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问题中的补充部分是我修改的,接下来算是自问自答吧。首先纠正一下我自己的错误(问题被限制公共编辑了):筷子本身测量的物理量为pH、温度、TPM、盐度(视频中未演示)食品成分分析、品类辨别通过筷子的底座底部的传感器完成,而非想补充中猜测的那样也集成在筷子上
上述两张图片是百度演示视频的截图,可以看作是两个主要的使用场景。接下来试着还原一下这些功能背后的技术,并且自己回答一下核心提问好咯。全部内容在我的Blog:【半瓶科技·Comments No.1】百度筷子的技术围城首先是温度、pH和盐度这三项的检测相对而言都比较容易,有成熟的检测方法和小型化的检测器件——基于热电偶、热敏电阻或者双金属原理的温度计已经非常常见,体积足够小,也足够便宜;便携的pH计(测试笔)在不要求高精度的情况下也可以做到差不多大小;而盐度的测量通常也是通过检测溶液电导率完成,与pH计原理上比较相似。但是需要指出的是,传感器的小型化、便携化,以及使用方式的简便化都是以牺牲检测精度为代价的。想要准确测量溶液的酸度,需要使用娇贵的玻璃电极,需要遵从科学的操作方法,也需要恰当得清洗、保养电极。像百度筷搜这样伸进去就测的使用方法,其结果必然会在一定时间后产生较大的偏移,虽然大概仍能够告诉你溶液是酸性还是碱性,但是能不能分出苏打水和“天然弱碱性水”或者柠檬水和醋,大概都要打个问号了。
而盐度,也不是在衡量水“咸不咸”,而是在衡量水中溶解的“电解盐”的量。其实在生活中,它更多反应的是水的“硬度”,也在一定程度上影响水的口感——极端例子就是海水又苦又涩当然不能喝的。
顺便在此吐槽一下百度在这方面的不科学、不专业和不负责任。
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虽然不清楚“如果用户是弱酸性体质,推荐引用弱碱性的饮品”的相关宣传是否是百度官方提出,但如此已经辟谣n多遍的伪科学依然堂而皇之得出现在各大媒体的报道之中,百度难辞其咎。
关于所谓酸碱体质,忍不住在此再来科普一遍,此部分内容属于初中生物学范畴:人体体液(包括血液、组织液等)的酸碱度是非常稳定的,由多对“酸碱缓冲对”来维持,常年保持在7.35~7.45之间(波动才0.1好么)。而胃中pH值一般为1.5以下(胃液都是盐酸好么),小肠中pH值一般在11左右(这是强碱了好么),敢问喝一杯pH在8附近的“弱碱性水”是要维持胃中的酸性还是要牺牲掉胃中的酸性环境维持小肠中的碱性?胃液中的酸性环境、小肠中的碱性环境,在食物,尤其是食物中的蛋白质,在不同阶段的消化都有着非常重要的作用。
不知道是不是中国人对于“中庸”的偏爱,见到pH=7的中性环境就“望文生义”而无比喜爱,殊不知此“中性”纯粹是个化学概念,更不知此“中性”居然还会随着温度变来变去……
【百度筷搜是个娱乐产品还是个实用产品?】 倘若身体中体液的酸碱度真的偏离了正常范围,靠饮食调节也是不科学的,恐怕此时就医都已经称不上“及时”了。
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然后是食用油品质检测对此功能,无论是百度自己的解释,还是媒体的解读,都指向了“地沟油”。但是,从视频中可以见到,百度在此功能中只检测了一个指标——TPM(Total Polar Meterials,总极性组分)。关于检测TPM能不能检测出地沟油,在果壳网上两篇文章进行了比较准确的分析:《百度筷搜测地沟油靠谱吗?》《回答:百度世界大会上发布“百度筷搜”,它外观与普通筷子并无差别,却拥有智能检测地沟油,到底靠不靠谱?》
简单汇总一下要点:
对于食用油,TPM检测主要反应其中醛、酮、酸以及烃类、游离脂肪酸等“极性强于甘油三酯(食用油的主要成分)”的有机质含量上述TPM主要产生于食用油的使用过程,大部分中餐做完之后,体系中TPM目测都会超过食用油的质量标准。当然原本就超标的不合格油使用后含量会更高地沟油在处理过程中TPM会被显著去除,因此通过TPM检测不能鉴别地沟油,而只能鉴别食用油在此指标上是否合格当菜品端上桌来,此时无论用的是不是地沟油,是不是复炸油,都已经无法检测,因为所有食材中都少不了极性物质在两篇文章中也都提到了百度在这里又一次不专业,甚至是不认真了——视频中称TPM30的油重金属超标,而TPM与重金属没有半毛钱关系。
