爲了更准確的知道什麽時候我們所吃食物不再安全，避免食物浪費。NTU科學家研發出可檢測肉類新氣味的“電子鼻”，依靠顔色變化的條形碼及條形碼“閱讀器”來跟蹤不同肉類的新鮮度。
十月份發表在科學雜志《先進材料》上的一篇論文對“電子鼻”進行了描述，它可以通過幫助消費者確認肉是否適合食用，從而更有效的減少食物浪費，比包裝上“最好在某日期前食用”的標簽更能准確判定食物的保鮮度。
經過系統設置，“電子鼻”可以從條形碼顔色庫中識別並預測肉質的新鮮度。
條形碼“閱讀器”分析肉類新鮮度，來源: NTU官網
研究小組在對未經過加工的雞、魚和牛肉樣品進行測試時發現，“電子鼻”采用的深層卷積神經網絡AI算法預測肉類新鮮度的准確率達到98.5％。作爲比較，他們又評估了另外一種常用算法的預測准確性，結果顯示准確率爲61.7％。
科研團隊，來源：NTU官網
“電子鼻”的工作原理
工作原理，來源：Advanced Material
“電子鼻”的工作原理實際上是在模仿哺乳動物的鼻子，肉類散發的氣體跟動物感受器結合，産生信號傳遞到大腦，大腦收集這些反應，從而能夠分辨腐爛肉的氣味。
“電子鼻”的結構包含兩部分：彩色的“條形碼”與條形碼“閱讀器”。
彩色的“條形碼”是一組由殼聚糖和纖維素衍生物組成的20條棒狀物質，這些棒狀物質裝有不同的染料。當染料與腐爛的肉類釋放的氣體發生反應，顔色會發生改變並形成獨特的圖案，這些圖案代表肉質的不同狀態。
彩色條形碼，來源: NTU官網
條形碼“閱讀器”是基于深層卷積神經網絡AI算法開發的，它可以根據目錄識別條形碼的不同顔色圖案，從而判定肉質的新鮮程度。爲了使“電子鼻”便于攜帶，科學家將其集成到手機應用中，它可以在30秒內産生結果。
高精度“電子鼻”得以驗證
科研團隊，來源：NTU官網
爲了衡量“電子鼻”的預測准確性，NTU科學家將商業包裝的雞、魚及牛肉存儲在25°C以下，使用條形碼來檢測肉質的新鮮度，在不打開包裝的情況下，48小時內，以不同的時間間隔拍攝了來自六個肉類包裝的4,000多個條形碼的圖像。
研究小組首先訓練他們的系統在3475個條形碼圖像中提取肉類氣味的模式，然後在剩下的圖像上測試系統的准確性。
結果表明，電子鼻能100%准確的檢測出變質的肉類，而檢測新鮮或不那麽新鮮的肉類的准確率能達到96-99%。總體來說，它的准確率爲98.5%。
研究報告的合著者Chen Xiaodong教授說，“電子鼻”可以很容易地放置在包裝材料中，並且在短時間內産生結果，替代以往笨重的電線收集電信號。同時，這些條形碼可以幫助消費者省錢，避免誤丟仍可以食用的産品，這也有助于保護環境。
這種實時監測食品新鮮度的方法已經申請了專利，NTU研究團隊目前正與新加坡一家農業綜合企業公司合作，將這一概念推廣到其他類型的易腐食品。
參考文獻：
1. “International research team led by NTU Singapore develops AI-powered ‘electronic nose’ to sniff out meat freshness” NTU Media Release;
2. “Portable Food-Freshness Prediction Platform Based on Colorimetric Barcode Combinatorics and Deep Convolutional Neural Networks” Advanced Materials
