طلاب من جامعة أديلايد يعلّمون الذكاء الاصطناعي تخمير البيرة
يخمّر البشر البيرة منذ أكثر من 5000 عام، ولذلك لم تتغير هذه العملية منذ البداية فحسب، بل أصبحت أيضاً أكثر تعقيداً. في إطار تدريب عملي على التعلم الآلي، أنشأ طالبان في علوم الحاسوب من جامعة أديلايد، كريستوفر فوسكو وجاش فيرا، شبكة عصبية تمكنت من تعلم تخمير البيرة بعد دراسة كم هائل من سجلات تخمير البيرة.
وكانت النتيجة بيرة IPA (بيل هندية شاحبة) فريدة من نوعها، صُنعت بالذكاء الاصطناعي، وستُطرح للبيع في بداية عام 2022. سُميت Rodney AI²PA تيمناً برودني بروكس، رائد الروبوتات الأسترالي والشريك المؤسس لشركة iRobot (الشركة التي صنعت المكنسة الروبوتية Roomba).
بالعمل تحت إشراف باحثين في التعلم الآلي من AIML (لغة ترميز للذكاء الاصطناعي) وخبراء من مصنع الجعة Barossa Valley Brewing، شرع الطالبان في إنشاء مجموعة بيانات ضخمة تضم أكثر من 260 ألف وصفة موجودة لبيرة الحرفيين متاحة على الإنترنت، قبل إنشاء شبكة عصبية تحلل البيانات لتصنع البيرة.
قال كريستوفر: «أنشأنا 200 ألف وصفة جديدة، ثم درّبنا الشبكة العصبية على اختيار أفضلها وتقييمها». تحتوي البيرة في الغالب على أربعة مكونات أساسية فقط: الشعير المحمص والبهارات والماء والخميرة. إن التغييرات الطفيفة في هذه المكونات، إضافةً إلى التغييرات الدقيقة في التوقيت ودرجة الحرارة في مراحل محددة من عملية التخمير، تؤدي إلى التنوع الهائل في أنواع البيرة المتاحة اليوم.
لكن إذا كان إنشاء ذكاء اصطناعي قادر على إنتاج بيرته الخاصة ليس مهمة صعبة بما يكفي، فإن إنشاء ذكاء اصطناعي يستطيع فعلاً صنع بيرة جيدة أصعب بكثير.
«في الحقيقة، كان ذلك صعباً للغاية. كان علينا ابتكار معادلة رياضية خاصة بنا، باستخدام الإحصاءات المستخلصة من تلك الوصفات الأصلية»
وقال جاش: «من خلال الحصول على إحصاءات هذه المتغيرات، تمكنّا من تقييم أهمية كل متغير. كما ساعدنا ذلك على التعامل مع أي أخطاء محتملة قد تظهر في البيانات».
تتيح بيانات مثل عدد مشاهدات وصفات بيرة معينة على الإنترنت وعدد الأشخاص الذين قالوا إنهم أعدّوها، الحكم على شعبية البيرة. ثم أنشأ الطلاب شبكة عصبية تعلمت تقييم وصفات الذكاء الاصطناعي الخاصة بها ومنح كل منها تصنيفاً حسب الشعبية.
أنشأت شبكة AIML العصبية وصفات تضم نحو 60 نقطة بيانات، أو «خصائص»، لم تقتصر على المكونات اللازمة وكمياتها، بل شملت أيضاً معلومات دقيقة عن العملية، مثل طريقة التعامل مع الخمور ودرجة حرارة تخمير الخميرة ومدة الغليان، إضافةً إلى مؤشرات تنبؤية للمرارة واللون ونسبة الكحول.
«أعتقد أن هذا وقت مثير جداً للتعلم الآلي، لأننا نقترب من مرحلة يمكننا فيها التعاون مع صناعات أخرى، مستفيدين مما نعرفه وما نجيده. وتشهد هذا المجال نمواً ملحوظاً»
واجه المشروع تحديات تقنية: إذ أحياناً أنتجت الشبكة العصبية قيماً شاذة في الخصائص، مثل كميات كبيرة أو صغيرة بشكل غير منطقي، أو درجات حرارة مرتفعة جداً.
