智東西（公眾號：zhidxcom）
編譯 | 夏舍予
編輯 | 云鵬
智東西6月(yue)24日消(xiao)息，根據外媒IEEE Spectrum報道，IBM研究(jiu)院開(kai)發了一種化學味覺感知工(gong)具——HyperTaste。該工(gong)具可以分析液體(ti)的化學成分，識別出不同液體(ti)的類型(xing)。
HyperTaste可(ke)以自動(dong)分(fen)析(xi)河(he)流的(de)水質(zhi)(zhi)，追(zhui)蹤環(huan)境的(de)變化如何影響浮游生物(wu)的(de)生長。除此之外，HyperTaste還(huan)可(ke)以用來分(fen)辨液體來源(yuan)、實施質(zhi)(zhi)量檢(jian)測(ce)、識別假冒品牌。
一、模仿人類味覺，讓機器發揮味蕾的作用
帕(pa)特(te)里克·魯奇（PatrickRuch）是IBM研(yan)(yan)究院的(de)(de)研(yan)(yan)究人(ren)員，也是發表HyperTaste原(yuan)理論文的(de)(de)作者之(zhi)一。他(ta)表示：“HyperTaste的(de)(de)靈感(gan)來源于(yu)人(ren)工智(zhi)能(neng)機器的(de)(de)研(yan)(yan)發原(yuan)理，機器的(de)(de)圖(tu)像識別系統(tong)(tong)模仿(fang)了人(ren)類(lei)的(de)(de)視覺，智(zhi)能(neng)語音系統(tong)(tong)模仿(fang)了人(ren)類(lei)的(de)(de)聽覺。”于(yu)是，魯奇團(tuan)隊(dui)想通過技術模仿(fang)人(ren)類(lei)的(de)(de)味(wei)覺，用一系列傳感(gan)器代(dai)替人(ren)類(lei)舌頭的(de)(de)數千個味(wei)蕾分辨(bian)味(wei)道。
HyperTaste有(you)一(yi)個包含16個導(dao)電聚合物傳感(gan)器的組件。浸入溶液(ye)時(shi)，這些傳感(gan)器的電壓會發(fa)生(sheng)改變。帕特里克(ke)·魯奇說(shuo)：“如果把測(ce)試液(ye)體當成(cheng)電解液(ye)，這就與電池的工作原理很類似(si)。”
▲HyperTaste（白色設備）正(zheng)從假酒和水中分辨出(chu)真正(zheng)的杜(du)松子酒
二、降低成本，讓液體識別技術走出實驗室
HyperTaste于(yu)2019年(nian)首次(ci)發布(bu)。在項(xiang)目早(zao)期，它只能(neng)用于(yu)識別幾種特(te)(te)定(ding)的(de)液體，它只能(neng)依靠人(ren)工(gong)手(shou)動(dong)將(jiang)傳感器陣(zhen)列多次(ci)浸入不(bu)同的(de)液體中(zhong)，以(yi)(yi)此來收集反(fan)饋數據。后來，帕(pa)特(te)(te)里克(ke)·魯奇(qi)及(ji)其(qi)團隊使用安(an)裝了傳感器的(de)機器人(ren)進行自(zi)動(dong)采樣(yang)，可(ke)以(yi)(yi)維持24小時不(bu)間(jian)斷的(de)持續采樣(yang)工(gong)作。現在，HyperTaste可(ke)以(yi)(yi)用于(yu)分析更復雜的(de)液體。
HyperTaste的(de)傳感(gan)器陣列浸入液(ye)(ye)體后(hou)，會產生一(yi)系列該液(ye)(ye)體獨有的(de)電(dian)壓(ya)信(xin)(xin)號。這(zhe)些(xie)(xie)電(dian)壓(ya)信(xin)(xin)號就像這(zhe)個液(ye)(ye)體獨特的(de)身份ID，所(suo)以(yi)也被稱(cheng)為化學(xue)指紋(wen)(wen)（chemical fingerprint）。應(ying)用(yong)程序(xu)采(cai)集(ji)這(zhe)些(xie)(xie)化學(xue)指紋(wen)(wen)后(hou)會將它們傳輸到云服務(wu)器，然后(hou)云服務(wu)器里的(de)機(ji)器學(xue)習模型會把(ba)這(zhe)些(xie)(xie)指紋(wen)(wen)信(xin)(xin)息(xi)與已知液(ye)(ye)體數據庫進(jin)行(xing)對比。一(yi)兩分鐘之內，液(ye)(ye)體的(de)類型或性質的(de)識(shi)別結果就可以(yi)顯示在應(ying)用(yong)程序(xu)上。
