Lần đầu tiên các nhà khoa học
Trung Quốc phát triển hệ thống lưỡi nhân tạo có khả năng nhận biết hương vị
trong môi trường lỏng giống như lưỡi thật.
Lưỡi nhân tạo có thể giúp nhà
nghiên cứu cải thiện kiểm tra an toàn thực phẩm. Ảnh: New Food Magazine
Live Science hôm 11/8
đưa tin lưỡi nhân tạo đầu tiên được mô phỏng theo hoạt động của chồi vị giác ở
người. Trong bài báo đăng trên tạp chí PNAS, nhóm nghiên cứu cho biết thành tựu
này có thể giúp chế tạo hệ thống tự động về an toàn thực phẩm và phát hiện sớm
bệnh thông qua phân tích hóa học. Lưỡi nhân tạo cũng có thể tích hợp vào thiết
bị phòng thí nghiệm để phân tích hóa học mẫu vật lỏng. Đây là bước tiến hướng tới
hệ thống AI mô phỏng quá trình học tập của não bộ.
Lưỡi nhân tạo làm từ màng
graphene oxide, những tấm carbon siêu mỏng đóng vai trò như bộ lọc phân tử đối
với các hương vị. Thay vì phân tách hạt lớn, lớp màng làm chậm chuyển động của
ion, cho phép nhận biết và ghi nhớ hương vị đưa vào thiết bị.
Trong nghiên cứu mới, thiết bị nhận
biết được 4 hương vị cơ bản là ngọt, chua, mặn, đắng với độ chính xác từ
72,5-87,5% và tăng lên 96% đối với đồ uống như cà phê và Coca-Cola. Độ chính
xác cao hơn là do thành phần hỗn hợp đồ uống phức tạp, giúp hệ thống nhận biết
dễ dàng hơn. Nghiên cứu này đánh dấu lần đầu tiên các nhà nghiên cứu kết hợp
thành công cảm biến và xử lý thông tin trong một hệ thống.
Các hệ thống nếm trước đây xử lý
tất cả thông tin trên máy tính, nhưng nay thực hiện tất cả quá trình nhận biết
và xử lý một phần lớn dữ liệu trong môi trường lỏng. Cách tiếp cận này mang lại
độ chính xác cao hơn thông qua cho phép xử lý hương vị ở trạng thái ion tự
nhiên thay vì biến đổi để phù hợp với hệ thống xử lý khô. Do các bộ phận điện tử
truyền thống trục trặc trong môi trường lỏng, nhóm nghiên cứu phải tách riêng
chức năng cảm nhận và xử lý. Hệ thống mới vượt qua giới hạn đó bằng cách sử dụng
màng graphene oxide có thể phát hiện và tiến hành xử lý phần lớn thông tin khi
ngâm trong chất lỏng.
Lưỡi nhân tạo hoạt động bằng cách
hòa tan hợp chất hóa học trong chất lỏng, sau đó phân hủy thành ion. Các ion đi
qua lớp carbon chuyên dụng tạo ra những kênh cực nhỏ, mỏng hơn hàng nghìn lần
so với sợi tóc người, cho phép chúng tạo ra mẫu riêng báo hiệu hương vị của hợp
chất hóa học ban đầu. Hệ thống sau đó 'học' về mẫu này và nhận diện hương vị
chính xác hơn khi sử dụng liên tục.
Một sáng tạo quan trọng nằm ở
cách nhóm nhà nghiên cứu làm chuyển động 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 lâu tới 140 giây thay vì vài mili giây, tùy theo độ dày lớp màng.
Công nghệ lưỡi nhân tạo có thể
giúp phát hiện bệnh sớm thông qua phân tích hương vị, xác định tác động của thuốc
và hỗ trợ người mất vị giác do rối loạn thần kinh hoặc đột quỵ. Lưỡi nhân tạo
cũng có thể giúp cải thiện kiểm tra an toàn thực phẩm, kiểm soát chất lượng
trong sản xuất đồ uống và theo dõi nguồn cung cấp nước.
Yong Yan, giáo sư hóa học ở Trung
tâm Khoa học nano và Công nghệ Trung Quốc, thành viên nhóm nghiên cứu, thừa nhận
hệ thống vẫn quá cồng kềnh cho ứng dụng thực tế, đồng thời cần cải thiện độ nhạy.
Nhóm sẽ tiếp tục giải quyết thách thức về mở rộng sản xuất, cải thiện hiệu suất
và tích hợp thêm cảm biến cho sản phẩm.
Theo: https://vnexpress.net/