宾州州立大学研发「电子舌头」，让AI更像人类 |CyberDaily

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先是味蕾传感器在AI

加上味蕾芯片

植入在人形机器人

简直难以想象...

宾夕法尼亚州立大学的研究人员最近开发出一种基于石墨烯的电子传感器，可以“尝出”不同的味道，如甜、咸等口味。该研究为构建更像人类、具备情感成分的人工智能提供了可能的设计思路。

人类的行为复杂多变，是生理需求和心理欲望的综合作用和交互结果。当前主流的人工智能系统还未能很好地将心理因素纳入考量，例如很少考虑融入情感智商。宾州州立大学工程科学与力学系的副教授Das指出，他们这项研究的核心在于探索如何将情感智商的要素融入人工智能系统设计当中。

我们的饮食习惯是一个很好的例子，它反映了情感智力与身体的生理和心理状态之间的相互作用。我们对食物的选择在很大程度上受味觉的影响，根据自己的口味偏好来决定吃什么，这不同于生理驱动的饥饿感。换言之，即使已经饱腹，人们仍然会因为心理上想要吃美味的食物而继续进食。

Das教授举了一个例子说明这个道理。他说，对于有幸可以选择各种食物的人来说，你会选择自己最喜欢的食物，不太会去选择非常苦的食物，而更倾向于选择甜一点的食物，是这样的吗?这说明任何人，即使刚吃了一顿饱饭，还是会因为看到一个切片的巧克力蛋糕而感到馋，仍想吃它。如果给你一块肉吃，你可能并不会有这样强烈的欲望，因为它无法满足你的心理需求。这说明，即使从生理上已经不饿了，人的心理状态仍希望得到满足，所以即使饱腹也还会想吃甜食。

尽管关于大脑中与饥饿感知和食欲控制相关的神经电路和分子机制还有许多未解之谜，但Das指出，改进的大脑成像技术为我们了解这些电路与味觉的关系提供了更多信息。

人类舌头上的味觉感受器可以将化学信息转化为电信号。这些电信号然后通过神经元传递到大脑的味觉皮层，这里复杂的神经元网络塑造了我们对味道的感知。研究人员开发了这一过程的简化仿生版本，包括一个“电子舌头”和一个由二维材料制成的“电子味觉皮层”。

这个“电子舌头”包含了微小的石墨烯化学传感器，可以检测气体或化学分子。电路的另一部分使用了硫化钼制成的记忆传导体，可以记录过去的信号。这样，研究人员设计出一个连接“饥饿神经元”、“食欲神经元”和“摄食电路”的仿生味觉系统。

例如，当检测到氯化钠时，设备可以“尝出”钠离子，也就是咸味。两种二维材料各有优势，互相补充。石墨烯擅长化学传感，而硫化钼适合电路和逻辑功能。研究团队表示，这种方法可以应用于所有五种基本味道。这样仿生的味觉系统具有广泛的应用前景，例如根据情感偏好为人工智能设计饮食以达到减肥目的，或者在餐厅提供个性化套餐推荐。

下一步，研究团队的目标是扩大这种“电子舌头”的味觉范围。他们正在制作石墨烯传感器阵列，来模拟人类舌头上约10000个稍有不同的味觉感受器，以识别味道的细微差异。正如专业的酒品鉴赏师通过训练可以提高自己的味觉敏感度一样，未来也许可以训练AI系统成为更出色的酒鉴专家。

另一个计划是制作集成的味觉芯片。Ghosh博士研究生表示，他们希望在一块芯片上集成味觉传感和电路部分，以进一步简化整个系统。这也是团队近期研究的重点方向。

除此之外，研究人员还设想，这种基于味觉的仿生情感智能模式，可以拓展到视觉、听觉、触觉和嗅觉等其他感官模拟，以推动未来人工智能的发展。

团队成员Pannone表示，他们目前的电路系统还非常简单，希望能增加容量来探索其他味道。但更重要的是，他们希望在此基础上引入其他感官模拟，这需要不同的材料和设备。通过不断优化这些简单电路，可以使其行为更加贴近人类。同时，随着我们对大脑工作原理的深入理解，也会带来这项技术的进一步改进。

因而，宾州州立大学基于石墨烯的“电子舌头”可视为一个初步的实验，将仿真“情感”带入人工智能系统设计，使其可以像人类那样在生理需求满足的基础上，依据个人口味偏好作出选择。这一研究开创了人工智能向“情感智能”发展的新方向，不仅可用于AI食谱设计等领域，更为未来打造像人类那样丰富的人工智能系统提供了宝贵的设计范本。