Учёные разработали уникальное устройство, которое имитирует вкус с точностью, приближающейся к возможностям человека. Новинка, построенная на базе графеноксида, способна распознавать вкусы в реальном времени и даже функционирует во влажной среде — впервые среди подобных систем. Это значительно приближает искусственные сенсоры к полноценному воспроизведению человеческих ощущений.
Как работает "искусственный язык"
Основой устройства является графеноксид, размещённый в нанофлюидной структуре. Его особенность — совмещение сенсорной и вычислительной функций в единой платформе. Это отличает систему от предыдущих разработок, где анализ и распознавание вкусов происходили отдельно.
Графеноксид, как и чистый графен, реагирует изменением электропроводности при контакте с различными химическими веществами. Именно эту реакцию и "читает" система, используя алгоритмы машинного обучения.
Для обучения "искусственного языка" учёные использовали 160 различных химических соединений, соответствующих основным вкусовым профилям. Машинное обучение позволило системе выстроить ассоциативную "память" — как именно те или иные соединения влияют на проводимость материала.
Система была обучена различать четыре основных вкуса: сладкий, солёный, кислый и горький. Точность распознавания уже известных вкусов достигала 98,5%. При тестировании на 40 ранее незнакомых веществах точность колебалась от 75% до 90%.
Также устройство успешно определяло сложные вкусовые сочетания, такие как те, что встречаются в кофе и коле.
Графен — это материал, состоящий из одного слоя атомов углерода, впервые изолированный в 2004 году Андреем Геймом и Константином Новосёловым, за что они получили Нобелевскую премию по физике в 2010 году. Графеноксид сохраняет многие свойства графена, в частности, высокую чувствительность к химическим изменениям.
Благодаря этому новая сенсорная система способна распознавать мельчайшие колебания проводимости, что делает её особенно эффективной при работе в связке с алгоритмами искусственного интеллекта.
Потенциальные применения
Учёные отмечают, что в будущем такая система может применяться для восстановления вкусового восприятия у людей, утративших его из-за инсульта, инфекций или нейродегенеративных заболеваний.
Текущая модель пока остаётся экспериментальной: она слишком громоздка и потребляет много энергии. Однако дальнейшая миниатюризация и повышение энергоэффективности могут открыть путь к её применению в медицине, пищевой промышленности, контроле качества и робототехнике.
Результаты исследования опубликованы в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.
