你是否曾怀疑冰箱里的那盒旧果汁还能喝吗？一个突破性的“电子舌头”可能为你解答。 这个系统利用人工智能（AI），在检测食品安全和新鲜度方面表现出色。研究人员在10月9日发表在《自然》杂志上的报告中分享了他们的发现，展示了AI如何促进决策过程。 为了创造这个人工舌头，科学家们使用了一种离子敏感场效应晶体管——一种能够感知化学离子的仪器。这种传感器收集液体中存在的离子数据，并将其转换为电信号，然后由计算机解释。 “我们正在开发一种人工舌头，但品尝各种食物的体验不仅仅涉及舌头本身，”宾夕法尼亚州立大学的工程师、研究共同作者Saptarshi Das解释道。“舌头有味觉受体，与不同的食物物质相互作用，并将信息传给味觉皮层——一种生物神经网络。” 在这个创新系统中，传感器作为舌头，而AI则充当味觉皮层，即负责味觉感知的大脑区域。团队将传感器连接到一个人工神经网络中，这是一种模仿人脑处理信息方式的机器学习框架，使其能够分析和解释传感器捕获的数据。 最初，Das及其团队为神经网络提供了多个参数来评估各种液体的酸度。利用这些参数，神经网络在确定酸度方面的准确率约为91%。当研究人员允许神经网络为酸度分析确立自己的参数时，准确率超过了95%。 接下来，他们对实际饮料进行了评估。电子舌头能够区分类似品牌的软饮料或咖啡混合物，判断牛奶是否被稀释，识别果汁是否变质，并检测水中有害的全氟和多氟烷基物质（PFAS）。 通过采用一种称为Shapley加性解释的方法，研究人员确定了神经网络认为其结论最重要的因素。根据研究团队称，这种方法有助于科学家理解神经网络的决策过程，这是AI研究中的一个关键问题。 “网络专注于数据中的更多细微特征——这些是我们人类经常难以表达的元素，”Das表示。“此外，通过全面考虑传感器的特性，神经网络减少了可能因日常变化而产生的差异。” 这种弥补变化的能力可以提高传感器在不同应用中的可靠性。神经网络的决策能力解决了目前在某些条件下限制离子敏感场效应晶体管可靠性的矛盾。 “我们发现我们可以接受不完美，”Das指出。“这就是自然的本质——它包含各种不完美，但仍能做出可靠的决策，就像我们的电子舌头一样。”