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为了避免热爱中庸的国人对“极性物质”的“偏见”,不得不指出——水是一种强极性物质。分子的极性表示分子中电荷的分布是否平均,与这种物质是否有毒毫无关系。根据“相似相溶”原理,基本上溶于水的物质都可以认为是极性的,而溶于食用油、汽油等有机溶剂的物质是非极性的,洗衣粉、肥皂这类表面活性剂,它们一端是极性的,另一端是非极性的,所以两边都相溶,才能够带走油污。
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关于TPM的检测方法,也做一个猜测好了。下图为常见的TPM快速检测仪的传感器结构示意图,百度在演示视频中使用的检测仪的原理与之相同。
该仪器使用叉指电极式电容传感器将煎炸油介电常数的变化量转化为电容传感器电容值的变化量,再通过一个电容 / 频率转换电路将该电容值的变化量转化成相对应的频率变化量,利用单片机检测该高频信号的占空比的变化情况,从而推断出煎炸油的介电常数的变化情况。由于温度对油介质的介电常数有一定影响,所以该仪器还另外集成了一个温度传感器用于修正温度对检测结果的影响。
上述引文与图片并不配套,但可见基本原理相同。引文来自《便携式煎炸油极性组分快速检测仪的设计》,赵元黎等这样的检测原理是不区分物质种类的,也就是说,这样的传感器只能探知有多少极性物质在样品中,而不能探知这些极性物质是水,是醛类,还是其他。因此,以TPM作为指标衡量食用油出厂时是否合格是合适的,因为此时油是相对纯净的,任何极性物质都应该控制到标准以内;而在油被使用后,带来极性的物质可能是有毒有害的,也可能仅仅是水而已。为了确保安全,国家标准中才规定TPM高于27时,食用油就不再适于食用。在家庭环境中,油一遍遍重复使用的情况已经越来越少,而在小吃摊上,油有没有重复使用大概已经排不上最值得关心的问题了吧。分页标题#e#
而无论原理是否一致,百度筷子在检测TPM时应该都需要用非极性的溶剂来清洗传感器,而如果用食用油清洗,又跟pH计的清洗要求相矛盾…… 大概实际使用中,只能通过要求用户检测油品之前擦干筷子来减小误差了,并且,每次测完最好在干净的油里面晃一晃……
以上部分是筷子的功能,分析来分析去,感觉上如果真的在日常生活中,真正有参考价值的反而还是温度和盐度这两个数据。pH除了多喝弱碱性水这样的伪科学以外似乎用处不大(或者发生大规模自来水污染时用来检测水质?),TPM除了告诫大家不要反复使用复炸油以及从正规渠道购买合格食用油外也没什么参考价值(随身带一根筷子到饭店的后厨去检测用的油合不合格?)……
最后是底座上鉴别食材品类的功能关于通过底座扫描,检测食材的品类、产地、热量、维生素的功能,现在唯一确定的消息是这一功能借助于红外光谱检测实现。
传统概念里提到红外光谱,且不说其庞大的体积和昂贵的价格,单是样品的制备就非常繁琐,更何况水的存在还会有干扰吸收,将其应用于日常生活,并且快速实现似乎是无法想象的事情。
有报道称百度筷搜使用的是JDSU公司的MicroNIR,这种设备是进行了一定改良并小型化了的传统红外光谱,检测的是光线照射到样品表面后产生的漫散射中的吸收光谱。
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一幅典型的红外吸收光谱的谱图会是下面这个样子:
横坐标是光线光数(波长的倒数),纵坐标是透光率。可以看到“峰”的指向是向下的。既在某一个波长上,光线被吸收了,光强变弱,进而形成一个“峰”。
实际上在红外波段(指纹区),吸收光的是不同的化学键,而由于每种分子所含有的化学键彼此都不相同,每种分子也就有了自己独一无二的“光谱指纹”。而百度筷搜也正是通过比对扫描得到的光谱线,来推测食材的品类的。
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关于这台MicroNIR,前面 @Daria yang 搬运来的嘴角科技的微信文章中是如此评价的:
