多种疾病都可能造成人们味觉的部分减退甚至完全丧失。不过，中国科学院国家纳米科学中心鄢勇团队的最新研究带来希望——一种融合了石墨烯衍生材料与机器学习技术的系统，已能够精准“感知”酸甜苦辣等味道。这项研究成果于日前发表在《美国国家科学院院刊》上，未来有望帮助神经系统疾病患者重拾失去的味觉。
仿生“类脑计算”是目前人工智能领域最核心的研究方向之一，模拟人体感官的感存算一体化系统是该方向最重要的研究课题。相比于目前广泛研究的视觉与触觉感知，仿生味觉感存算一体化系统在环境监测、食品安全、健康监测、疾病诊断以及味觉重构等方面将发挥独特功能。但与视觉与触觉不同，味觉感知不但涉及化学（生物）物质交换，器件工作往往要求液相生理环境，具有更为复杂的过程，实现其感存算一体极具挑战。
针对上述问题，研究团队基于层叠的氧化石墨烯薄膜开发了一种集传感与计算功能于一体、可在水相中工作的新型纳米离子器件。离子动力学表征与有限元理论模拟研究表明，氧化石墨烯片层中界面吸附—解吸附过程可显著迟滞离子的迁移速度，从而赋予该器件离子传感和忆阻特性。
研究团队利用该器件的传感功能构建了多种味型的化学样本库，并基于其神经形态计算功能构建了储备池计算网络以模拟人工味觉系统。该系统可以实现酸、苦、咸、甜四种基本味型以及咖啡、可乐等复杂风味的准确识别。
传统AI感官技术止步于视觉与触觉，味觉模拟却长期困于液相环境的生物复杂性。在生理环境下，该成果在同一器件中实现了传感与计算双功能。研究团队利用层状氧化石墨烯膜，在生理盐水中构建起动态离子通道，其价值在于其与生物神经接口的兼容性——电导信号可直接转化为神经脉冲。
