AVALIAÇÃO, COMPARABILIDADE E EXPLICABILIDADE DE ALGORITMOS DE APRENDIZADO DE MÁQUINA NA MODELAGEM DE DADOS ESPECTRAIS PARA PREVISÃO DAS FORMAS QUÍMICAS DA MIOGLOBINA
Pigmento heme; Cor da carne; Espectroscopia VIS; Machine Learning; XAI; Green AI.
A avaliação da cor da carne, um atributo essencial de qualidade e frescor, é determinada pela proporção dinâmica das formas da mioglobina (deoximioglobina, oximioglobina e metamioglobina) na superfície da carne. Atualmente, a quantificação desses pigmentos é amplamente realizada pelo método físico-químico de Krzywicki (1979), o qual apresenta inconsistências críticas, como a geração de proporções fisicamente impossíveis, que impedem a automação em tempo real na indústria alimentícia. Para superar essa limitação, este projeto de pesquisa propõe o desenvolvimento e a avaliação sistemática de um conjunto diversificado de algoritmos de regressão supervisionada (incluindo Ridge, SVR, Random Forest, XGBoost e Redes Neurais Artificiais) em dados de espectroscopia na região do visível (VIS) para prever as proporções das formas da mioglobina na carne bovina. A metodologia envolve a implementação dos modelos em dados espectrais brutos (390-710 nm), otimização de hiperparâmetros via validação cruzada, e uma análise comparativa que transcende a acurácia (R², RMSE, RPD). A avaliação será aprofundada por meio de três pilares importante para a adoção industrial: a explicabilidade (XAI), utilizando a técnica SHAP para compreender as decisões do modelo e identificar a importância dos comprimentos de onda; a sustentabilidade (Green AI), quantificando a pegada de carbono e o tempo de treinamento de cada algoritmo; e a robustez do modelo em respeitar as restrições físicas do problema. Como resultados esperados, almeja-se identificar o modelo ótimo que ofereça o melhor equilíbrio entre alta acurácia, interpretabilidade transparente e eficiência computacional, gerando uma ferramenta mais precisa e confiável que o método tradicional, e culminando na publicação de artigos científicos e no desenvolvimento de um sistema computacional validado.