Sztuczna inteligencja rozpozna zdjęcie mleka od chorej krowy

Technologia MFA (ang. Milk Fraud Analyzer) pozwala na wykrywanie oszustw, do jakich może dochodzić na etapie dostaw surowego mleka do mleczarni. Nad rozwiązaniem pracował zespół dr. hab. Marcina Gołębiewskiego z Instytutu Nauki o Zwierzętach SGGW.

DO WYKRYCIA OSZUSTWA WYSTARCZĄ ZDJĘCIA PRÓBEK MLEKA

„Metoda pozwala w sposób automatyczny sprawdzić, czy mleko przed dostarczeniem do mleczarni zostało odwirowane w celu usunięcia z niego komórek somatycznych. Do tego procederu zazwyczaj dochodzi, gdy producenci chcą ukryć fakt, iż mleko pochodzi od chorych krów" – wyjaśnia prof. Marcin Gołębiewski cytowany na stronie SGGW .

„Milk Fraud Analyzer zastępuje oczy człowieka i przyśpiesza analizy. Badanie sprowadza się do przygotowania i zaaplikowania próbki mleka do badania mikroskopowego oraz wykonania zdjęcia takiej próbki. Fotografia trafia do naszego systemu, gdzie jest poddawana automatycznej analizie. Ta bazuje na algorytmach, sztucznej inteligencji i sieci neuronowej. MFA natychmiast weryfikuje przesłany obraz i odsyła informację zwrotną ma temat tego, czy badane mleko było odwirowane” – tłumaczy naukowiec.

Zapewnia, że skuteczność wykrycia fraudów mleka za pomocą rozwiązania MFA jest bardzo wysoka i przekracza 85 proc. Takie badanie można wykonywać często, praktycznie dla każdej dostawy świeżego mleka.

„Obecnie kontrolne badania jakościowe pod kątem wirowania mleka są wykonywane wyrywkowo, raz, dwa razy na tydzień. Poprzez usprawnienie analiz odbiorcy mleka mogliby znacznie uszczelnić system kontroli i z czasem całkowicie wyeliminować przypadki oszustw mleka. Poza tym warto podkreślić, że do przeprowadzenia analiz naszą metodą nie potrzeba zaangażowania specjalistów. Wystarczy tylko dobrze przygotować próbkę do mikroskopowego badania i wysłać zdjęcie” – mówi profesor.

Opracowany na SGGW system działa zarówno jako usługa sieciowa (SaaS), jak i w tradycyjnym modelu on-premise. W tym pierwszym przypadku użytkownik nie posiada oprogramowania, tylko wysyła wykonane przez mikroskop fotografie przez Internet, po czym otrzymuje informację zwrotną. W drugim modelu użytkowania, oprogramowanie można zainstalować u siebie na wydzielonym serwerze.

ODWIROWANIE ZMIENIA STRUKTURĘ KULEK TŁUSZCZOWYCH

Prof. Gołębiewski wyjaśnia, że fraud mleka to sposób na oszukanie aparatury badawczej poprzez odwirowanie mleka pochodzącego od krów, u których występuje stan zapalny. Normy w branży mleczarskiej przewidują, że na jeden mililitr surowego mleka nie powinno przypadać więcej niż 400 tys. komórek somatycznych. Jak tłumaczy profesor, komórki somatyczne to przede wszystkim leukocyty (żywe i obumarłe), czyli podstawowe elementy układu odpornościowego organizmu.

"Wysokie stężenie leukocytów w mleku wskazuje, że pochodzi ono od krowy, u której rozwinął się stan zapalny gruczołu mlekowego doszło u niej do zakażenia tkanek. Gdy choruje jedna krowa, a mleko pochodzi od wielu osobników, problem jest mniejszy, ponieważ nienormatywne mleko od chorej krowy ulega rozcieńczeniu. Gorzej, gdy choruje więcej osobników lub całe stado – wtedy ilość komórek somatycznych w udoju przekracza dopuszczalne normy, niekiedy kilkukrotnie. Taki surowiec nie powinien być poddawany dalszej obróbce zgodnie z procedurami produkcji właściwymi dla przyjętych norm mleka konsumpcyjnego" – ocenia naukowiec.

Niektórzy producenci, wiedząc o tym, że mleko pochodzi od chorych zwierząt, odwirowują je. W wyniku takiego zabiegu komórki somatyczne ulegają wytrąceniu, osadzając się na łopatkach i elementach wirówki. W laboratorium mleczarni na cytometrze przepływowym zostanie wykazana prawidłowa ilość komórek somatycznych i mleko od chorych krów zostanie dopuszczone do dalszego przetwarzania.

Obecnie takich oszustw nie da się wykryć przy zastosowaniu standardowych procedur analitycznych. Dlatego naukowcy, zamiast analiz składu chemicznego, proponują automatyczną analizę frakcji tłuszczowej mleka. Do badań wykorzystywany jest mikroskopowy obrazu próbki mleka i specjalnie wytrenowana sieć neuronowa.

Jak podkreślono w komunikacie uczelni, nie ma precyzyjnych danych na temat skali procederu wirowania mleka, ale szacuje się, że w Polsce od 10 do 15 procent surowca przed oddaniem do mleczarni jest odwirowane.

SZTUCZNA INTELIGENCJA OCENI JAKOŚĆ MLEKA

Prof. Gołębiewski stwierdza, że wirowanie obniża jakość mleka i niszczy w nim struktury lipidowe. Rezultatem wirowania mleka jest zniszczenie w nim otoczek fosfolipidowych, potocznie zwanych kuleczkami tłuszczowymi. Te struktury pękają i niszczeją, przez co takie mleko ma niższą wydajność w dalszym przerobie. Jakość takiego surowca diametralnie się obniża.

„Fraud oparty na odwirowaniu komórek somatycznych prowadzi nie tylko do oszukania producentów żywności i dopuszczenia do produkcji mleka od chorych krów, ale także wpływa na obniżenie jakości surowca i produktów, które są z takiego odwirowanego mleka wytwarzane. Nasze rozwiązanie skutecznie temu przeciwdziała, ponieważ potrafi niemal automatycznie ujawnić oszustwo” – dodaje profesor.

Wyjaśnia, że aby wykryć fraud mleka oparty na wirowaniu, wystarczy przyjrzeć się kuleczkom tłuszczowym zawartym w surowcu. Obecnie odbiorcy mleka potrzebują do takiego badania wsparcia specjalistów oraz odpowiedniego sprzętu – przede wszystkim mikroskopów. Badanie jest obarczone pewnym błędem. Opracowany na SGGW system MFA usprawnia i przyśpiesza cały ten proces, jednocześnie poprzez zastosowanie sieci neuronowej ma on z czasem zmniejszać skalę błędnych odczytów.

Dyrektor Centrum Innowacji i Transferu Technologii SGGW podkreśla zalety automatycznej obsługi i stwierdza, że innowacja bez problemu zostać wykorzystana w skali przemysłowej. "Może ona istotnie przyczynić się do wyeliminowania z branży przypadków zafałszowania surowego mleka. Zaletą jest też wygoda w zastosowaniu MFA. Wystarczy jedynie zrobić badanej próbce fotografię, by uzyskać wiarygodny wynik" – podsumowuje dr Maciej Paszewski. Jego zdaniem pomysł zainteresuje producentów mleka i wyrobów mlecznych.

Nauka w Polsce

kol/ agt/