Искусственный интеллект в кофейной индустрии

Многие процессы в кофейной индустрии уже могут обходиться без участия человека. Например, гостям Олимпиады в Пекине в 2022 году напитки готовил робот-бариста. С появлением искусственного интеллекта практически все этапы производства кофе автоматизировались еще больше.

В этом материале мы собрали примеры разработок на базе нейросетей, которые используют в кофейной индустрии.

Электронные носы и языки

Каждый сорт кофе обладает уникальными вкусом и ароматом. Они формируются под влиянием нескольких факторов: генетики, терруара, обработки и обжарки. Оценка вкусоароматических характеристик зерна является обязательной частью контроля качества на всех этапах его производства. До сих пор этим занимались специально обученные люди. Однако ученые начали разрабатывать для этих целей технологии на основе искусственного интеллекта. Так появились системы «электронный нос» и «электронный язык». Первая технология представляет собой комбинацию газовых сенсоров для распознавания запахов. Вторая — набор химических датчиков, которые определяют вкусы.

Необходимость создания «электронных носов» и «электронных языков» возникла потому, что это быстрая, объективная и недорогая альтернатива человеческим органам чувств. Дело в том, что сенсорное восприятие человека имеет ограничения. Например, индивидуальные суждения о запахах и вкусах могут оказаться предвзятыми. Человеческие органы чувств имеют пределы обнаружения химических веществ и в целях безопасности не участвуют в распознавании токсинов. Также люди могут неправильно оценивать вкусы и запахи, если должным образом не обучились сенсорике.

Подготовка специалистов по сенсорике обходится производителям дорого

«Электронные носы» и «электронные языки» разрабатывают по всему миру. В недавних исследованиях их использовали, чтобы определить различия в разновидностях робусты и профилях обжарки, а также оценить влияние методов стерилизации на вкусовой профиль колд брю.

Одно из тестирований «электронного носа» опубликовала исследовательская группа из Тайваня — команда Национального Гаосюнского университета науки и технологии. Тестовый вариант «электронного носа» включал восемь газовых датчиков. Их применяли к обжаренному и приготовленному кофе разных разновидностей и стран происхождения. Датчики определяли уровень содержания газов, а затем отправляли результаты в алгоритм искусственного интеллекта для обработки. Точность распознавания кофе составила от 81 до 98%.

Сейчас тайваньская исследовательская группа с помощью «электронного носа» расширяет библиотеку кофейных ароматов. Так ученые хотят улучшить работу искусственного интеллекта в распознавании происхождения, методов обработки и разновидностей кофе. Также известно, что команда разрабатывает «электронный язык» для распознавания вкуса, «электронный глаз» для оценки степени созревания кофейной ягоды и тактильную систему для определения влажности зеленого кофе.

Как работают сортировщики кофе на базе ИИ

На базе искусственного интеллекта появляется оборудование, которое сортирует зеленый кофе. По словам производителей, оно позволяет качественнее отобрать испорченное зерно.

Avercasso. В 2023 году тайваньский бренд Avercasso представил на HostMilano trade show сортировщик CS One. Оборудование предназначено для выявления и отделения зеленого кофе с дефектами. В CS One алгоритмы искусственного интеллекта базируются на технологии распознавания лиц. Камеры внутри аппарата делают снимки каждого зерна, после чего алгоритм оценивает изображения с учетом способа обработки кофе, распознает первичные и вторичные дефекты по классификации SCA и выталкивает дефектные зерна в отдельную емкость. Пользователь в режиме реального времени может посмотреть информацию о процессе сортировки через мобильное приложение — в частности, оценить процент изъятого кофе.

CS One вмещает до 2,5 кг зерна. © dailycoffeenews.com

По площади CS One занимает не больше места, чем сэмпл-ростеры. Однако оборудование сортирует до 5 кг зеленого кофе в час. Также по индивидуальному запросу доступны модели вместимостью до 60 кг.

Roastpic. С подачи ученых Калифорнийского университета в Дэвисе и компании Fabscale также появилось приложение-сортировщик Roastpic. Оно позволяет оценить качество образцов зеленого и обжаренного кофе.

Генеральный директор Roastpic Уильям Ристенпарт объясняет, почему его команда решила создать приложение: «Контроль качества необходим на многих этапах производства кофе, но методы его проведения — сложные и дорогостоящие. Половина компаний, которые обжаривают спешелти кофе, не проводят контрольный анализ цвета зерна, потому что это очень дорого».

