Há quem estime que existam cerca de 10 elevado a 43 receitas possíveis de hambúrguer no mundo. É um número tão descomunal que, na prática, deixa de ter significado - e é exactamente o tipo de problema para o qual o BurgerAI foi criado.
A nova ferramenta da Stanford University consegue conceber o hambúrguer mais adequado a uma pessoa concreta, tendo em conta a idade, as preferências de sabor, as necessidades nutricionais e os valores ambientais. Ainda assim, o hambúrguer é quase um pretexto.
O trabalho foi divulgado em dois artigos por uma equipa da Stanford Bio-X, o instituto interdisciplinar de ciências da vida da universidade. A liderança coube à professora Ellen Kuhl, da School of Engineering, que actualmente dirige a Bio-X. O primeiro autor de ambos os artigos é Vahidullah Tac, investigador de pós-doutoramento no laboratório de Kuhl.
No primeiro artigo, os investigadores apresentam o BurgerAI e os resultados culinários obtidos. O segundo artigo alarga o foco: mostra que os princípios matemáticos subjacentes se relacionam com a IA generativa, a concepção de materiais, a física e a engenharia, com alcance muito para lá da alimentação.
Da previsão à concepção
A maioria dos sistemas de IA é treinada para prever - reconhecer padrões em dados existentes e extrapolar a partir deles. O BurgerAI foi desenvolvido com um objectivo diferente.
"Queríamos que a IA inventasse o que deve existir a seguir", afirmou Kuhl. "O BurgerAI não pergunta: 'Qual é o hambúrguer mais provável?' Pergunta: 'Que hambúrguer satisfaz melhor estes objectivos importantes e complexos?'"
É precisamente esta diferença - previsão versus concepção - que representa a mudança conceptual apontada pela investigação.
A previsão olha para trás; a concepção é geradora. Em vez de questionar o que já foi feito, questiona o que deve ser construído. E, segundo a equipa, essa capacidade tem implicações que vão muito além da cozinha.
Como funciona o sistema
O sistema foi treinado com 2.216 receitas de hambúrguer recolhidas no Food.com, aprendendo padrões nas combinações de ingredientes e nas respectivas quantidades.
Depois, cria receitas totalmente novas a partir do zero. Não se trata de meras variações de receitas existentes, mas de combinações inéditas, optimizadas em simultâneo para sabor, nutrição, sustentabilidade e características pessoais - incluindo género, idade e nível de actividade física.
"As escolhas alimentares estão entre as decisões mais consequentes que os seres humanos tomam todos os dias", disse Tac. "A comida foi um motivador fácil. Com uma seta, consegue-se acertar em dois alvos - a saúde do planeta e a saúde pessoal."
Para Kuhl, a alimentação é um cenário de teste especialmente adequado para este tipo de IA generativa porque envolve objectivos concorrentes que, na realidade, são difíceis de cumprir ao mesmo tempo.
Um hambúrguer pode ser delicioso, ou nutritivo, ou sustentável - mas consegue ser as três coisas em simultâneo, sem compromissos óbvios? Essa tensão reflecte os compromissos inevitáveis presentes em muitos dos grandes problemas que, um dia, a IA poderá ajudar a resolver.
O teste de degustação
Os resultados computacionais são uma coisa. A prova decisiva era saber se as pessoas queriam mesmo comer o que a IA concebeu.
Para isso, os investigadores mandaram preparar profissionalmente cinco receitas do BurgerAI e serviram-nas a mais de 100 participantes num teste de degustação às cegas. O ensaio decorreu num restaurante de San Francisco, e os hambúrgueres desenhados pela IA foram comparados com a referência de um hambúrguer popular de comida rápida.
Os resultados confirmaram-se. Duas variações do Hambúrguer Delicioso do BurgerAI obtiveram uma pontuação igual ou superior à referência de comida rápida na apreciação global, no sabor e na textura.
O Hambúrguer de Cogumelos reduziu o impacto ambiental em mais de uma ordem de grandeza face a um hambúrguer convencional de carne de vaca. Já o Hambúrguer de Feijão alcançou aproximadamente o dobro da pontuação nutricional da opção de comida rápida.
"A IA não se limitou a gerar receitas plausíveis de hambúrguer - criou hambúrgueres de que as pessoas reais gostam", afirmou Kuhl.
"Isto pode parecer simples, mas significa que o modelo aprendeu o que torna a comida apelativa ao paladar humano e conseguiu navegar num espaço de concepção com um número quase infinito de combinações possíveis de hambúrgueres para encontrar soluções no mundo real", acrescentou.
"Esperávamos algum compromisso entre sustentabilidade e aceitação por parte do consumidor", disse Tac. "Mas descobrimos que um hambúrguer com um impacto ambiental drasticamente mais baixo podia, ainda assim, competir com um dos hambúrgueres mais bem-sucedidos do mundo."
Hambúrgueres com IA são apenas o início
Kuhl é explícita: os hambúrgueres foram escolhidos como caso de teste, não como destino final. A alimentação é um sistema manejável, à escala humana, com um espaço de concepção amplo e acessível. Além disso, produz feedback humano directo sob a forma de preferências de sabor e oferece resultados mensuráveis tanto para a nutrição como para o impacto ambiental.
É, por isso, um bom terreno para demonstrar que a concepção com IA generativa funciona. Mas, segundo os investigadores, o mesmo enquadramento pode ser aplicado a problemas com consequências muito maiores.
A ambição maior
A descoberta de fármacos obriga a explorar espaços de concepção molecular imensos, à procura de compostos que sejam, em simultâneo, eficazes, seguros e fabricáveis.
Na ciência dos materiais, o desafio passa por encontrar combinações de elementos e estruturas que cumpram requisitos físicos e químicos concorrentes. Na biologia sintética, o objectivo é conceber organismos ou sistemas biológicos que atinjam metas funcionais específicas.
"O hambúrguer é apenas o começo", disse Kuhl. "Vemos a comida como um sistema-modelo para uma visão muito maior: a IA como parceira na descoberta científica e na engenharia."
"Durante séculos, a concepção de alimentos foi uma questão de intuição, experiência e tentativa e erro. Estamos a começar a mostrar que a IA pode transformar a concepção de alimentos numa ciência quantitativa com aplicações noutros campos importantes", concluiu.
O primeiro estudo foi publicado na revista npj Ciência da Alimentação e o segundo em Métodos Computacionais em Mecânica Aplicada e Engenharia.
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