对其所采用JDSU的Micro NIR Pro进行了研究,该探测器由128个像素点组成,相邻像素的间距在30-70 cm-1,光谱分辨率显然要比这个值还要差得多。打个容易理解的比方,拿个只有10×13个像素点的相机拍张照片,你能认出是苹果还是桃子么?(光谱中的像素点对应于波长,而相机只是随机的位置。)
用性能更优良的NIRQuest256-2.5光谱仪做的鳄梨(Avocado)和芒果(Mango)的近红外漫反射测试数据,使用每个水果取四个不同赤道位置测量并平均
百度筷搜团队的聪明之处在于选取了一个非常容易被识别的体系,比如非常特别的“黑布朗”(各位看看视频中颜色对比多明显)、苹果和桃子(桃毛对反射率影响很大)。本来百度的演示可以完美结束,但他们太赶工了,在视频中检测桃子的结果中出现了热量值和维生素的单位错位,显然不是系统自动检测运算的结果。
利用NIR光谱仪,在大量实验数据的基础上进行建模,是可以检测水果的含水率、糖度这些数据的。但是,建立稳定可靠的数学模型的前提是需要一台优秀的光谱仪。显然,从目前技术参数分析,筷座的光谱分析精度是远远不够的。别说检测出产地了,恐怕连水果品种都很难测准(还不如肉眼或BaiduEye更准确),热量值与维生素值都只是调用事先录入的数值而已。
对此,我的观点是这些评价有道理,但并不完全经得起推敲,否定得过于急躁。
首先,用以对比的NIRQuest256-2.5光谱仪的精度确实高于MicroNIR,但二者差别并不大,前者分辨率9.5nm,后者12.5nm。而且红外光谱的峰大多并不锐利,MicroNIR属于中分辨率红外光谱仪,满足百度的产品需求应该是足够的。附两款产品的规格图:
NIRQuest256-2.5
MicroNIR
其次,虽然对不同波长光的吸收在红外区间表示为光谱,在可见光区间可以视为颜色,但二者之间的关联性并不确定,且颜色差异大的两种水果,很可能只是花青素(或者其他同一种色素)含量上有所不同而已;而绒毛对吸收的强度或许影响明显(与反射率相关),但对吸收峰的位置(与物质成分相关)是无法影响的。
百度确实如该答案所说,设计了一个明显的、易于演示的比较体系,但设计了这样一个体系不等于产品没有能力做更精细的分辨,只是在产品发布前无从验证。
视频中单位错位的问题在这篇文章的提示下我也注意到了,这确实是个很“业余”的错误。确实可以看出百度没有“测出热量(维生素)”,而是根据得到的品种从数据库中调出了录入好的热量和维生素数据。
个人而言,我认为百度的光谱仪足够测出水果的品种产地,如果数据库够强大,大概也能真的如宣传所说测出羊肉串里是什么肉(估计得测生的)。
至此,大概可以回答问题:百度筷搜是一个不够严肃的实用产品。
■网友
百度新筷搜——不懂硬技术的玩具BaiduEye是一款令人有些惊艳的产品,原因是根植在百度强大的图像识别、智能搜索、数据库等软技术能力之上;而百度新筷搜则不同,它难以得到百度现有软技术的支撑,团队硬技术能力的薄弱,直接影响了产品的科学严谨性,在我们看来,新筷搜只是一款不懂硬技术的玩具。
此次发布的百度新筷搜变成了一个“套装”,包括筷子与筷座。筷子本身整合了三个常规传感器:测pH值、测温度、测TPM值,这些检测都有很成熟的便携检测设备,百度只是用无线方式将检测数据传到手机上,而且输出显示用模糊的字眼(优、良、差)来掩盖数据不准确的现实。仅测这三个指标,难以满足市场对筷搜的性能预期,所以这次新筷搜的突破部分是一个筷座,这个筷座其实是一个NIR(近红外)光谱仪,最忽悠之处在于号称可以区分“苹果是美国产的、桃子是北京平谷的”。
简单地说,视频演示了百度新筷搜有四大功能:1、测食用油品质;2、测pH值;3、测水果品种、产地、热量与维生素;4、测温度。
首先说测食用油的品质,演示中用TPM(总极性物质)来判断食用油品质存在技术缺陷。食用油主要以脂肪酸甘油脂为主,容易在高温下发生氧化反应,产生醛、酮、酸等极性物质,造成TPM值升高,但问题是,这不是TPM值升高的唯一原因,当我们炖鱼、肉等富含蛋白质的食物时,调味料中的盐分、水以及鱼、肉、菜中析出的氨基酸、蛋白质等都可能极大地升高油的TPM值,所以,视频中用筷搜检测那盆水煮鱼油的TPM值较高,就认为是差等油,在技术上是不严谨的,因为就算用前面两种优、良的食用油去做水煮鱼,油品TPM值也会大幅上升。造成的结果是,百度筷搜上市后,用户发现全中国的水煮鱼的油都是不能吃的差等油。相反,非常有害的地沟油去除了油里的极性物质,TPM值也会大幅降低,是否就是优等油了呢?分页标题#e#
