ترکیب گرافن و هوش مصنوعی؛ دانشمندان زبانی با قابلیت چشایی نزدیک به انسان ساختند

دانشمندان دستگاهی بر پایه گرافن و هوش مصنوعی ساخته‌اند که می تواند با دقتی در نزدیکی انسان مزه‌ها را بفهمد. این دستاورد می‌تواند حسگرهای مصنوعی را به سطح انسان نزدیک‌تر کند تا علاوه‌بر کاربرد در رباتیک، بتوان شبیه‌سازی‌های بهتری از عملکرد جوانه‌های چشایی در دهان انسان داشت و به بازیابی این حس در بیماران کمک کرد.

به‌گزارش InterestingEngineering، این سیستم از یادگیری ماشینی برای تفسیر سیگنال‌های شیمیایی و دسته‌بندی مزه‌ها استفاده می‌کند، حتی مزه‌هایی که قبلاً مشاهده نکرده است. آنچه این فناوری را از نمونه‌های مشابه متمایز می‌کند، توانایی عملکرد آن در شرایط مرطوب است. چنین قابلیتی برای اولین بار در سیستم‌های چشایی مصنوعی به‌دست آمده است.

این دستگاه از چندین لایه اکسید گرافن در یک ساختار نانوسیال ساخته شده است. برخلاف تلاش‌های قبلی، سیستم حاضر بخش حسگر و پردازشگر را درون یک پلتفرم قرار داده است تا بتواند بهتر و یکپارچه‌تر از زبان‌های مصنوعی سنتی عمل کند.

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

اکسید گرافن، مثل گرافن خالص، در مواجهه با مواد شیمیایی مختلف واکنش الکتریکی دارد. محققان این سنسور را با استفاده از سیگنال‌هایی از 160 ماده شیمیاییِ مرتبط با مزه‌های رایج آموزش داده‌اند. این سیگنال‌ها به یک الگوریتم یادگیری ماشینی داده شدند که نحوه تغییر رسانایی آن ماده را به خاطر می‌سپرد.

این رویکرد یادگیری به‌شدت شبیه شیوه پردازش سیگنال‌های چشایی در مغز انسان است. دانشمندان از مدت‌ها پیش باور داشتند که انسان می‌تواند پنج مزه شیرین، شور، تلخ، ترش و اومامی را بفهمد. این زبان مصنوعی روی چهار مزه نخست تمرکز داشته و در مواجهه با مزه‌های ازپیش‌شناخته‌شده حدود 98.5 درصد دقیق عمل کرده است. در مواجهه با 40 مزه جدید نیز نرخ دقت آن بین 75 تا 90 درصد بوده است.

پژوهشگران همچنین به این سیستم یاد دادند تا ترکیبات پیچیده‌تر ازجمله ترکیباتی را شناسایی کند که در قهوه و کولا یافت می‌شود.

این حسگر جدید از حساسیت اکسید گرافن به تغییرات شیمیایی استفاده می‌کند. این سیستم در برخورد با ترکیبات مزه‌ای، تغییرات کوچک در رسانایی را شناسایی می‌کند، و همین مسئله در کنار استفاده از یادگیری ماشینی باعث عملکرد چشمگیر آن می‌شود.

دستاورد محققان پتانسیل این را دارد که روزی قابلیت چشایی را به افرادی برگرداند که این امکان را از دست داده‌اند. سکته، عفونت‌های ویروسی یا بیماری‌های دژنراتیو می‌توانند به از دست دادن قابلیت چشایی منجر شوند.

این دستگاه هنوز در حد یک اثبات مفهوم است و تا رسیدن به بازار مصرفی فاصله زیادی دارد. نتایج پژوهش محققان در مجله Proceedings of the National Academy of Sciences منتشر شده است.