國內的茅臺和國外的一些高端威士忌都售價不菲，但也是被造假的重要目標。

在沒有鑒酒師的情況下，普通人怎么快速判別出酒的品質和真偽？

最近，就有這么一群工程師研發出了一種名為NOS.E的“電子鼻”，專門用來聞酒的那種。

它能在不到4分鐘的時間內，“聞 ”出不同的威士忌風格、品牌和產地，為鑒酒打開了新思路。

為什么是靠“聞”而不是“品嘗”？

實際上，威士忌的味道、氣味、質地和顏色等特征，都能對其評估提供有效信息。

其中，氣味是影響酒味道的主要因素，研究者以此為主要突破口展開設計出NOS.E。

在2019年澳大利亞CEBIT貿易展上，他們用NOS.E對六種威士忌進行了測試：其中，地區準確率達100%，品牌名稱準確率為96.15%，風格準確率為92.31%。

雖然它叫“電子鼻”，但并不是真的長得像鼻子哦！

今年4月，研究成果論文發表在IEEE旗下的IEEE Sensors期刊上。

看到這個消息，有網友激動地表示：終于可以鑒別假酒了！

還有網友調侃，應該給茅臺也開發一款。

所以，這個精巧實用的鑒酒工具是怎么工作的？它真的靠譜嗎？

測試前的樣品預處理

此前在CeBIT的貿易展上，NOS.E的開發者就現場測試過這只“電子鼻”的效果。

在正式測試前，為了控制變量、降低無關變量對結果的干擾，研究者對樣品進行了預處理：

他們選擇了6種威士忌樣品作為實驗對象：3種混合麥芽威士忌和3種單一麥芽威士忌，并將等量的樣品分別放在各個固相微萃取（SPME）小瓶中。

將樣品都加熱到30°C；并用SPME纖維取樣氯苯-D5，作為氣相色譜的參照物。

然后，將各個采集了氯苯-D5的SPME纖維分別放置在每個威士忌樣品的上方（不接觸液體），靜置5分鐘。

接著，將這些SPME纖維依次放入GC×GC-TOFMS儀器中，對采集的信息進行處理分析。

電子鼻對6種樣品進行了396次測試

為了模仿人類的嗅覺系統，研究者們為NOS.E共配置了8個氣味傳感器。

正式測試開始——

往裝有樣品的SPME小瓶中注入空氣，促使酒中的揮發性有機化合物更快地排出到電子鼻處。

為了模仿人類的嗅覺系統，研究者為NOS.E設計了八個氣體傳感器。

電子鼻評估分子檢測到的每個氣味，然后將數據輸入計算機：將采集到的數據進行歸一化，和非參數化內核建模（nonparametric kernel-based modelling）預處理。

其中，建模過程是在MATLAB上進行的。

為了減少傳感器偏差帶來的影響，采用了如下的歸一化公式：

其中，y(t)和?y(t)分別代表歸一化前后，傳感器的響應。

然后，NOS.E的系統從氣體傳感器的響應中提取出9個特征：包括傳感器響應的最大一階導數，最小二階導數，最大二階導數，輸入和響應峰值的時間間隔等。

在特征提取后，對數據進行分類：將每一種威士忌的數據集隨機洗牌，再進行80:20的分割，構建訓練集和測試集。

對于訓練集，用十倍交叉驗證（10-CV）方法，將其分成10個子集，來學習威士忌的分類模型：其中9個子集用于訓練，剩余的1個用來驗證。

利用線性判別法（LD）、支持向量機（SVM）和子空間判別法（SUBD）*等訓練分類器，并產生一個成分分類器的集合，用于構建新的組合分類器。

最終的分析結果，由新的分類器發送給終端并呈現給用戶。

為了減少偶然誤差，研究者對每種威士忌樣品進行了多次實驗；并且在對每個樣品測試10次后，換上新的同種威士忌，以減少酒精揮發對實驗的影響。

研究者前后共計測試了396次。

NOS.E在判斷威士忌產地和風格方面表現出色

為了檢測NOS.E收集，并處理的數據的準確性，研究者還使用最先進的二維氣相色譜-飛行時間質譜（GC×GC-ToFMS）分析了威士忌樣品，作為對照。

他們對NOS.E測試結果進行了3個維度的檢測。

第一個方面是：各個威士忌樣品是否都能相互分離。NOS.E的現場測試結果準確率如下：

第二個方面是：判斷各種威士忌樣品的原產地，NOS.E測試結果的準確率最高竟達到100%。

第三方面是：判斷各種威士忌樣品的風格，NOS.E測試結果的準確率約在82%至94%之間。

作者簡介

Wentian Zhang，研究論文的第一作者，在山東第一醫科大學和澳大利亞悉尼科技大學任教；主要研究方向是控制工程計算和醫學計算等。

來自西安電子科技大學的Taoping Liu也參與研發了NOS.E，他博士畢業于澳大利亞悉尼科技大學，主要研究方向是控制工程計算和醫學計算等。

據悉尼科技大學的報告，除了鑒別威士忌，在未來，NOS.E還可能用于檢測白蘭地和香水等。

如果這項研究能夠得到推廣應用，或許不久的將來也能用于更多酒類。消費者只需拿一個小小的電子產品，就能輕松判斷一款酒的品類和真假。

嗯，到時候，中國的酒友們應該不用再擔心買到假茅臺了吧~（手動狗頭）

論文地址：https://ieeexplore.ieee.org/document/9701291

參考鏈接：[1]https://www.smithsonianmag.com/smart-news/a-new-electronic-nose-may-help-sniff-out-counterfeit-whiskey-180979931/

[2]https://en.wikipedia.org/wiki/Gas_chromatography