Các nhà khoa học vừa công bố phát minh đột phá: một loại “lưỡi nhân tạo” có khả năng mô phỏng hoạt động của các tế bào vị giác ở người. Theo bài viết trên tạp chí PNAS, công nghệ này hứa hẹn mở ra nhiều ứng dụng tiềm năng, từ kiểm tra an toàn thực phẩm tự động đến phát hiện sớm bệnh tật thông qua phân tích hóa học. Thậm chí, nó có thể được tích hợp vào các thiết bị thí nghiệm để phân tích các mẫu vật lỏng một cách hiệu quả. Đây được xem là một bước tiến quan trọng trong việc xây dựng các hệ thống trí tuệ nhân tạo (AI) có khả năng học hỏi tương tự như não bộ con người.
Điểm đặc biệt của chiếc lưỡi nhân tạo này nằm ở cấu tạo từ màng graphene oxide, một lớp carbon siêu mỏng đóng vai trò như bộ lọc phân tử đối với các hương vị khác nhau. Thay vì phân tách các hạt có kích thước lớn, lớp màng này có khả năng làm chậm quá trình di chuyển của các ion, cho phép thiết bị nhận biết và ghi nhớ các hương vị một cách chính xác.
Trong thử nghiệm, thiết bị đã chứng minh khả năng nhận biết bốn vị cơ bản: ngọt, chua, mặn, đắng với độ chính xác dao động từ 72,5% đến 87,5%. Đáng chú ý, độ chính xác còn tăng lên đến 96% khi thử nghiệm với các loại đồ uống phức tạp như cà phê và Coca-Cola. Các nhà nghiên cứu giải thích rằng, thành phần hỗn hợp phức tạp của các loại đồ uống này giúp hệ thống dễ dàng nhận biết hơn. Đây là lần đầu tiên các nhà khoa học thành công trong việc kết hợp cảm biến và xử lý thông tin trong cùng một hệ thống.
Trước đây, các hệ thống nếm thử thường xử lý toàn bộ thông tin trên máy tính. Tuy nhiên, hệ thống mới này thực hiện tất cả quá trình nhận biết và xử lý phần lớn dữ liệu ngay trong môi trường chất lỏng. Cách tiếp cận này mang lại độ chính xác cao hơn vì nó cho phép xử lý hương vị ở trạng thái ion tự nhiên thay vì phải biến đổi để phù hợp với các hệ thống xử lý khô. Để khắc phục nhược điểm của các bộ phận điện tử truyền thống trong môi trường lỏng, nhóm nghiên cứu đã tách biệt chức năng cảm nhận và xử lý. Hệ thống mới đã vượt qua giới hạn này bằng cách sử dụng màng graphene oxide, có khả năng phát hiện và xử lý phần lớn thông tin ngay cả khi ngâm trong chất lỏng.
Cơ chế hoạt động của lưỡi nhân tạo dựa trên việc hòa tan các hợp chất hóa học trong chất lỏng, sau đó phân hủy chúng thành các ion. Các ion này sẽ di chuyển qua một lớp carbon chuyên dụng, tạo ra các kênh cực nhỏ, mỏng hơn hàng nghìn lần so với sợi tóc người. Các kênh này tạo ra các mẫu riêng biệt, tương ứng với hương vị của hợp chất hóa học ban đầu. Hệ thống sau đó “học” về các mẫu này và nhận diện hương vị một cách chính xác hơn khi được sử dụng liên tục.
Một điểm sáng tạo quan trọng là cách nhóm nghiên cứu làm chậm quá trình di chuyển của các ion qua các kênh, chậm hơn 500 lần so với bình thường. Nhờ đó, hệ thống có thể “ghi nhớ” mỗi hương vị mà nó từng gặp trong thời gian lên đến 140 giây thay vì chỉ vài mili giây, tùy thuộc vào độ dày của lớp màng.
Công nghệ lưỡi nhân tạo hứa hẹn sẽ mang lại nhiều lợi ích thiết thực, bao gồm khả năng phát hiện sớm bệnh tật thông qua phân tích hương vị, xác định tác động của thuốc và hỗ trợ những người bị mất vị giác do rối loạn thần kinh hoặc đột quỵ. Ngoài ra, nó còn có thể cải thiện công tác kiểm tra an toàn thực phẩm, kiểm soát chất lượng trong sản xuất đồ uống và theo dõi nguồn cung cấp nước.
Tuy nhiên, Yong Yan, giáo sư hóa học tại Trung tâm Khoa học nano và Công nghệ Trung Quốc, một thành viên của nhóm nghiên cứu, thừa nhận rằng hệ thống hiện tại vẫn còn quá cồng kềnh để có thể ứng dụng rộng rãi trong thực tế. Ông cũng cho biết cần phải cải thiện độ nhạy của thiết bị. Nhóm nghiên cứu đang tập trung giải quyết các thách thức liên quan đến việc mở rộng quy mô sản xuất, nâng cao hiệu suất và tích hợp thêm các cảm biến cho sản phẩm.
Admin
Nguồn: VnExpress
