“Ik heb het algoritme getraind met synthetische peren”
Een nieuw AI algoritme uit het Labo voor Naoogstechnologie aan de KU Leuven herkent peren met bruin vruchtvlees op een sorteerlijn. Onderzoeker Astrid Tempelaere: “Om het algoritme te trainen heb ik synthetische peren gebruikt.”
Astrid Tempelaere werkt in de onderzoeksgroep van professor Bart Nicolaï. Ze ontwikkelt digitaal fruit en nieuwe manieren om fruit fris bij de consument te krijgen. Een van de nieuwste realisaties is een AI algoritme dat peren scant op bruin vruchtvlees. “Ik vind het belangrijk om te laten zien welke rol artificiële intelligentie speelt in de voedingsindustrie", zegt ze. "Welke peren in je fruitschaal belanden is een kwestie van deep learning. AI beslist welke peer knapperig is of niet.”
Voedselverlies
Om jaarrond vers fruit aan te bieden in de supermarkt, stockeren fruittelers hun appelen en peren in koelcellen. Slimme bewaartechnologie maakt het mogelijk om de vruchten een jaar lang knapperig te houden. Zodra de appelen en peren van de koelcel naar de veiling verhuizen, worden ze zorgvuldig gescreend op interne defecten, zoals holtes en bruinrot. Testen op stalen moeten uitsluitsel geven over de kwaliteit van het fruit.
“Het zorgt vaak voor onnodig voedselverlies”, zegt Tempelaere. “Op basis van kleine steekproeven worden soms grote loten fruit afgekeurd, ook appelen en peren die perfect verkoopbaar zijn. Fruitveilingen willen het probleem aanpakken. Door het fruit automatisch te scannen op de sorteerband hoef je geen gezonde appel of peer meer te weg te gooien. Het is beter voor de planeet en beter voor de fruitteler.”
Maar tijd om appelen en peren uitgebreid door te lichten is er niet, zeker niet op een sorteerband. Het team van professor Nicolaï focust op computeralgoritmes om het automatisch te laten gebeuren.
Peren in het ziekenhuis
Wetenschappers gebruiken hiervoor verschillende technieken, waaronder X-stralen. Met X-stralen worden foto’s genomen van de binnenkant van een vrucht. Artificiële intelligentie analyseert de beelden snel en beslist daarna over goed of slecht. Maar om een algoritme te trainen voor zulke taken zijn véél data nodig. “Voor mijn onderzoek ben ik met een lading Conference peren naar de CT-scanner van UZ Leuven getrokken”, vertelt Astrid Tempelaere. “Op uren waarop geen patiënten werden onderzocht, mocht ik peren scannen in het ziekenhuis. Daarna heb ik ze allemaal doorgesneden om na te gaan welke peren waren aangetast door bruinrot, of holtes hadden binnenin. Het leverde veel data op, maar om patronen te herkennen, had het algoritme nog meer voorbeelden nodig. Geen 2 peren zijn namelijk hetzelfde. Bovendien is het moeilijk om de overgang te aanduiden tussen gezond vruchtvlees en bruinrot. De biologische variatie is enorm. Daarbij komt dat een CT-scanner te traag en te kostelijk is voor een sorteerlijn op de veiling. Radiografie met X-stralen sneller en goedkoper, maar ze vergen een sterker algoritme.”
Bibiliotheek met digifruit
Daarop heeft Astrid Tempelaere een extra trainingsset ontwikkeld voor het algoritme, op basis van synthetische Conference peren. Zeg maar digitale peren. Eerder al maakte ze ook wiskundige modellen voor de Braeburn appel. De onderzoeksgroep van professor Bart Nicolaï heeft inmiddels een grote bibliotheek met digitale groenten en fruit.
Het heeft dagen gekost om de afbeeldingen van duizenden peren uit 50 verschillende hoeken door het model te jagen. Het procedé noemen ze deep learning. “De reusachtige perendataset heeft uiteindelijk een rekenbestand opgeleverd van amper 92 megabyte. Het is een algoritme dat op basis van een röntgenfoto evalueert of een peer gezond is of niet. De foutenmarge is bijzonder klein. De berekeningen zelf zijn te complex om te controleren, maar onder de motorkap kunnen we wel nagaan welke stukjes van de peer het algoritme heeft bekeken om te beslissen of ze nog knapperig is of niet, en dit voor iedere peer afzonderlijk, in plaats van de traditionele staalnames op de veiling.”
Computervisie en AI algoritmes kunnen fruit van hoge kwaliteit bij de consument brengen, duurzaam, veilig en efficiënt. Tempelaere heeft zich voorlopig toegelegd op appelen en peren, gezien hun belang voor de landbouw in ons land. Maar de methode kan ook worden uitgebreid naar andere soorten groenten en fruit. De eerstvolgende stap is zorgen voor de nieuwste generatie X-stralenmachines in de praktijk, onder meer van de veiling.
