中國(guó)的茅臺(tái)和國(guó)外的一些高端威士忌價(jià)格不菲，但也是詐騙的重要對(duì)象。沒(méi)有葡萄酒鑒賞家，普通人如何快速辨別葡萄酒的質(zhì)量和真?zhèn)危?/p>

最近，一群工程師開(kāi)發(fā)了一種叫做NOS.E的“電子鼻”，專門用來(lái)聞葡萄酒。它能在不到4分鐘的時(shí)間內(nèi)“嗅出”不同的威士忌風(fēng)格、品牌和產(chǎn)地，為品酒打開(kāi)了新的思路。

為什么要靠“嗅覺(jué)”而不是“味覺(jué)”？

事實(shí)上，威士忌的特征，如口感、氣味、質(zhì)地和顏色，可以為其評(píng)價(jià)提供有效的信息。其中，氣味是影響葡萄酒口感的主要因素，研究人員以此為主要突破口設(shè)計(jì)NOS. E。

在2019年澳大利亞CEBIT貿(mào)易展上，他們用NOS.E測(cè)試了6種威士忌:其中，地域準(zhǔn)確率為100%，品牌名準(zhǔn)確率為96.15%，風(fēng)格準(zhǔn)確率為92.31%。

雖然叫“電子鼻”，但是看起來(lái)真的不像鼻子！

今年4月，該研究論文發(fā)表在IEEE的子公司《IEEE Sensors Journal》上。

看到這個(gè)消息，有網(wǎng)友激動(dòng)地說(shuō):終于可以鑒定假酒了！

也有網(wǎng)友調(diào)侃，應(yīng)該給茅臺(tái)開(kāi)發(fā)一個(gè)。

那么，這個(gè)精致又實(shí)用的品酒工具是如何運(yùn)作的呢？真的靠譜嗎？

測(cè)試前的樣品預(yù)處理

此前，在CeBIT的貿(mào)易展上，NOS.E的開(kāi)發(fā)者現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試了這種“電子鼻”的效果。

正式測(cè)試前，為了控制變量，減少無(wú)關(guān)變量對(duì)結(jié)果的干擾，研究人員對(duì)樣本進(jìn)行了預(yù)處理:

他們選取了六種威士忌樣品作為實(shí)驗(yàn)對(duì)象:三種混合麥芽威士忌和三種單一麥芽威士忌，在每個(gè)固相微萃取小瓶中放入等量的樣品。

將所有樣品加熱至30 ℃;；SPME纖維用于采樣氯苯-D5作為氣相色譜的參考。

然后，將收集了氯苯-D5的每個(gè)SPME纖維放在每個(gè)威士忌樣品的頂部，并靜置5分鐘。

然后，將這些SPME光纖依次放入GC×GC-TOFMS儀器中，對(duì)采集到的信息進(jìn)行處理和分析。為了模仿人類的嗅覺(jué)系統(tǒng)，研究人員為NOS.E配備了8個(gè)氣味傳感器。

測(cè)試正式開(kāi)始-

向裝有樣品的SPME瓶中注入空氣，這樣葡萄酒中的揮發(fā)性有機(jī)化合物可以更快地排放到電子鼻中。

為了模仿人類的嗅覺(jué)系統(tǒng)，研究人員為NOS. E .設(shè)計(jì)了八個(gè)氣體傳感器。

鼻子對(duì)分子檢測(cè)到的每一種氣味進(jìn)行電子評(píng)估，然后將數(shù)據(jù)輸入計(jì)算機(jī):對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行歸一化處理，對(duì)非參數(shù)核建模進(jìn)行預(yù)處理。

其中，建模過(guò)程是在MATLAB上進(jìn)行的。

為了減少傳感器偏差的影響，采用以下歸一化公式:

其中y和y分別代表歸一化前后的傳感器響應(yīng)。

然后，NOS.E系統(tǒng)從氣體傳感器的響應(yīng)中提取九個(gè)特征，包括最大一階導(dǎo)數(shù)、最小二階導(dǎo)數(shù)、最大二階導(dǎo)數(shù)、輸入與響應(yīng)峰值之間的時(shí)間間隔等。

特征提取后，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分類:將每款威士忌的數(shù)據(jù)集隨機(jī)洗牌，然后按80:20劃分，構(gòu)建訓(xùn)練集和測(cè)試集。

對(duì)于訓(xùn)練集，采用十次交叉驗(yàn)證法將其分成十個(gè)子集來(lái)學(xué)習(xí)威士忌的分類模型:九個(gè)子集用于訓(xùn)練，剩下的一個(gè)用于驗(yàn)證。

采用線性判別法、支持向量機(jī)(SVM)和子空間判別法(SUBD)*訓(xùn)練分類器，生成一組分量分類器，構(gòu)造新的組合分類器。

最終的分析結(jié)果由新的分類器發(fā)送到終端并呈現(xiàn)給用戶。

為了減少偶然誤差，研究人員對(duì)每個(gè)威士忌樣本進(jìn)行了多次實(shí)驗(yàn)。每個(gè)樣品測(cè)試10次后，用一種新的同類威士忌來(lái)減少酒精揮發(fā)對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響。

研究人員前后測(cè)試了396次。

NOS.E在判斷威士忌的產(chǎn)地和風(fēng)格方面非常出色。

為了測(cè)試NOS.E收集和處理的數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，研究人員還使用了最先進(jìn)的二維氣相色譜-飛行時(shí)間質(zhì)譜分析威士忌樣本作為對(duì)照。

他們從三個(gè)方面測(cè)試了NOS.E的測(cè)試結(jié)果。

第一個(gè)方面是所有的威士忌樣品是否可以相互分離。編號(hào)E的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確率如下:

第二個(gè)方面是:判斷各種威士忌樣品的產(chǎn)地，NOS.E測(cè)試結(jié)果最高準(zhǔn)確率100%。

第三個(gè)方面是判斷各種威士忌樣品的風(fēng)格。NOS.E測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確度約為82%至94%。

作者簡(jiǎn)介

研究論文第一作者張聞天，任教于山東第一醫(yī)科大學(xué)和澳洲悉尼科技大學(xué)；主要研究方向?yàn)榭刂乒こ逃?jì)算和醫(yī)學(xué)計(jì)算。

西安電子科技大學(xué)的劉也參與了NOS. E的研發(fā)，他畢業(yè)于澳大利亞悉尼科技大學(xué)，主要研究方向是控制工程計(jì)算和醫(yī)學(xué)計(jì)算。

根據(jù)悉尼科技大學(xué)的報(bào)告，除了識(shí)別威士忌，NOS.E未來(lái)還可能用于檢測(cè)白蘭地和香水。

如果這項(xiàng)研究能夠推廣應(yīng)用，在不久的將來(lái)也可能用于更多的葡萄酒。消費(fèi)者只要拿一個(gè)小小的電子產(chǎn)品，就能輕松判斷一款酒的類別和真?zhèn)巍?/p>

好了，到那時(shí)，中國(guó)喝酒的人應(yīng)該不用擔(dān)心買到假茅臺(tái)了~

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