Machine Learning goes India Pale Ale

Wenn KI dem Braumeister das Bierbrauen beibringt

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von Yannick Chavanne und Übersetzung: René Jaun

Luzerner Forscher haben unlängst das erste von einer künstlichen Intelligenz entworfene IPA-Bier vorgestellt. Derweil setzen US-Forscher auf maschinelles Lernen, um mithilfe von synthetischer Biologie künstlichen Hopfengeschmack herzustellen.

Marc Bravin (Hochschule Luzern), Kevin Kuhn (Jaywalker Digital) und Adrian Minnig (MN Brew) haben mit Hilfe künstlicher Intelligenz ein neues IPA-Bier kreiert. (Souce: HSLU)
Marc Bravin (Hochschule Luzern), Kevin Kuhn (Jaywalker Digital) und Adrian Minnig (MN Brew) haben mit Hilfe künstlicher Intelligenz ein neues IPA-Bier kreiert. (Souce: HSLU)

Lager, Weizen oder Amber, mit mehr oder weniger Hopfen – Bier, in all seinen Varianten, ist im Land der Schokolade in Mode. Binnen weniger Jahre hat sich der Schweizer Markt für dieses angestammte Getränk fundamental verändert, vor allem dank einer gewaltigen Zunahme an Brauereien. Gab es gemäss dem Bund im Jahr 2000 lediglich 81 davon, zählten die Behörden 2015 bereits 681, und 2019 gar 1132. Bemerkenswert: In diesen Zahlen sind jene Brauer, die pro Jahr weniger als 400 Liter Bier produzieren, gar nicht eingerechnet.

Wie kann sich ein einzelner Produzent angesichts dieses reichlichen Bierangebots von der Masse abheben? Für die Brauerei MN Brew lautet die Antwort: mit künstlicher Intelligenz. Die Luzerner Mikrobrauerei entwickelte zusammen mit Softwarehersteller Jaywalker Digital und Forschern der Hochschule Luzern ein besonderes IPA (India Pale Ale). Das Rezept dafür kommt von einem Machine-Learning-Tool namens "Brauer AI".

Muster erkennen und Änderungen empfehlen

Als Ausgangspunkt für das algorithmische Modell dienten den Forschern 157'663 bereits bekannte Bierrezepte. In einem ersten Schritt wurden die Daten gewissermassen gesiebt: Rezepte mit zu ausgefallenen Zutaten oder solche, deren Zubereitung zu aufwändig erschien, wurden aus der Sammlung entfernt.

Die dann übrig gebliebenen 67'345 Rezepte dienten "Brauer AI" als Ausbildungsgrundlage. Das Tool lernte, wie man 15 Malz- und 1648 Hopfensorten am besten Kombiniert. "Nach wenigen Stunden begann die KI, Muster zu erkennen, die sich in den Bierrezepten wiederholten", schreibt Marc Bravin, der als wissenschaftlicher Mitarbeiter an der HSLU am vorhaben beteiligt war. "Indem das Programm alle Rezepte verinnerlichte, konnte es neue und fast tankfertige Rezepte generieren."

Damit "Brauer AI" ein Rezept generieren kann, muss es von einer bestimmten Biersorte ausgehen - zum Beispiel IPA, Weizen oder Amber. Die Biersorte kann sich der Brauer entweder aussuchen oder die Wahl der KI respektive dem Zufall überlassen. Die KI schlägt dann eine passende Liste der Malze und ihrer Anteile im Gebräu vor. Danach folgen Vorschläge für geeignete Hopfensorten und Kochzeiten.

Schliesslich wird die Eignung jedes Rezepts noch von einem Mensch überprüft, der gegebenenfalls Anpassungen vornimmt. Das Ziel ihres KI-Tools sei nicht, Menschen als Bierbrauer überflüssig zu machen, betonen die Projektpartner. Vielmehr sollten Menschen und KI zusammenarbeiten, um neue einzigartige Rezepte zu finden.

Hopfengeschmack ohne Hopfen

Nicht nur in der Schweiz hat KI ihren Weg ins Bier gefunden. Einen Schritt weiter gehen US-amerikanische Forschende der synthetischen Biologie. Von künstlicher Intelligenz unterstützt, untersuchen sie, wie man einzelne Moleküle auf DNA-Ebene modifizieren kann, um etwa ein IPA-Bier mit Hopfengeschmack, aber ohne Hopfen herzustellen.

Sie nutzen dafür das "Automated Recommendation Tool" (ART) des Lawrence Berkeley National Laboratorys. Das Tool verwende probabilistische Modellierungstechniken, um das Ergebnis einer Veränderung eines Gens oder Proteins schnell vorherzusagen, ohne die Komplexität des biologischen Systems in allen Einzelheiten vollständig verstehen zu müssen.

Im Falle des hopfenfreien Wirkstoffs nutzten die Wissenschafter das Tool, um herauszufinden, wie man die zum Bierbrauen verwendete Hefe so verändern kann, dass sie die beiden biochemischen Substanzen Linalool und Geraniol, die dem Bier einen Hopfengeschmack verleihen, synthetisiert. ART habe den Wissenschaftern vorgeschlagen, einen bestimmten Gehalt an Linalool und Geraniol zu erreichen, der dem Geschmack bekannter Biere entspricht.

Den Forschern zufolge sei die Technik wirtschaftlich vorteilhaft. Der Anbau echten Hopfens sei nämlich Wasser- und Energieintensiv, und der Geschmack variiere von Kulturpflanze zu Kulturpflanze. Ob gentechnisch veränderte Biere unter Amateuren auf Anklang stossen, bleibt indes abzuwarten. Derweil tüfteln KI-Forscher nicht nur am Geschmack von Bier, sondern zum Beispiel - im Falle des Genfer Unternehmens Firmenich - auch am Geschmack eines Steaks. Prost! Und en Guete!

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