Страницы

Фрактальная геометрия кофейных зёрен

Мир жесток. Особенно к гурманам. Только представьте: заказываю я венский кофе (это когда на поверхности плавает огромный слой взбитых сливок), через несколько минут бариста подаёт стакан вожделенного напитка, я делаю первый глоток… и меня наполняет горечь. Горечь разочарования — вкус никоим образом не соответствует моей мечте о мягкости и нежности. А всё потому, что вместо кофейных зёрен средней обжарки, положенных по рецепту, судьба-злодейка подсунула баристе пакетик с зёрнами для мексиканского кофе — высочайшей степени прожарки. Поясняю: обжарка кофейных зёрен — процесс архисложный, его нельзя полностью автоматизировать, необходим контроль опытного специалиста.

В поисках ответа на вопрос, как современная наука борется с несовершенством пищевых технологий, я наткнулся на статью мексиканских учёных. Они, как и я, не желали мириться с ситуацией, когда кофе приходится пить тот, что получится, а не тот, который требует душа. И предложили схему, позволяющую с математической точностью контролировать обжарку зёрен. Из оборудования дополнительно потребуются микроскоп и микрокамера. Также придётся найти программу для фрактального анализа изображений. Всё! Дальше магия чисел.

Фракталы — это фигуры, обладающие свойством самоподобия… Сложно? Взгляните на дерево: от ствола отходят большие ветви, от них — ветки поменьше и т. д. В ХХ веке математики обнаружили, что фракталы имеют дробную размерность пространства. То есть дерево с точки зрения математики не является полноценным трёхмерным (3D) или двухмерным (2D) объектом, а принимает промежуточное значение (допустим, 2,7D). Проанализировав микрофотографии, мексиканцы установили, что в процессе обжарки на поверхности зёрен образуются поры, которые со временем увеличиваются. Рельеф кофе усложняется. Как следствие, растёт фрактальная размерность, и именно по ней можно судить о степени готовности зёрен. «Она сидела у smart-окна, пила любимый 2,2D-кофе и думала о нём» — чем не статус в соцсети будущего?

 
Скептически настроенный читатель, возможно, сочтёт это открытие не самым важным для человечества: в крайнем случае баристе можно намекнуть, что кофе не совсем правильный, — пусть переделывает. Но ведь возможны и другие применения. Приведу пример из области фармацевтики. Когда я работал в Германии, то среди прочих исследований, которыми я занимался, был проект по улучшению растворимости одного биологически активного соединения.

Красивое было исследование! Через окуляр микроскопа взору открывался завораживающий хаос структур новых субстанций. Сложность заключалась не столько в синтезе, сколько в дальнейшем испытании на растворимость, которое отнимало не менее часа. Материал накапливался — анализ буксовал… И вот во время очередного сеанса микроскопии я вспомнил о фракталах. Хаотическое движение превратилось в танец, наполненный особым физико-химическим смыслом, который позволял предсказывать растворимость субстанции. Даже педантичные немецкие коллеги признали эффективность нестандартного анализа через призму фрактальной геометрии.

Подобные исследования, на мой взгляд, открывают перед человечеством будоражащие перспективы. Используя этот алгоритм, машина сможет определять свойства объектов лучше, чем человек, каким бы опытным профессионалом он ни был.


Источник эмоций:
  • Gabriel-Guyman M. et al. Fractality in coffee bean surface for roasting process // Chaos, Somlitons and Fractals. Published online March 31, 2017.
  • infona.pl