Команда исследователей сообщает в «Proceedings of the National Academy of Sciences» о новом дизайне датчика на основе графена
Группа учёных опубликовала в «Proceedings of the National Academy of Sciences» статью о новом дизайне датчика на основе графена, который благодаря машинному обучению смог развить почти человеческое чувство вкуса. Это устройство — первое в своём роде, работающее во влажной среде и более точно имитирующее условия внутри человеческого рта.
Датчик, описанный в статье, изготовлен из нескольких слоёв оксида графена
Датчик, описанный в статье, изготовлен из нескольких слоёв оксида графена — материала, хорошо известного своими настраиваемыми электрическими свойствами и высокой химической реактивностью, заключённого в нанофлюидное устройство.
О графене
Графен — это материал, состоящий из одного слоя атомов углерода, связанных вместе в решётчатой структуре. Он обладает рядом механических, электрических и химических свойств. Впервые графен был выделен Андре Геймом и Костой Новословым, за что они получили Нобелевскую премию по физике в 2010 году.
Как графен, так и оксид графена изменяют свою электрическую проводимость под воздействием различных химических веществ
Подобно графену, оксид графена изменяет свою электрическую проводимость при воздействии различных химических веществ. Исследователи использовали это свойство для измерения электрических изменений в датчике при воздействии 160 химических веществ, каждое из которых связано с уникальным вкусовым профилем. Используя эти данные, алгоритм машинного обучения смог создать «память» вкусов.
Этот процесс обучения аналогичен тому, как человеческий мозг интерпретирует сигналы от наших вкусовых рецепторов, когда они реагируют на химические вещества в пище. Долгое время считалось, что человек может различать пять основных вкусов: сладкий, солёный, горький, кислый и умами. В 2023 году исследователи выделили шестой вкус — хлорид аммония.
Во время тестирования алгоритм новой искусственной системы распознавания вкусов, обученный классифицировать четыре основных вкуса (сладкий, солёный, горький, кислый), мог легко идентифицировать вкусы, с которыми он уже сталкивался, с точностью около 98,5%.
Он также смог классифицировать вкусы 40 образцов, с которыми ранее не сталкивался, с точностью от 75% до 90%. Исследователи также обучили алгоритм определять более сложные вкусы кофе и колы.
Одним из ограничений предыдущих искусственных систем восприятия вкуса была необходимость разделения функций обнаружения и вычисления. Новый дизайн объединил эти функции в одном нанофлюидном устройстве.
По словам авторов, эта система может однажды восстановить восприятие вкуса у людей, которые потеряли эту способность из-за инсульта, вирусной инфекции или ряда нейродегенеративных заболеваний. Однако для этого необходимо преодолеть ряд технических препятствий.
Полная система, разработанная в качестве эксперимента для подтверждения концепции, относительно громоздка и требует большого количества энергии. Исследователи отмечают, что для практического применения необходимы дальнейшая миниатюризация и интеграция.
© 2025 Science X Network