama maksimum bagi tindak balas sensor, terbitan kedua minimum, terbitan kedua maksimum, masa input dan puncak tindak balas selang waktu dll.

Selepas pengekstrakan ciri, kelaskan data: kocok set data setiap wiski secara rawak, kemudian bahagikannya 80:20 untuk membina set latihan dan set ujian.

Untuk set latihan, gunakan kaedah pengesahan silang sepuluh kali ganda (10-CV) untuk membahagikannya kepada 10 subset untuk mempelajari model klasifikasi wiski: 9 subset digunakan untuk latihan, dan baki 1 digunakan untuk pengesahan .

Gunakan diskriminasi linear (LD), mesin vektor sokongan (SVM) dan diskriminasi subruang (SUBD)* untuk melatih pengelas dan menjana satu set pengelas komponen untuk membina pengelas gabungan baharu .

Hasil analisis akhir dihantar ke terminal oleh pengelas baharu dan dibentangkan kepada pengguna.

Untuk mengurangkan ralat yang tidak disengajakan, penyelidik menjalankan berbilang eksperimen pada setiap sampel wiski dan selepas menguji setiap sampel 10 kali, menggantikannya dengan yang baharu daripada jenis yang sama; Wiski untuk mengurangkan kesan penyejatan alkohol pada eksperimen.

Para penyelidik menguji sebanyak 396 kali sebelum dan selepas.

NOS.E berprestasi baik dalam menentukan asal usul dan gaya wiski

Untuk menguji ketepatan data yang dikumpul dan diproses oleh NOS.E, para penyelidik juga menggunakan dua yang paling maju -kromatografi gas dimensi -Sampel wiski dianalisis dengan spektrometri jisim masa penerbangan (GC×GC-ToFMS) sebagai kawalan.

Mereka menguji keputusan ujian NOS.E dalam 3 dimensi.

Aspek pertama ialah: sama ada setiap sampel wiski boleh diasingkan antara satu sama lain. Ketepatan keputusan ujian NOS.E di tapak adalah seperti berikut:

Aspek kedua ialah: menilai asal usul pelbagai sampel wiski, keputusan ujian NOS.E mempunyai ketepatan tertinggi Ia sebenarnya mencapai 100%.

Aspek ketiga ialah: menilai gaya pelbagai sampel wiski Ketepatan keputusan ujian NOS.E adalah kira-kira 82% hingga 94%.

Mengenai pengarang

Wentian Zhang, pengarang pertama kertas penyelidikan, di Universiti Perubatan Pertama Shandong dan Australia Beliau mengajar di Universiti Teknologi Sydney, hala tuju penyelidikan utamanya ialah pengiraan kejuruteraan kawalan dan pengiraan perubatan.

Taoping Liu dari Universiti Sains dan Teknologi Elektronik Xi'an turut mengambil bahagian dalam pembangunan NOS.E Beliau berkelulusan PhD dari Universiti Teknologi, Sydney, Australia pengiraan dan pengiraan perubatan.

Menurut laporan dari University of Technology Sydney, selain mengenal pasti wiski, NOS.E juga mungkin digunakan untuk mengesan brendi dan minyak wangi pada masa hadapan.

Sekiranya penyelidikan ini boleh dipromosikan dan digunakan, ia juga mungkin digunakan untuk lebih banyak minuman beralkohol dalam masa terdekat. Pengguna hanya perlu menggunakan produk elektronik kecil untuk menentukan kategori dan keaslian wain dengan mudah.

Nah, pada masa itu, peminum Cina tidak perlu risau lagi untuk membeli Moutai palsu~ (kepala anjing manual)

Alamat kertas: https://ieeexplore.ieee.org/ document/ 9701291

Pautan rujukan: [1]https://www.smithsonianmag.com/smart-news/a-new-electronic-nose-may-help-sniff-out-counterfeit-whiskey-180979931 /

[2]https://ms.wikipedia.org/wiki/Kromatografi_Gas

Atas ialah kandungan terperinci 'Hidung elektronik' mempunyai kadar ketepatan mengenal pasti wiski setinggi 96%.. Untuk maklumat lanjut, sila ikut artikel berkaitan lain di laman web China PHP!