L’intelligenza artificiale per predire il gusto degli alimenti
31 marzo 2022
L’Istituto Dalle Molle di studi sull’intelligenza artificiale USI-SUPSI è partner accademico del progetto VIRTUOUS (Virtual tongue to predict the organoleptic profile of Mediterranean ingredients), avviato nel 2019 nell’ambito del programma europeo Marie Curie, per la predizione delle proprietà organolettiche degli alimenti della dieta mediterranea a partire dalla loro composizione molecolare.

Spesso dato per scontato, tra i cinque sensi quello del gusto è uno tra più affascinanti: se è possibile concordare sul sapore dei cibi dolci, amari o salati, diverse sono invece le percezioni scaturite dai vari alimenti, influenzate non solo da variabili genetiche ma anche sociali e culturali. È grazie al complesso meccanismo di percezione del gusto che la nutrizione diventa non solo una necessità, ma anche un piacere.

VIRTUOUS (Virtual tongue to predict the organoleptic profil of Mediterranean ingredients) è un progetto di ricerca internazionale all’interno del programma europeo Marie Curie per la realizzazione di una “lingua artificiale” in grado di predire le proprietà organolettiche degli alimenti, quali il gusto, a partire dalla loro composizione molecolare.

Avviato nel 2019 con il coordinamento del Politecnico di Torino, il progetto quadriennale vede coinvolti 8 partner industriali e accademici, tra cui l’Istituto Dalle Molle di studi sull’intelligenza artificiale USI-SUPSI, provenienti da Italia, Grecia, Spagna e Svizzera.

VIRTUOUS è un progetto multidisciplinare che combina diverse aree di ricerca quali chimica, modellizzazione molecolare, neuroscienze, intelligenza artificiale, biofisica e bioinformatica.

In questo contesto, il contributo dell’Istituto Dalle Molle è duplice. «A livello molecolare ci occupiamo dello studio fisico-chimico delle molecole, dei meccanismi di ricezione da parte dei target cellulari situati sulla lingua e sul palato, e dei processi di determinazione delle diverse sensazioni di gusto» spiega Gianvito Grasso, Ingegnere biomedico e Ricercatore all’IDSIA. «Siamo inoltre interessati a capire il percorso e le interazioni di queste molecole all’interno dell’organismo».

Dal punto di vista dell’intelligenza artificiale vengono invece realizzati modelli che consentono di predire le proprietà organolettiche degli alimenti a partire dalle molecole che li compongono.

«I nostri modelli di AI non sono delle scatole nere, le così dette “black box”, bensì sono spiegabili e interpretabili – sottolinea Dario Piga, Ricercatore senior all’IDSIA – Il che significa che permettono non solo di prevedere le caratteristiche delle molecole che determinano il gusto, ma anche di spiegarne e interpretarne il funzionamento».

Rispetto ai partner svizzeri, VIRTUOUS vede poi il coinvolgimento dell’azienda ticinese Missing Tech per lo sviluppo dell’architettura software che ospiterà i modelli molecolari e gli algoritmi di intelligenza artificiale realizzati durante il progetto. «Siamo felici di poter mettere a disposizione del progetto la nostra esperienza nella costruzione di piattaforme software in cloud, così come di poter ospitare ricercatori del gruppo di lavoro internazionale.  Con il team dell’Istituto Dalle Molle è nato subito un ottimo feeling, l’integrazione tecnica tra la parte prettamente scientifica e quella di infrastruttura software che stiamo sviluppando è molto promettente» racconta Emanuele Mottola, fondatore e CEO di Missing Tech.

Attualmente il progetto ha visto la realizzazione di modelli di AI per la predizione del gusto delle molecole in riferimento al dolce e all’amaro, mentre l’analisi molecolare contempla anche i recettori di percezione del salato.

In questa fase, in particolare, i ricercatori si stanno concentrando sullo studio di olio e vino, alimenti tipici della dieta mediterranea e suscettibili di significative alterazioni del gusto se sottoposti a piccole modificazioni molecolari. Per verificare l’accuratezza delle previsioni algoritmiche e allenare l’intelligenza artificiale, è stato inoltre incaricato un gruppo di esperti degustatori che si occupa di valutare le reali sensazioni percepite.

In prospettiva il progetto mira ad estendere la capacità di previsione degli algoritmi di AI affinché siano in grado di capire, data una molecola di qualsiasi alimento, se questa sia dolce, amara oppure salata. Ciò potrebbe avere significative ricadute in svariati ambiti, come quello sanitario e di benessere per la predisposizione di diete equilibrate e gustose, ma anche delle neuroscienze per lo studio dei meccanismi di elaborazione cerebrale del gusto e delle sensazioni ad esso correlate.

Un interessante campo di applicazione del progetto VIRTUOUS riguarda poi la possibilità di elaborare nuovi alimenti combinando le funzionalità di certe molecole con il gusto di altre, ad esempio unendo le proprietà del latte e il suo elevato contenuto di calcio con il sapore sfizioso del junk food.

Non da meno, attraverso VIRTUOUS sarà possibile instaurare anche una maggiore relazione con il territorio di appartenenza: una volta individuata la molecola responsabile di un determinato gusto, sarà possibile sceglierla tra i prodotti autoctoni generando positive ricadute sull’economia locale.

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