تجزیه و تحلیل نمونه‌های گوشت: ارزیابی مقایسه‌ای روش‌های یادگیری ماشین خطی و غیرخطی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 مرکز تحقیقات حلال جمهوری اسلامی ایران، سازمان غذا و دارو، وزارت بهداشت، درمان و آموزش پزشکی، تهران، ایران

2 مرکز تحقیقات فرآورده‌های آرایشی و بهداشتی سازمان غذا و دارو، وزارت بهداشت، درمان و آموزش پزشکی، تهران، ایران

10.30502/h.2024.447237.1135

چکیده

چکیده:
سابقه و هدف: مقدار رطوبت، پروتئین و چربی در گوشت از مهمترین ویژگیهای این ماده غذایی در تعیین کیفیت آن است. روشهای سنتی اندازه گیری این ویژگیها معمولا زمانبر، تخریبی و پر هزینه هستند. جایگزینی روشهای طیف سنجی میتواند گام مهمی در ابداع روشهای سریع در این حوزه باشد. ترکیب روشهای یادگیری ماشین خطی یا غیرخطی با اندازه گیریهای طیف سنجی زیرقرمز نزدیک امکان اندازه گیری این مولفه ها را در نمونه های گوشت ایجاد میکند. هدف در این پژوهش مقایسه کارآمدیهای دو روش یادگیری ماشین خطی و غیرخطی در تعیین این سه ویژگی در نمونه های گوشت است.
یافته ها و نتیجه گیری: روش های حداقل مربعات جزئی (PLS) و شبکه عصبی مصنوعی-تابع پایه شعاعی (RBF-ANN) برای تجزیه و تحلیل داده های طیفی از ۲۴۰ نمونه گوشت به کار برده شدند. متغیرهای هر کدام از ماشینهای یادگیری فوق در مرحله کالیبراسیون طیفهای زیرقرمز نزدیک ۱۴۰ نمونه گوشت، در موقعیتهای بهینه خود تنظیم شدند و از مدلهای خطی و غیرخطی متناظر برای پیش بینی غلظت سه آنالیت در ۷۰ نمونه مستقل گوشت استفاده شد. هر چند ماشین غیرخطی RBF-ANN به عنوان یک مدل هوش مصنوعی کارآمدی بیشتری را در پیش بینی غلظت نشان داد ولی ماشین خطی PLS هم در تعیین چربی در نمونه های گوشت، بازده قابل قبولی را ارائه داد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Analyzing Meat Samples: A Comparative Evaluation of Linear versus Nonlinear Machine Learning Techniques

نویسندگان [English]

  • Somaye Vali Zade 1
  • Hossein Rastegar 2
1 Halal Research Center of IRI, Food and Drug Administration, Ministry of Health and Medical Education, Tehran, Iran
2 Cosmetic Products Research Center,, Food and Drug Administration, Ministry of Health and Medical Education, Tehran, Iran
چکیده [English]

Abstract
Background and Objective: The moisture, protein, and fat content in meat are among its most important features in determining its quality. Traditional methods of measuring these features are usually time-consuming, destructive, and costly. Substituting these methods with spectroscopic methods can be a significant step in innovating rapid methods in this field. Combining linear or nonlinear machine learning methods with near-infrared spectroscopic measurements enables the quantitative determination of these components in meat samples. The aim of this study is to compare the efficiencies of two linear and nonlinear machine learning methods in determining these three features in meat samples.
Results and Conclusion: In this research, partial least squares (PLS) and radial basis function artificial neural network (RBF-ANN) methods were employed to analyze spectral data from 240 meat samples. The variables of each of the learning machine learning methods in the calibration step using near-infrared spectra from 140 meat samples were adjusted at their optimal positions, and corresponding linear and nonlinear models were used to predict the concentration of three analytes in 70 independent meat samples. Although the nonlinear RBF-ANN machine demonstrated a more efficient performance in predicting concentration, the linear PLS machine also provided an acceptable performance in determining fat content in meat samples.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Machine learning
  • Partial least squares
  • Artificial neural networks
  • Meat