تحقيق تقدم في تطوير نظام ذوق ذكي باستخدام جهاز نانويوني بناءً على الرّيش الكربونيةoxic الجرافية في الصين

في تطور ملحوظ في مجال الأنظمة الذكية المستوحاة من الدماغ البشري، أعلنت فرقة البحث التابعة للدكتور يان يونغ في مركز العلوم النانوية التابع للكبير الصيني للعلوم (CAS)، مؤخرًا، عن تحقيق تقدم كبير في تطوير نظام ذكاء اصطناعي يحاكي حاسة التذوق. هذا المجال من الأبحاث التي تحاكى الدماغ البشري هو أحد المحاور الأساسية في تقنية الذكاء الاصطناعي، حيث يتم التركيز على بناء أنظمة تقوم بالأحساس والتخزين والحساب في آن واحد، مشابهة للحواس البشرية. بينما قد تركز الأبحاث السابقة في هذا السياق على حواس البصر واللمس، فإن النظام الذكي لتذوق الطعام سيقدم وظائف فريدة في مجالات مثل الرصد البيئي، السلامة الغذائية، الرصد الصحي، التشخيص الطبي، وإعادة بناء حاسة التذوق. هذا يعود إلى أن حاسة التذوق تعتمد على تبادل المواد الكيميائية (البيولوجية) بدلاً من الإشارات الكهربائية، مما يجعل العملية أكثر تعقيدًا ويحتاج إلى بيئة فسيولوجية سائلة لتحقيق الوظائف المرجوة. الباحثون في المركز استطاعوا تطوير جهاز نانوي جديد باستخدام أفلام الأكسيد الجرافيتي المكدسة. هذا الجهاز، الذي يمكن استخدامه في البيئة السائلة، يجمع بين وظائف الاستشعار والحساب. وقد أثبتت نتائج الأبحاث التي أجريت على ديناميكيات الأيونات ومحاكاة النظرية ذات العناصر المحدودة أن عملية الامتصاص والتناثر على سطح أقراص الأكسيد الجرافيتي يمكن أن تبطئ بشكل كبير سرعة الهجرة الأيونية، مما يمنح الجهاز خصائص إيوانية واستشعار الأيونات. استغل الفريق البحثي الوظيفة الاستشعرية للجهاز لبناء مكتبات كيميائية تتضمن مختلف أنواع النكهات، وقاموا بتكييف شبكة حسابات الذاكرة العاملة على أساس وظائف الحساب العصبية للجهاز لمحاكاة نظام التذوق الاصطناعي. وقد أثبت النظام الجديد قدرته على التعرف بدقة على الأنواع الأربعة الأساسية من النكهات - الحامضة، المرّة، المالحة، والحلوة - بالإضافة إلى النكهات المعقدة مثل القهوة والكولا. من خلال هذا الإنجاز، أصبح بإمكان الفريق تحقيق وظيفتين - الاستشعار والحساب - في نفس الجهاز ضمن بيئة فسيولوجية، وهو ما يشكل خطوة رئيسية نحو تطوير الذكاء الاصطناعي المتكامل في البيئات السائلة. هذا العمل نُشر في مجلة "المؤسسة الوطنية الأمريكية للعلوم" (PNAS)، وتضمن تقريرًا مفصلًا في مجلة "الطبيعة" (Nature). وقد تم تمويل هذه الأبحاث من قبل صندوق العلوم الوطنية الصيني وصندوق العلوم الطبيعي في مقاطعة شاندونغ وغيرها من المؤسسات.