Ein „Kochroboter“ wurde darauf trainiert, Lebensmittel in verschiedenen Stadien des Kauprozesses zu probieren, um zu beurteilen, ob sie ausreichend gewürzt waren.
In Zusammenarbeit mit dem Haushaltsgerätehersteller Beko trainierten Forscher der University of Cambridge ihren Kochroboter darauf, den Salzgehalt eines Gerichts in verschiedenen Stadien des Kauvorgangs zu beurteilen und einen ähnlichen Prozess beim Menschen nachzuahmen.
Ihre Erkenntnisse könnten bei der Entwicklung einer automatisierten oder halbautomatischen Lebensmittelzubereitung nützlich sein, indem sie Robotern helfen zu wissen, was gut schmeckt und was nicht, und sie zu besseren Köchen machen.
Wenn wir unsere Nahrung kauen, bemerken wir eine Veränderung in Textur und Geschmack. Wenn Sie beispielsweise im Hochsommer an einer frischen Tomate knabbern, wird Saft freigesetzt, und wenn wir kauen, werden sowohl Speichel als auch Verdauungsenzyme freigesetzt, und unsere Wahrnehmung des Geschmacks der Tomate ändert sich.
Der Roboterkoch, der zuvor darauf trainiert wurde, ein Omelett auf der Grundlage menschlicher Reaktionen zuzubereiten, probierte neun verschiedene Arten eines einfachen Gerichts aus Rührei und Tomaten in drei verschiedenen Stadien des Kauvorgangs und erstellte „Verkostungskarten“ für die verschiedenen Gerichte. .
Die Forscher fanden heraus, dass der Ansatz der „Verkostung für unterwegs“ die Fähigkeit des Roboters, den Salzgehalt eines Gerichts schnell und genau zu beurteilen, im Vergleich zu anderen elektronischen Verkostungstechnologien, die nur eine einzige Probe testen, erheblich verbesserte. Die Ergebnisse werden in der Zeitschrift veröffentlicht Die Grenzen von Robotik und künstlicher Intelligenz.
Die Geschmackswahrnehmung ist ein komplexer Prozess des Menschen, der sich über Millionen von Jahren entwickelt hat: Aussehen, Geruch, Textur und Temperatur von Lebensmitteln beeinflussen unsere Geschmackswahrnehmung; Der beim Kauen produzierte Speichel trägt dazu bei, chemische Verbindungen aus der Nahrung auf die Geschmacksrezeptoren zu übertragen, hauptsächlich auf der Zunge. Signale von Geschmacksrezeptoren werden an das Gehirn weitergeleitet. Sobald unser Gehirn den Geschmack wahrnimmt, entscheiden wir, ob uns das Essen schmeckt oder nicht.
Auch der Geschmack ist sehr individuell: Manche mögen scharfes Essen, andere mögen Süßes. Ein guter Koch, ob Amateur oder Profi, verlässt sich auf seinen Geschmackssinn und kann die verschiedenen Aromen eines Gerichts zu einem vollständigen Endprodukt ausbalancieren.
„Die meisten Hobbyköche sind mit dem Konzept der Verkostung unterwegs vertraut – sie prüfen das Gericht während des Kochvorgangs, um zu sehen, ob die Geschmacksbalance stimmt“, sagte Grzegorz Sochacki vom Department of Engineering. . „Wenn Roboter in bestimmten Aspekten der Essenszubereitung eingesetzt werden sollen, ist es wichtig, dass sie ‚schmecken‘ können, was sie kochen. »
„Wenn wir schmecken, gibt der Kauvorgang auch kontinuierlich Feedback an unser Gehirn“, sagt Co-Autor Dr. Arsin Abdelali, ebenfalls vom Department of Engineering. „Aktuelle elektronische Testmethoden machen nur einen einzigen Schnappschuss einer homogenen Probe, daher wollten wir einen realistischeren Kau- und Geschmacksprozess in einem automatisierten System nachbilden, was zu einem schmackhafteren Endprodukt führen sollte.“
Die Forscher sind Mitglieder des von Cambridge inspirierten Bio-Robotics Lab unter der Leitung von Professor Fumiya Ida vom Department of Engineering, das sich auf das Training von Robotern konzentriert, um sogenannte Last-Meter-Probleme zu lösen, die für Menschen einfach, für Roboter jedoch schwierig sind. Kochen ist eine solche Aufgabe: Frühere Tests mit dem „Chef“-Roboter haben ein Omelett mit dem Feedback menschlicher Verkoster hergestellt.
