宾夕法尼亚州立大学的研究人员创造出了一种人工智能舌头，能够品尝出包括可口可乐和百事可乐在内的各种液体之间的差异。Getty Images
让味觉测试员们让一让，在味道评估的世界里有了一个新的竞争者——它由电路和传感器构成。
最终，科学家们表示，这项技术可以用于发现可能导致消费者生病的食品污染物，或者检测食品何时不再安全可食用。
来自宾夕法尼亚州宾夕法尼亚州立大学的研究人员开发出了一种电子舌头，能够识别类似液体之间的差异，比如含水量不同的牛奶，以及像苏打水类型和咖啡混合物这样的产品。它甚至能够高度准确地区分百事可乐和可口可乐。
周三发表在《自然》杂志上的这项研究发现，这种人工智能舌头能够检测、分类和评估不同物质的质量和新鲜度。这意味着如果牛奶被污染，这种舌头也许能够检测出来。
“我们试图制造一个人工舌头，但我们体验不同食物的过程不仅仅涉及舌头，”工程科学与力学教授、通讯作者萨普塔什·达斯（Saptarshi Das）说。
“我们有舌头本身，它由与食物种类相互作用的味觉受体组成，并将其信息发送到味觉皮层——一个生物神经网络。”
电子舌头由一个基于石墨烯的离子敏感场效应晶体管（一种能够检测化学离子的导电装置）与一个基于各种数据集训练的人工神经网络相连组成。这位于设备的右上角。Saptarshi Das Lab/Penn State
那么这是如何做到的？
研究人员解释说，位于大脑中的味觉皮层能够感知和解释味觉受体检测到的基本甜、酸、苦、咸和鲜味类别之外的味道。随着大脑对这些味道越来越熟悉，它就能更好地检测出不同味道之间的细微差别。
研究人员旨在通过开发一种旨在模仿味觉皮层功能的机器学习算法来复制其功能。
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研究人员表示，人工智能舌头由石墨烯和化学传感器组成。化学传感器检测和测量液体的化学成分（如碳水化合物、蛋白质、脂质、酸和维生素），并将信息转换为电信号。
神经网络在不同的数据集上进行训练，并被赋予 20 个特定任务来学习。这些任务是关于液体如何影响传感器的电性能。
人工智能舌头能够准确检测样品，包括稀释的牛奶、不同类型的苏打水（健怡可乐、百事可乐、零度可口可乐）、咖啡混合物（浓缩咖啡、早餐咖啡、意大利咖啡）和多种不同新鲜度的果汁。研究人员报告说，它能够在大约一分钟内准确解读内容，准确率超过 80%。
对于果汁，人工智能舌头在识别水果类型方面的准确率约为 98%，在确定其年龄方面的准确率为 99%。
接下来会怎样？
研究人员认为，通过使用这种人工智能舌头来准确检测液体中潜在的、超出人类感知的细微差异，这些传感器可以用于识别食品中的有害污染物，如 PFAS（一种有毒化学物质），并监测食品新鲜度，比如跟踪果汁在几天内的质量。
“尽管对于食品掺假和污染事件存在纠正措施，但由于食品中存在随时间变化和复杂的化学成分，监测食品新鲜度更具挑战性。变质的食品食用危险，营养价值降低，”研究表明。
作者强调，在食品生产和分销中及时检测有害污染物仍然是一个持续的挑战。例如，有害的 PFAS 广泛用于工业过程，并存在于消费品中，有可能在环境中积累，包括饮用水。
PFAS，被称为“永远的化学品”，是一组数千种持久的人造化学品，用于纺织品、化妆品、家具、油漆、消防泡沫、食品包装和其他常用消费品。
根据加拿大卫生部的说法，接触某些 PFAS 与生殖、发育、内分泌、肝脏、肾脏和免疫影响有关。
然而，人工智能舌头显示出在水中准确检测 PFAS 的希望，为这个问题提供了一个潜在的解决方案。
“我们相信，由一套机器学习方法增强的小型化石墨烯技术可以作为食品供应链及其他领域广泛化学传感应用的成本效益平台，”作者说。
研究人员指出，人工智能舌头的能力仅受其训练数据的限制。虽然这项研究侧重于食品评估，但其潜在应用也可能扩展到医疗诊断等领域。
“这些结果突出表明，机器学习辅助的石墨烯 ISFETs（离子敏感场效应晶体管）可以应用于解决食品行业中的广泛挑战，”研究人员说。
— 来自 Global News 的 Saba Aziz