帕(pa)特(te)里克(ke)·魯奇說：“這樣(yang)不僅節省(sheng)了時間和成本，還(huan)加(jia)快了液體識別的(de)(de)測(ce)試(shi)過(guo)程(cheng)。而且還(huan)降(jiang)低了對測(ce)試(shi)環境(jing)的(de)(de)要求，讓(rang)這種測(ce)試(shi)可以(yi)在(zai)實驗(yan)室(shi)外進行。”
HyperTaste的(de)操作和(he)原理看似簡單，實現起來(lai)卻并不(bu)容(rong)易(yi)。想達到(dao)預期功能，需(xu)要不(bu)同領域(yu)的(de)專(zhuan)家(jia)跨(kua)界合作。HyperTaste的(de)開發團隊由電化(hua)學(xue)家(jia)、材料學(xue)家(jia)、電氣工程(cheng)師和(he)軟件工程(cheng)師組(zu)(zu)(zu)成，他們分別負責HyperTaste的(de)傳感(gan)原理、硬件組(zu)(zu)(zu)裝、科學(xue)數據部署等不(bu)同部分。帕(pa)特里克(ke)·魯奇說：“我(wo)們必須在團隊中整合所有(you)功能，并且(qie)找到(dao)一種(zhong)通(tong)用(yong)語(yu)言，讓這些不(bu)同組(zu)(zu)(zu)件之間的(de)接口(kou)和(he)交接點相互匹配(pei)。”
三、Hyper Taste有助IBM加速開發新材料
目前HyperTaste工(gong)具(ju)的(de)(de)應用范圍主要(yao)分(fen)為(wei)四(si)個部分(fen)：驗(yan)證液體來源、識別假冒產品；實(shi)施質(zhi)量(liang)控(kong)制，確(que)保飲料質(zhi)量(liang)的(de)(de)一致性；測試新的(de)(de)飲料，開發不同的(de)(de)口味和配(pei)方；檢測假酒。
除此(ci)之外(wai)，無(wu)人(ren)駕駛船(chuan)五月(yue)花號上也搭載了電(dian)子舌頭(tou)HyperTaste。帕(pa)特里克·魯奇表示，通(tong)過分(fen)(fen)析HyperTaste在航(hang)行過程中記(ji)錄的數據(ju)，可以表明HyperTaste能夠長期(qi)自主檢測(ce)海(hai)洋(yang)的化學(xue)成分(fen)(fen)，這(zhe)或許有助改善全球海(hai)洋(yang)酸化問題。
帕特里克·魯(lu)奇說：“HyperTaste工具可(ke)(ke)以對測(ce)量數據(ju)作出輔助(zhu)解(jie)釋(shi)(shi)，這(zhe)(zhe)對于(yu)未來的實驗室(shi)研(yan)究很有幫助(zhu)。如(ru)果機(ji)器可(ke)(ke)以解(jie)釋(shi)(shi)測(ce)量液體的數據(ju)結果，那么機(ji)器人就有可(ke)(ke)能在實驗室(shi)里自主合(he)成化合(he)物。”而這(zhe)(zhe)種合(he)成化合(he)物可(ke)(ke)以構成新材料，加(jia)速IBM關于(yu)新材料的研(yan)發。
結語：降低液體識別成本，Hyper Taste應用領域廣闊
機器學習(xi)模仿人(ren)類味(wei)覺的(de)方式為HyperTaste帶(dai)來(lai)靈感，這個(ge)工具(ju)可(ke)以根據獨特的(de)化學指紋識別不(bu)同的(de)液體。HyperTaste降低(di)了液體識別技術的(de)成(cheng)本，不(bu)用(yong)復雜的(de)實驗室設備(bei)，人(ren)們可(ke)以在(zai)智能應用(yong)上輕松(song)查看(kan)檢(jian)測結果。
Hypertaste可(ke)以(yi)在各種行(xing)業(ye)中(zhong)發揮作用，例如食(shi)品(pin)、飲料、醫療保健和制藥行(xing)業(ye)。它可(ke)以(yi)識別出假(jia)冒品(pin)牌，對這(zhe)些行(xing)業(ye)里的(de)產品(pin)進(jin)行(xing)質(zhi)量檢測(ce)。
雖然Hypertaste可(ke)以借助一系(xi)列傳感器達到(dao)識別液體(ti)類型的(de)(de)目(mu)的(de)(de)，但是距(ju)離人類的(de)(de)味覺系(xi)統還相差得(de)很遠。人工智能技術發展的(de)(de)重點就是讓機器的(de)(de)所有功能都(dou)盡可(ke)能向(xiang)人類逼近，從這個角度而(er)言，Hypertaste還有很長的(de)(de)路(lu)要走。
來源：IEEE Spectrum
