Нет, это не метафора — учёные создали устройство, которое различает вкусы почти так же точно, как человек.
Оно работает во влажной среде, использует ИИ и даже распознаёт новые вкусы, с которыми раньше не сталкивалось.
Зачем это нужно и как «язык из графена» может вернуть вкус людям?
Самый точный в мире искусственный язык имитирует вкус человека с помощью графена и ИИ
Интеграция сенсорики и вычислений в одном нанофлюидном устройстве приближает искусственные системы вкуса к практическому применению.
Учёные создали устройство на основе графена, способное различать вкусы с точностью, близкой к человеческой, — это важный шаг в сторону сближения искусственного восприятия с возможностями человека.
Система использует машинное обучение для интерпретации химических сигналов и классификации вкусов — даже тех, с которыми ранее не сталкивалась.
Главное отличие этого изобретения — способность работать во влажной среде, что впервые реализовано в искусственных вкусовых системах.
Это свойство позволяет устройству точнее моделировать работу настоящих вкусовых рецепторов во рту человека.
Распознавание вкуса в реальном времени
Устройство построено из слоёв окиси графена внутри нанофлюидной структуры. В отличие от прежних разработок, оно объединяет сенсорику и вычисления в единую платформу, что делает систему более интегрированной по сравнению с традиционными искусственными языками.
Окись графена, как и чистый графен, электрически реагирует на различные химические вещества.
Команда обучила сенсор на основе сигналов от 160 химических соединений, соответствующих распространённым вкусовым профилям.
Эти сигналы были поданы в алгоритм машинного обучения, который создал "память" о том, как каждый вкус изменяет проводимость материала.
Подход к обучению во многом повторяет то, как мозг человека обрабатывает сигналы от вкусовых рецепторов. Ранее считалось, что люди различают пять вкусов: сладкий, солёный, горький, кислый и умами. В 2023 году учёные добавили шестой вкус — хлорид аммония.
Искусственный язык сосредоточился на первых четырёх. Он распознавал знакомые вкусы с точностью около 98,5%, а при столкновении с 40 новыми — точность варьировалась от 75% до 90%.
Исследователи также обучили систему распознавать более сложные сочетания вкусов, включая те, что содержатся в кофе и коле.
Электрическое преимущество графена
Чистый графен впервые был выделен Андреем Геймом и Константином Новосёловым в 2004 году — за что они получили Нобелевскую премию по физике в 2010 году. Его структура из однослойных атомов углерода обладает уникальными электрическими, механическими и химическими свойствами.
Новый сенсор использует чувствительность окиси графена к химическим изменениям. Он фиксирует малейшие колебания проводимости при воздействии вкусовых соединений, что делает его особенно эффективным в распознавании вкусовых паттернов при поддержке ИИ.
«Эта система потенциально может в будущем восстановить вкусовое восприятие у людей, утративших его», — отмечают авторы. Потеря вкуса может быть вызвана инсультом, вирусными инфекциями или дегенеративными заболеваниями.
К практическому применению
Разработка решает ключевую проблему ранних искусственных языков — разделение сенсорики и обработки сигналов. У нового устройства единая структура, что позволяет быстрее и эффективнее интерпретировать вкусовые данные.