'Lidah elektronik' ini bisa merasakan susu basi sebelum manusia bisa merasakannya

Para ilmuwan menciptakan sensor yang bertindak sebagai 'lidah elektronik' untuk pengujian keamanan pangan. (Zametalov/Shutterstock)

Penipuan makanan menimbulkan kerugian miliaran – sensor AI akhirnya bisa menghentikannya

TAMAN UNIVERSITAS, Pa.— Ponsel cerdas Anda dapat mengenali wajah, dan mobil Anda dapat mendeteksi penanda jalur; sekarang, para peneliti telah mengajarkan mesin untuk merasakan. Sebuah tim di Penn State University telah mengembangkan “lidah elektronik” yang menggabungkan sensor setipis atom dengan kecerdasan buatan untuk mendeteksi penipuan, pembusukan, dan kontaminasi makanan dalam hitungan menit.

Penelitian ini, dipublikasikan di Alammenggabungkan dua teknologi mutakhir. Tim menggunakan sensor yang terbuat dari graphene, yang merupakan bentuk karbon sangat tipis yang hanya setebal satu atom dan menghantarkan listrik dengan sangat baik. Mereka memasangkan sensor ini dengan kecerdasan buatan yang dapat mempelajari pola. Bersama-sama, hal ini menciptakan sistem yang sangat baik dalam mendeteksi perbedaan kecil antara cairan serupa.

Sistem ini meniru cara manusia mencicipi dan memproses rasa. Sama seperti lidah kita yang memiliki reseptor rasa yang mengirimkan sinyal ke otak kita korteks pengecapan – wilayah yang bertanggung jawab untuk menafsirkan rasa di luar kategori dasar manis, asam, pahit, asin, dan gurih – lidah elektronik ini menggunakan sensor yang mengirimkan sinyal listrik ke jaringan saraf buatan yang menganalisis data.

Pengujian makanan tradisional memerlukan peralatan laboratorium yang mahal dan analisis yang memakan waktu. Namun, sistem baru ini dapat mendeteksi berbagai zat dan menilai kualitas, keaslian, dan kesegarannya dalam waktu sekitar satu menit. Sensor tersebut bekerja seperti pengecap elektronik, menghasilkan sinyal listrik yang berubah ketika terkena larutan kimia yang berbeda.

Apa yang membuat sistem ini inovatif adalah kemampuannya untuk mempelajari dan meningkatkan keahlian manusia. Ketika peneliti mengizinkan kecerdasan buatan untuk menentukan parameter analisisnya sendiri daripada menggunakan metrik yang dipilih manusia, akurasi meningkat dari 80% menjadi lebih dari 95%. Menggunakan teknik yang disebut Penjelasan aditif Shapleytim tersebut bahkan dapat mengintip proses pengambilan keputusan yang dilakukan AI, dan memberikan gambaran sekilas tentang bagaimana kecerdasan buatan mencapai kesimpulannya.

“Kami menemukan bahwa jaringan melihat karakteristik yang lebih halus dalam data—hal-hal yang sulit kami definisikan dengan benar sebagai manusia,” kata penulis koresponden Saptarshi Das, dalam sebuah pernyataan. “Dalam hal susu, jaringan saraf dapat menentukan berbagai kandungan air dalam susu dan, dalam konteks itu, menentukan apakah ada indikator degradasi yang cukup berarti untuk dianggap sebagai masalah keamanan pangan.”

Sistem ini terbukti sangat efektif dalam mendeteksi susu encer pada konsentrasi serendah 5%, membedakan berbagai jenis campuran kopi, dan melacak kesegaran jus buah selama beberapa hari. Dalam satu demonstrasi yang mengesankan, ia membedakan produk serupa seperti Coke biasa, Diet Coke, Pepsi, Coke bebas kafein, dan Coke tanpa gula dengan akurasi lebih dari 97%.

Yang menakjubkan adalah sistem ini tidak memerlukan sensor yang benar-benar identik agar dapat bekerja dengan baik. AI cukup pintar untuk menyesuaikan perbedaan kecil antar sensor, sama seperti otak kita dapat menyesuaikan diri terhadap sedikit variasi selera. Hal ini membuat teknologi ini jauh lebih murah untuk diproduksi dalam jumlah besar karena produsen tidak perlu khawatir untuk membuat setiap sensor sama persis.

Sistem ini sangat sensitif dalam mendeteksi bahan kimia berbahaya dalam makanan dan air. Sebagai gambaran, ia dapat menemukan senyawa yang berpotensi berbahaya yang disebut asam perfluoroheksanoat (bahan kimia yang digunakan dalam manufaktur yang dapat mencemari makanan dan air) pada tingkat yang setara dengan mendeteksi setetes air di kolam renang ukuran Olimpiade—yaitu 2,5 bagian per miliar. Kemampuan deteksi yang sangat sensitif ini dapat membantu menangkap makanan dan air yang terkontaminasi sebelum sampai ke konsumen.

Namun, hasil ini jauh melampaui pengujian makanan. Menurut para peneliti, penerapannya berpotensi mencakup diagnostik medis, dengan kemampuannya hanya dibatasi oleh data yang digunakan untuk melatihnya.

“Lidah elektronik” ini mewakili langkah signifikan dalam menjadikan pengujian kimia canggih lebih mudah diakses dan diandalkan. Dengan menerima ketidaksempurnaan pada sensor sambil memanfaatkan kecerdasan buatan, para peneliti telah menciptakan sistem yang secara mendasar dapat mengubah cara kita memverifikasi keamanan dan keaslian pangan.