„Wir brauchten etwas Billiges, Kleines und Schnelles, das wir unserem Roboter hinzufügen konnten, damit er Essen schmecken konnte: Es musste billig genug sein, um es in der Küche zu verwenden, klein genug für einen Roboter und schnell genug, um es beim Kochen zu verwenden“, sagte Suchaki. . .
Um den menschlichen Kau- und Geschmacksprozess in ihrem Roboterkoch nachzuahmen, befestigten die Forscher eine Konduktionssonde, die als Salzgehaltsensor fungiert, an einem Roboterarm. Sie machten Rührei und Tomaten und änderten die Anzahl der Tomaten und die Salzmenge in jedem Gericht.
Mit der Sonde probierte der Roboter das Geschirr wie ein Gitter und las es in Sekundenschnelle erneut.
Um die durch das Kauen verursachte Veränderung der Textur nachzuahmen, gab das Team die Eimischung in einen Mixer und der Roboter testete die Schüssel erneut. Die unterschiedlichen Messwerte an den verschiedenen “Kau”-Punkten führten zur Erstellung von Geschmackskarten für jedes Gericht.
Ihre Ergebnisse zeigten eine signifikante Verbesserung der Fähigkeit der Roboter, den Salzgehalt zu beurteilen, im Vergleich zu anderen elektronischen Verkostungsmethoden, die oft zeitaufwändig sind und nur eine Messung liefern.
Obwohl ihre Methode Proof-of-Concept ist, sagen die Forscher, dass die Roboter durch die Simulation menschlicher Kau- und Geschmacksprozesse schließlich in der Lage sein werden, Lebensmittel zu produzieren, die Menschen schmecken und an den individuellen Geschmack angepasst werden können.
„Wenn der Roboter kochen lernt, braucht er wie jeder andere Koch Feedback zu seiner Leistung“, sagte Abdali. Wir wollen, dass Roboter das Konzept des Geschmacks verstehen und sie zu den besten Köchen machen. Unserer Erfahrung nach kann der Roboter beim Kauen den Unterschied in der Nahrung „sehen“ und so seine Geschmacksfähigkeit verbessern. »
“Die Vision von Beko ist es, Robotik in die häusliche Umgebung zu bringen, die sicher und einfach zu bedienen ist”, sagte Dr. Muhammad W. Chughtai, leitender Wissenschaftler bei Beko plc. “Wir glauben, dass die Entwicklung von Roboterköchen in Zukunft eine wichtige Rolle in überfüllten Häusern und Wohneinrichtungen spielen wird. Diese Erkenntnis ist ein Fortschritt beim Roboterkochen, und durch die Verwendung von Deep-Learning- und maschinellen Lernalgorithmen wird das Kauen den Roboterköchen helfen, sich daran anzupassen unterschiedliche Geschmäcker für unterschiedliche Gerichte und Benutzer.“
In Zukunft wollen Forscher den Kochroboter so verbessern, dass er verschiedene Arten von Lebensmitteln schmecken kann, und seine sensorischen Fähigkeiten verbessern, um beispielsweise süße oder fettige Speisen zu schmecken.
Die Forschung wurde teilweise von Beko plc und dem Engineering and Physical Sciences Research Council (EPSRC), Teil des Vereinigten Königreichs für Forschung und Innovation (UKRI), finanziert. Fumiya Lida ist Fellow am Corpus Christi College, Cambridge.