再说测pH值,通用的最准确测pH的方式是用玻璃电极。如果百度筷搜选用了玻璃电极,那就不能用家用洗涤剂清洗,否则会影响分析精度,玻璃电极球泡膜很薄,不能与玻璃杯及硬物相碰,所以,应该置于筷子内部,这样当玻璃膜沾上油污时,更难清洗,如要清洗,必须先用酒精、再用四氯化碳或乙醚,最后用酒精浸泡,再用蒸馏水洗净。作为筷子必然经常与含蛋白质的液体接触,电极表面被蛋白质污染,导致读数不可靠,也不稳定,出现误差,这时需要用稀盐酸浸泡复性。另外,pH测定的准确性取决于标准缓冲液的准确性。如果你平时不用四氯化碳或乙醚或酒精清洗筷子的油污,用稀盐酸去除蛋白质,测试之前没有用标准溶液进行校正,pH读数也就不要相信了。
接着说说神奇的筷座吧,能测水果品种、产地、热量和维生素。我们没有百度新筷搜的技术参数,但对其所采用JDSU的Micro NIR Pro进行了研究,该探测器由128个像素点组成,相邻像素的间距在30-70 cm-1,光谱分辨率显然要比这个值还要差得多。打个容易理解的比方,拿个只有10×13个像素点的相机拍张照片,你能认出是苹果还是桃子么?(光谱中的像素点对应于波长,而相机只是随机的位置。)
用性能更优良的NIRQuest256-2.5光谱仪做的鳄梨(Avocado)和芒果(Mango)的近红外漫反射测试数据,使用每个水果取四个不同赤道位置测量并平均(见图1)。
图1 鳄梨(Avocado)和芒果(Mango)的NIR光谱
Near-Infrared Diffuse Reflection Analysis of Fruit Using the Vivo Direct Illuminated Reflection Stage and NIRQuest256-2.5 Extended Range NIR Spectrometer |
百度筷搜团队的聪明之处在于选取了一个非常容易被识别的体系,比如非常特别的“黑布朗”(各位看看视频中颜色对比多明显)、苹果和桃子(桃毛对反射率影响很大)。本来百度的演示可以完美结束,但他们太赶工了,在视频中检测桃子的结果中出现了热量值和维生素的单位错位,显然不是系统自动检测运算的结果。
利用NIR光谱仪,在大量实验数据的基础上进行建模,是可以检测水果的含水率、糖度这些数据的。但是,建立稳定可靠的数学模型的前提是需要一台优秀的光谱仪。显然,从目前技术参数分析,筷座的光谱分析精度是远远不够的。别说检测出产地了,恐怕连水果品种都很难测准(还不如肉眼或BaiduEye更准确),热量值与维生素值都只是调用事先录入的数值而已。
最后,百度新筷搜的温度计应该还是比较准的,这也是它最靠谱的功能。
在智能硬件时代,最核心的竞争力是硬技术的实力。不具备硬技术的智能硬件,就是一款玩玩而已的玩具。
(作者 李晨——上海嘴角信息技术有限公司创始人)
原文出处:http://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzA4NzA0NjYyOA==\u0026amp;mid=200456738\u0026amp;idx=1\u0026amp;sn=1a0ff144e3f76b4f0bd7b0b9896ebc21#rd
■网友
你觉得那个筷子可以承担分子级的检验器吗?还能辨识出产地,这基本不可能了
■网友
看起来挺有意思,但仔细想想这些传感器是否足够精确呢,实在够呛。光pH计这样的东西,要测的准还是很难的,其他的传感器更加难做。不过如果只是娱乐性质的,就可以把精度降低,提供参考的价值而已。
■网友
转:有一天,一个人带着百度筷搜出去玩儿,然后他就饿死了
■网友
这应该是属于低风险测试市场反应的方法 如果概念很很追捧 那就可能变成真的
来源:(未知)
【】网址:/a/2020/0331/gd352798.html
标题:百度筷搜是个娱乐产品还是个实用产品?