محققان موفق به توسعه یک زبان مصنوعی مبتنی بر گرافن با توانایی چشایی مشابه انسان شدند

محققان موفق به طراحی ابزاری مبتنی بر فناوری گرافن و هوش مصنوعی شده‌اند که قادر است با دقت نزدیک به حس چشایی انسان، طعم‌ها را تشخیص دهد. این پیشرفت می‌تواند حسگرهای مصنوعی را به سطح قابل مقایسه با انسان نزدیک کند و علاوه بر کاربرد در حوزه رباتیک، به شبیه‌سازی بهتر عمل‌کرد جوانه‌های چشایی در انسان کمک کند و به احیای این حس در بیماران یاری برساند.

با اشاره به گزارش InterestingEngineering، این سیستم از الگوریتم‌های یادگیری ماشینی برای تجزیه و تحلیل سیگنال‌های شیمیایی و تشخیص انواع مزه‌ها استفاده می‌کند، حتی در مورد مزه‌هایی که به‌طور قبلی برخوردی با آن‌ها نداشته است. قابلیت منحصربه‌فرد این فناوری، عملکرد آن در محیط‌های مرطوب است که برای نخستین بار در سیستم‌های چشایی مصنوعی مشاهده می‌شود.

ساختار این دستگاه از چندین لایه اکسید گرافن در قالب یک سیستم نانوسیالی تشکیل شده است. بر خلاف کوشش‌های پیشین، این سیستم حسگر و پردازشگر را در یک پلتفرم واحد ادغام کرده است تا عملکرد یکپارچه‌تری در مقایسه با زبان‌های مصنوعی سنتی داشته باشد.

شبیه‌سازی چشایی زبان انسان با سیستم مبتنی بر گرافن و هوش مصنوعی

اکسید گرافن، مانند گرافن خالص، به هنگام تماس با مواد شیمیایی مختلف واکنش‌های الکتریکی ایجاد می‌کند. محققان این حسگر را با استفاده از سیگنال‌های مربوط به 160 ماده شیمیایی که مرتبط با مزه‌های متداول هستند، آموزش داده‌اند. این سیگنال‌ها به یک الگوریتم یادگیری ماشینی وارد شده‌اند که به آن‌ها امکان می‌دهد تغییرات رسانایی این مواد را به خاطر بسپارند.

این روش یادگیری شباهت زیادی به نحوه پردازش سیگنال‌های چشایی در مغز انسان دارد. پژوهشگران از دیرباز بر این باور بوده‌اند که انسان قادر به تشخیص پنج مزه اصلی شیرین، شور، تلخ، ترش و اومامی است. این زبان مصنوعی بر چهار مزه ابتدایی تمرکز کرده و در آزمون‌های مربوط به مزه‌های از پیش‌شناخته‌شده، دقتی حدود 98.5 درصد نشان داده است. این سیستم همچنین در مواردی جدید، دقتی بین 75 تا 90 درصد را به نمایش گذاشته است.

محققان به این سیستم یاد داده‌اند تا ترکیبات پیچیده‌تر، از جمله موادی که در قهوه و کولا وجود دارد، شناسایی کند.

این سنسور نوآورانه از حساسیت اکسید گرافن نسبت به تغییرات شیمیایی بهره‌برداری می‌کند. این سیستم می‌تواند تغییرات جزئی در رسانایی را در مواجهه با ترکیبات مزه‌ای شناسایی کند و این ویژگی، به‌علاوه استفاده از یادگیری ماشینی، منجر به عملکرد قابل توجه آن می‌شود.

دستاوردهای این مجموعه پژوهشگران می‌تواند روزی به بازگرداندن حس چشایی به افرادی که این احساس را از دست داده‌اند، کمک کند. عواملی نظیر سکته مغزی، عفونت‌های ویروسی یا بیماری‌های دژنراتیو ممکن است منجر به از دست رفتن این حس شوند.

این دستگاه در حال حاضر تنها بر اساس یک مفهوم آزمایشگاهی عرضه شده و هنوز تا ورود به بازار مصرفی فاصله زیادی وجود دارد. نتایج این پژوهش جذاب در مجله Proceedings of the National Academy of Sciences منتشر شده است.