Истина в спектроскопии: ученые сделали сомелье из нейросети

Ученые сняли у каберне, саперави, совиньона и мерло «отпечатки пальцев» и наделили нейросеть функциями сомелье. Об этом «СР» узнала в лаборатории генетических технологий виноградарства и виноделия Национального исследовательского центра «Курчатовский институт».

Основная задача лаборатории — ​создание генофонда отечественных автохтонных сортов винограда, в том числе дикорастущего, который обнаруживают в экспедициях по Кавказу и Крыму. «Мы относимся к виноделию и виноградарству как к комплексной науке, поэтому работаем с каждым этапом производства: изучаем генетику сорта, исследуем и селекционируем штаммы дрожжей для сбраживания, испытываем их на виноградном сусле», — ​рассказывает начальник лаборатории Дмитрий Федосов.

Когда в коллекции собралось более 800 генотипов российских и зарубежных сортов, руководство поставило следующую задачу — ​разработать удобную и быструю методику определения сорта винограда, из которого сделано вино, и подтверждения подлинности последнего.

Зачастую недобросовестные производители подмешивают в сортовое вино менее дорогие вина, а иногда и вовсе обходятся водой, красителем и ароматизатором. «К счастью, — ​отмечает Дмитрий Федосов, — ​этот «напиток» не добирается до прилавков магазинов, но его сбывают во всевозможных курортных «разливайках».

Способов распознать подделку много, самые популярные и максимально точные — ​высокоэффективная жидкостная и газовая хроматография. Для той и другой нужно соответствующее оборудование и эксперт-­химик, который разложит образец на компоненты и измерит их качество и количественное соотношение. Яна Сергеева, начальник лаборатории глубокой переработки биомассы НИЦ «Курчатовский институт», предложила другой метод — ​флуоресцентную спектроскопию. В небольшое мультифункциональное устройство с ксеноновой лампой устанавливают прозрачную емкость с пробой. В вине содержатся флуорофоры (вещества, которые, поглощая свет определенной длины волны, излучают свет другой длины волны). Это фенольные кислоты, стильбены, антоцианы, флавоноиды и дубильные вещества, отвечающие в том числе за ароматику и вкус. Устройство делает «фото» — ​уникальную трехмерную карту, которую разработчики метода назвали винным «отпечатком пальца». Нейросеть сравнивает его с изображениями в библиотеке, и, если «отпечаток» есть в базе, вино с вероятностью более 90 % оригинальное.

«Опытный сомелье безошибочно узнает ноты перца, кожи, табака и смородины, например, в каберне­-совиньоне. Мы же видим их на снимке, ведь у каждого соединения­-флуорофора свои спектры возбуждения и излучения», — ​поясняет Дмитрий Федосов. Исследователи взяли по три образца продукции крымских производителей, проверили видовую принадлежность традиционными для вина методами, а потом — ​спектроскопией. Результат был точным.

Кроме того, спектроскопия вычисляет примеси. Если нечестный производитель в дорогое французское вино влил 10–20 % дешевого испанского, шанс заметить это на «фото» выше, чем при органолептической экспертизе сомелье. У сильных нот качественного вина ярко выраженный аромат и вкус: определить, разбавлено ли оно, бывает очень сложно даже опытнейшим представителям профессии.

Библиотеку спектров формировали больше года. Для машинного обучения сняли «отпечатки» у всех наиболее популярных вин. «Мы начинали с сортов, которые друг от друга на глаз может отличить любой человек, — ​темное насыщенное саперави и ярко-красное мерло», — ​говорит Дмитрий Федосов. Ученые расширяют базу, знакомят нейросеть с купажами — ​смесями вина из нескольких сортов винограда.

Еще одна задача — ​выяснять по спектру регион происхождения. «Надеюсь, мы дойдем до того этапа, когда на каждом смартфоне будет установлено такое приложение, — ​делится планами Дмитрий Федосов. — ​Представьте: приходите вы в магазин, наводите камеру на бутылку, и приложение выдает информацию, где, как, из чего произведено вино, с какими продуктами его лучше употреблять и все ли на этикетке правда».