لسان اصطناعي يحاكي حاسة التذوق البشرية بدقة مذهلة باستخدام الجرافين والذكاء الاصطناعي

هل تخيلت يوماً أن يتمكن جهاز من تذوق نكهات الطعام بدقة قريبة من قدرة الإنسان؟ يبدو أن هذا الخيال قد أصبح واقعاً مع تطوّر حديث يجمع بين تقنية الجرافين وأحدث تقنيات الذكاء الاصطناعي، ليقدم للعالم أول لسان إلكتروني قادر على استشعار النكهات التقليدية والمعقدة كما لم يحدث من قبل.

في خطوة علمية جريئة، تمكّن فريق من الباحثين من تصنيع جهاز فريد يعتمد على الجرافين أوكسيد ومبادئ النانو، ويتميز بقدرته على تمييز النكهات في البيئات الرطبة تماماً كما يحدث داخل فم الإنسان. والسؤال الذي يتبادر للذهن هنا: كيف يعمل هذا الجهاز ولماذا يعتبر إنجازه مختلفاً عما سبقه من تقنيات التذوق الاصطناعية؟

هناك الكثير من أجهزة التذوق الاصطناعي التقليدية، لكنها غالباً ما كانت تعاني من ضعف التناغم بين عنصر الاستشعار والمعالجة. أما الابتكار الجديد فجمع بين الاستشعار والمعالجة في بنية واحدة مدمجة، وهو ما منحه دقة غير مسبوقة وسرعة أكبر في تصنيف النكهات. يعتمد هذا الجهاز على بنية نانوية مبنية بالكامل من طبقات الجرافين أوكسيد، وهي مادة معروفة باستجابتها الكبيرة للتغيرات الكيميائية وقدرتها الفائقة على توصيل الكهرباء.

وهذا التمازج بين الجرافين والذكاء الاصطناعي أتاح للعلماء تدريب الجهاز على 160 مركباً كيميائياً يشكّلون الأساس لمذاقات شائعة مثل الحلاوة والحموضة والمرارة والملوحة. وقد أُدخلت البيانات المستشعرة إلى خوارزميات للتعلّم الآلي، لتتعلم كيف تتغير السلوكيات الكهربائية للجهاز تحت تأثير كل نكهة. هذا الأسلوب في البرمجة يشبه إلى حد كبير طريقة دماغ الإنسان في معالجة الإشارات القادمة من براعم التذوق.

وبربط هذا مع المساعي السابقة لعزل واستخدام الجرافين، نجد أن التقدم الحالي يستفيد من الخصائص الكهربائية والكيميائية الفريدة لهذا المركب الذي صنع ثورة علمية منذ اكتشافه في مطلع هذا القرن.

يعزز تميز هذا اللسان الاصطناعي الجديد القدرة على تقليد حاسة التذوق البشرية بشكل حقيقي، إذ تمكّن من التعرف على النكهات الأربعة الأساسية بدقة تقترب من 98.5٪، كما أثبت كفاءة مقبولة عند مواجهة نكهات جديدة لم يدرّب عليها من قبل، حيث تراوحت نسبة دقته بين 75% و90%.

ومن اللافت للنظر أن هذا الجهاز حاول أيضاً اختبار نفسه أمام تركيبات معقدة من النكهات، مثل تلك الموجودة في القهوة والمشروبات الغازية، ما فتح له آفاقاً لتقليد أعمق وأشمل للحاسة الطبيعية. ويبرهن هذا التطور على قدرة الذكاء الاصطناعي، مدعوماً بالتقنيات النانوية، على معالجة المعلومات الحسية في بيئة حقيقية شديدة الرطوبة والتعقيد مثل بيئة الفم البشري.

وهنا يمكن الانتقال إلى جانب عملي ملموس: إمكانية تطبيق هذا اللسان الإلكتروني في مجالات الرعاية الطبية أو حتى الصناعات الغذائية. فإذا أمعنا النظر في مشروعات إعادة الإحساس بالطعم لمن فقده بسبب الجلطات أو أمراض تنكسية أو عدوى فيروسية، فسندرك قيمة هكذا اختراع في تغيير حياة الكثيرين.

وبالانتقال من قدرات وحساسيات هذا الجهاز، تبرز أمامه الكثير من التحديات قبل وصوله إلى أيدي المستهلكين أو مقدمي الخدمات الطبية. من أبرز هذه التحديات ضرورة تصغير حجم الجهاز وتقليل استهلاكه للطاقة ليكون عملياً وسهل الدمج في تطبيقات عديدة.

كذلك، فإن هناك تطلعات لاستخدام هذا اللسان الذكي في عمليات مراقبة الجودة بقطاع الأغذية وتحسين معايير سلامة الأغذية وحتى تمكين الروبوتات الصناعية من التعرف على النكهات بشكل ذكي. بهذه الطريقة، يرسّخ الجهاز أهمية التكامل بين النانو تكنولوجي والتعلم الآلي بوصفه حجر الأساس في ابتكار تقنيات استشعار متطوّرة.

ومما يوثّق مكانة هذا الإنجاز العلمي نشر تفاصيله في إحدى الدوريات العلمية المرموقة، ليضفي بذلك مصداقية وأملاً واسع النطاق بتحويله لأداة عملية مستقبلاً.

ختاماً، يسلط هذا التطور الضوء على الإمكانيات غير المحدودة التي يمنحها الجمع بين الجرافين وتعلم الآلة، خاصة عندما يتم توضيح المصطلحات التي رددناها مثل النانو تكنولوجي، التنغيم الذكي، والذكاء الاصطناعي في سياق سهل. ولعلنا بتحسين ربط بعض الفقرات بجملة توضيحية حول تطبيقات الحياة الواقعية، أو بتضييق التركيز على خصائص التوصيل الكهربائي للجرافين، نستطيع أن نقدم المقال في صورة أدق وأكثر قرباً من انتظارات القارئ الشغوف بكل جديد في تقنية الإحساس الاصطناعي.