«استخدمنا بعض الأساليب الإحصائية والبيانية لتحليل بياناتنا، ثم قررنا تقييد بعض هذه القيم الشاذة. وساعدنا هذا الأسلوب على الحفاظ على التباين الطبيعي في بياناتنا، وعلى تقييم ما إذا كان القرار الذي اتخذناه يعكس المنتج النهائي الذي أردنا إنتاجه»
ونتيجة لذلك، حصلنا على 30 مرشحاً محتملاً لوصفات البيرة اختارها الذكاء الاصطناعي. وتركت المنظومة القرار النهائي بشأن التخمير لخبراء Barossa Valley Brewing.
سعد مؤسس مصنع الجعة دينهام دي سيلفا بفرصة إشراك الذكاء الاصطناعي في تطوير العملية الإبداعية لشركته، لكنه اعتقد في البداية أن التقنية ما زالت حديثة جداً بحيث لا تحقق فائدة.
«إن الاستعداد للتجريب وابتكار أنواع بيرة مميزة وراقية كان أساس عمل المصنع طوال 16 عاماً. وباختصار، كان من المرعب تسليم هذه العملية إلى الذكاء الاصطناعي. فالتخمير عملية عملية للغاية تقليدياً، خاصة بالنسبة لمصنع حرفي صغير مثل Barossa Valley. فعندما يكون لديك مصنع حرفي صغير، لا يمكنك المنافسة بالحجم، لذلك يجب أن تكون مختلفاً وذكياً»
الطلب على بيرة الحرفيين مرتفع في أستراليا. وفي حين انخفض استهلاك البيرة للفرد بشكل عام خلال العقود الأخيرة، تنمو مبيعات بيرة الحرفيين بمعدل 10% سنوياً.
«يعتقد معظم الناس أن الذكاء الاصطناعي والتعلم الآلي شيء لا تستطيع تنفيذه إلا الشركات التكنولوجية الضخمة. أظهر لنا هذا المشروع أن الذكاء الاصطناعي يستطيع الاستفادة من مهاراتنا الحرفية وتوسيعها، حتى نتمكن من المنافسة. ومن المهم جداً أن تستفيد الشركات الصغيرة والمتوسطة من الفرص التي يقدمها الذكاء الاصطناعي. ويجب على الحرفيين المشاركة لضمان أن يتضمن الذكاء الاصطناعي الفن الذي يجعلنا مميزين»
يخطط كريستوفر وجاش لمواصلة مسيرتهما المهنية في مجال التعلم الآلي. ويعتزم الطالبان مواصلة الدراسة للحصول على درجة الدكتوراه بعد إنهاء برامج البكالوريوس في نهاية عام 2022.
ولإكمال تجربة البيرة عالية التقنية، صمم المهندسون أيضاً «نادلاً» روبوتياً يستطيع اكتشاف وضع كأس فارغ على طاولة البار تلقائياً، وملئه بسرعة بالبيرة الباردة مباشرة من البرميل.
أما السؤال المهم عن طعم بيرة الذكاء الاصطناعي، فيعبّر دينهام دي سيلفا عن حماسه قائلاً: «طعمها مثل المستقبل! جدياً، إنها بيرة IPA بنكهة الفاكهة، وأنا فخور بها جداً وأتطلع إلى طرحها».
ستُطرح Rodney AI²PA من Barossa Valley Brewing للبيع بالتجزئة بكميات محدودة ابتداءً من منتصف يناير 2022.
ليس الطلاب الأستراليون أول من يستخدم الذكاء الاصطناعي في تخمير البيرة. ففي عام 2016 بدأت IntelligentX إنتاج خط من البيرة بالذكاء الاصطناعي. وتجمع الشركة باستمرار آراء عملائها، وتحدّث أنواع بيرتها بناءً على هذه الآراء.
