相信很多大家對(duì)科學(xué)家們打造了一種由 AI 驅(qū)動(dòng)的「電子舌頭」還不知道吧，今天菲菲就帶你們一起去了解一下~.~！

10 月 20 日消息：你是否曾好奇冰箱深處那盒放了很久的果汁是否還能安全飲用？一種新的「電子舌頭」可以為你解答。

這一由人工智能（AI）驅(qū)動(dòng)的系統(tǒng)能夠檢測(cè)食品的安全性和新鮮度問(wèn)題。研究人員在 10 月 9 日發(fā)表在《自然》雜志上的報(bào)告中指出，這一系統(tǒng)還展示了 AI 如何進(jìn)行決策的過(guò)程。

為了制造這種「電子舌頭」，研究人員使用了離子敏感場(chǎng)效應(yīng)晶體管——一種能夠檢測(cè)化學(xué)離子的裝置。該傳感器收集液體中的離子信息，并將其轉(zhuǎn)化為計(jì)算機(jī)可以解釋的電信號(hào)。

「我們正在研發(fā)一種人工舌頭，但我們體驗(yàn)不同食物的過(guò)程不僅依賴于舌頭本身，」該研究的合著者、賓夕法尼亞州立大學(xué)的工程師 Saptarshi Das 在一份聲明中說(shuō)道?！肝覀冇猩囝^，舌頭由與食物成分相互作用的味覺(jué)受體組成，并將信息傳遞給味覺(jué)皮層——大腦中的一個(gè)生物神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)?！?/p>

在這個(gè)新系統(tǒng)中，傳感器充當(dāng)舌頭的角色，而 AI 則扮演味覺(jué)皮層的功能，負(fù)責(zé)感知味覺(jué)的大腦區(qū)域。研究團(tuán)隊(duì)將傳感器與一個(gè)人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)相連接，利用這個(gè)模仿人腦信息處理方式的機(jī)器學(xué)習(xí)程序，處理和解釋傳感器收集的數(shù)據(jù)。

最初，Das 和他的同事為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)提供了一些分析某種液體酸度的參數(shù)。通過(guò)這些參數(shù)，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的酸度判定準(zhǔn)確率達(dá)到了 91%。當(dāng)他們?cè)试S神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)自行設(shè)定酸度分析參數(shù)時(shí)，準(zhǔn)確率提高到了 95% 以上。

隨后，他們用實(shí)際飲料對(duì)這一「舌頭」進(jìn)行了測(cè)試。結(jié)果表明，該系統(tǒng)可以區(qū)分類似的軟飲料或咖啡混合物，判斷牛奶是否被稀釋，識(shí)別果汁是否變質(zhì)，并檢測(cè)水中的全氟和多氟烷基物質(zhì)（PFAS）。

通過(guò)一種名為 Shapley 加法解釋的分析方法，研究人員能夠確定神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在得出結(jié)論時(shí)認(rèn)為最重要的參數(shù)。這種方法有助于科學(xué)家理解神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)如何做出決策，這是 AI 研究中的一個(gè)尚未解決的問(wèn)題。

「我們發(fā)現(xiàn)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)能夠在數(shù)據(jù)中識(shí)別出一些我們?nèi)祟愲y以明確定義的微妙特征，」Das 在聲明中表示?！赣捎谏窠?jīng)網(wǎng)絡(luò)能夠整體考慮傳感器的特性，它能夠減輕日常可能出現(xiàn)的變化。」

這種應(yīng)對(duì)變化的能力有助于提高傳感器在其他應(yīng)用中的可靠性。通過(guò)其決策過(guò)程，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)能夠處理目前導(dǎo)致離子敏感場(chǎng)效應(yīng)晶體管在某些情況下不穩(wěn)定的變化。

「我們發(fā)現(xiàn)，即使面對(duì)不完美的情況，我們依然能夠接受并作出決策，」Das 在聲明中說(shuō)?！高@就是自然界的本質(zhì)——充滿了不完美，但仍然能夠做出穩(wěn)健的決策，就像我們的電子舌頭一樣?！?/p>

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