توسط : زبان گرافنی هوشمند؛ حسگر نوآورانه‌ای که طعم‌ها را مانند انسان می‌فهمد
محققان آکادمی علوم چین و دانشگاه فناوری شاندونگ با استفاده از گرافن اکسید، موفق به توسعه یک حسگر نوآورانه شدند که می‌تواند طعم‌ها را با دقتی نزدیک به حس چشایی انسان تشخیص دهد. این دستگاه پیشرفته نه تنها در محیط‌های مرطوب – شبیه به شرایط دهان انسان – به خوبی کار می‌کند، بلکه توانایی شناسایی طعم‌های جدید و ناشناخته را نیز دارد. این نوآوری نویدبخش تحولی بزرگ در حوزه‌های پزشکی، صنایع غذایی و فناوری‌های حسی است و می‌تواند به افرادی که حس چشایی خود را به دلایل مختلف از دست داده‌اند، کمک شایانی کند.
راز عملکرد زبان گرافنی چیست؟
این حسگر مبتنی بر چندین لایه گرافن اکسید است که در ساختاری نانویی و بسیار دقیق جای گرفته‌اند. گرافن اکسید به دلیل تغییر در هدایت الکتریکی‌اش هنگام تماس با ترکیبات شیمیایی مختلف، به‌راحتی قادر به تشخیص تفاوت طعم‌هاست. محققان برای آموزش این سیستم، حسگر را در معرض ۱۶۰ ماده شیمیایی مختلف قرار دادند و تغییرات الکتریکی را ثبت کردند. سپس با بهره‌گیری از الگوریتم‌های پیشرفته یادگیری ماشینی، یک «حافظه طعم» دیجیتال ساختند که عملکردی مشابه با نحوه تفسیر سیگنال‌های چشایی در مغز انسان دارد.
عملکرد دقیق و فراتر از پنج طعم اصلی
برای سال‌ها تصور می‌شد انسان تنها پنج طعم پایه شامل شیرین، شور، تلخ، ترش و اومامی را تشخیص می‌دهد. اما در سال ۲۰۲۳، طعم ششم یعنی آمونیوم کلرید نیز به این فهرست افزوده شد. سیستم گرافنی جدید که برای چهار طعم اصلی آموزش دیده است، در آزمایش‌ها با دقت ۹۸.۵ درصد طعم‌های آشنا را شناسایی کرد و حتی در برخورد با ۴۰ نمونه ناشناخته، دقتی بین ۷۵ تا ۹۰ درصد داشت. این فناوری قادر است طعم‌های پیچیده‌ای مانند قهوه و نوشابه را نیز با موفقیت تفکیک کند.
یکپارچگی منحصربه‌فرد؛ ادغام حسگر و پردازشگر در یک دستگاه
یکی از مشکلات سیستم‌های قبلی، جداسازی بخش حسگر از بخش پردازشگر بود که باعث کاهش دقت و افزایش خطا می‌شد. در این دستگاه نوین، حسگر و پردازشگر در قالب یک ساختار نانویی ترکیب شده‌اند که علاوه بر بهبود دقت، سرعت پاسخ‌دهی را نیز بالا می‌برد.
آینده روشن؛ کاربردهای گسترده و چالش‌های پیش‌رو
محققان معتقدند این فناوری در آینده نزدیک می‌تواند به افراد مبتلا به اختلالات چشایی ناشی از بیماری‌هایی مثل سکته مغزی، آلزایمر و پارکینسون کمک کند. با این حال، نمونه اولیه هنوز به دلیل اندازه بزرگ و مصرف بالای انرژی، برای استفاده تجاری آماده نیست و نیاز به بهینه‌سازی‌های بیشتر دارد.
علاوه بر کاربردهای پزشکی، این حسگر می‌تواند در کنترل کیفیت مواد غذایی، توسعه محصولات جدید و حتی صنایع رباتیک نقشی کلیدی ایفا کند. شرکت‌های بزرگ فعال در حوزه‌های فناوری پزشکی و صنایع غذایی قطعاً توجه ویژه‌ای به این دستاورد خواهند داشت.
ترکیب مواد فوق‌العاده‌ای مانند گرافن، فناوری‌های نانویی و هوش مصنوعی، آینده‌ای هیجان‌انگیز برای توسعه حواس مصنوعی و بهبود حس‌های انسانی نوید می‌دهد. شاید روزی برسد که ماشین‌ها نه تنها طعم‌ها را بهتر از انسان تشخیص دهند، بلکه بتوانند طعم‌های تازه و نوآورانه‌ای خلق کنند.