На выявление дефектов в партии кофе уходит около 20 минут. © dailycoffeenews.com

Пользователю Roastpic достаточно разместить зерно на белом листе бумаги и сфотографировать его. Алгоритмы приложения оценят изображение и предоставят данные о цвете, размере и количестве дефектов, а также сводки и графики для составления отчета по контролю качества.

Приложение доступно по подписке с бесплатными и платными тарифами. Разработчики предусмотрели также специальный тарифный план для крупных обжарочных компаний Roastpic Professional, который предполагает проведение контроля качества на высоком уровне.

Как работают ростеры на базе ИИ

Израильский стартап Ansa готовится выпустить на рынок Северной Америки ростер для автоматической обжарки кофе. Модель под названием e23 разрабатывали в первую очередь для использования вне дома — в офисах, вестибюлях отелей и ресторанах. Ростер обжаривает небольшие порции кофе в течение нескольких минут и работает с мобильного приложения Ansa.

По словам представителей компании, это полностью автоматическое устройство, которое основано на работе датчиков, алгоритмов компьютерного зрения и искусственного интеллекта. Ростер подбирает профиль и равномерно обжаривает зерно, чтобы впоследствии пользователь смог приготовить сбалансированную чашку кофе.Команда стартапа Ansa со своей разработкой — ростером на базе искусственного интеллекта. © dailycoffeenews.com

В отличие от барабанных и конвекционных ростеров, устройство e23 основано на принципе диэлектрического нагрева. Таким образом работают, например, микроволновые печи. В процессе обжарки ростер e23 не издает шума, не производит дыма и не нагревается.

Вспениватель молока на базе ИИ

На европейском рынке появился автоматический вспениватель Aēralab. Его разработали испанский производитель эспрессо-машин Iberital и бельгийский стартап Labrints.

Вспениватель Aēralab требует подключения только к электросети и водопроводу без эспрессо-машины или другого источника пара. Пользователи могут управлять оборудованием вручную, заранее запрограммировать желаемый режим вспенивания для автоматического выполнения или позволить устройству работать автоматически на основе его собственных алгоритмов.

Одним из создателей вспенивателя стал чемпион мира по латте-арту 2009 года Питер Херн. © dailycoffeenews.com

В полностью автоматическом режиме вспениватель сканирует и определяет тип жидкости в питчере с помощью алгоритма и выбирает соответствующий режим подачи пара. Помимо измерения температуры, объема и типа животного или растительного молока система также работает с немолочными напитками. Например, вспениватель успешно протестировали на соках и шоколадных растворах.

Преимущество оборудования заключается также в том, что его программное обеспечение и прошивка обновляются в том месте, где его устанавливают. То есть каждый раз, когда во вспениватель попадает новое молоко, его база данных о молоке и рецептах расширяется.

Сельскохозяйственные технологии на базе ИИ

Искусственный интеллект внедряют также в сегменте выращивания кофе. Например, сельскохозяйственные технологии разрабатывает Международная кооперативная организация CIRAD из Франции.

Сканер для анализа развития корней. В условиях климатических изменений и распространения болезней кофейных деревьев устойчивость растений становится приоритетом для фермеров.

Так, производители начали активно прививать арабике части робусты — в частности, корневую систему, которая отвечает за приспособляемость к стрессовым факторам. В этом процессе важно контролировать развитие корней, что осложняется их нахождением под землей. По этой причине CIRAD создал цифровые инструменты для поддержки производителей. Они представляют собой сканеры для измерения роста корней в течение нескольких лет с помощью алгоритмов искусственного интеллекта.

Технологии на базе искусственного интеллекта планируют использовать в прививке кофейных деревьев. © perfectdailygrind.com

Оцифрованный гербарий. Представители CIRAD также планируют использовать искусственный интеллект для того, чтобы помочь сельскому хозяйству приспособиться к изменению климата. По их словам, для этого необходимо инвестировать в технологии, которые позволят автоматически идентифицировать оцифрованные по всему миру образцы растений и извлекать такие данные, как наличие и количество бутонов, цветков и плодов. Исследователи смогут изучать и прогнозировать развитие растений в зависимости от сезонных колебаний климата, а также предлагать меры по адаптации фермерских хозяйств.

Итог

Искусственный интеллект облегчает многие процессы в производстве кофе. «Электронные носы», «электронные языки» и сортировщики помогают контролировать качество зерна. Автоматические ростеры и вспениватели молока упрощают обжарку и приготовление кофе. Технологии в сельском хозяйстве помогают фермерам адаптироваться к изменениям климата.

Разработчики оборудования на базе искусственного интеллекта уверены, что по мере обучения алгоритмов их изобретения будут работать эффективнее.