Các nhà khoa học Trung Quốc vừa công bố thành tựu khoa học nổi bật: hệ thống lưỡi nhân tạo đầu tiên trên thế giới có khả năng nhận biết hương vị trong chất lỏng giống như lưỡi người. Công trình này được đăng tải trên tạp chí Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) và được Live Science đưa tin ngày 11/8, thu hút sự quan tâm của cộng đồng nghiên cứu toàn cầu.
Nhóm nghiên cứu cho biết, lưỡi nhân tạo mô phỏng hoạt động của các chồi vị giác trên lưỡi người. Đây là bước tiến quan trọng trong việc phát triển các hệ thống tự động phục vụ kiểm tra an toàn thực phẩm, phân tích hóa học mẫu vật lỏng và thậm chí hỗ trợ phát hiện sớm một số bệnh thông qua phân tích hương vị. Lưỡi nhân tạo cũng được kỳ vọng có thể tích hợp vào các thiết bị phòng thí nghiệm, hướng tới hệ thống trí tuệ nhân tạo (AI) mô phỏng quá trình học tập và ghi nhớ của não bộ.
Thiết bị được chế tạo từ màng graphene oxide, loại carbon siêu mỏng có khả năng hoạt động như bộ lọc phân tử, giúp nhận biết hương vị mà không cần tách các hạt lớn. Lớp màng này làm chậm chuyển động của các ion trong chất lỏng, từ đó thiết bị có thể nhận biết và ghi nhớ các hương vị một cách chính xác.
Trong thí nghiệm, lưỡi nhân tạo nhận diện bốn hương vị cơ bản: ngọt, chua, mặn và đắng với độ chính xác từ 72,5% đến 87,5%. Đặc biệt, khi thử nghiệm với các đồ uống phức hợp như cà phê hoặc Coca-Cola, độ chính xác tăng lên tới 96%, nhờ thành phần hỗn hợp giúp hệ thống dễ phân biệt mẫu hóa học. Đây cũng là lần đầu tiên các nhà nghiên cứu kết hợp thành công cảm biến và xử lý thông tin ngay trong môi trường lỏng thay vì xử lý dữ liệu riêng biệt trên máy tính như các hệ thống nếm trước đây.
Khác với các hệ thống trước đây, nơi toàn bộ dữ liệu hương vị phải được xử lý bởi máy tính, lưỡi nhân tạo mới thực hiện phần lớn quá trình nhận biết và xử lý trực tiếp trong chất lỏng. Điều này giúp tăng độ chính xác vì các ion được giữ ở trạng thái tự nhiên, thay vì biến đổi để phù hợp với bộ xử lý khô. Các bộ phận điện tử truyền thống thường gặp trục trặc trong môi trường lỏng, nhưng màng graphene oxide đã giúp vượt qua giới hạn này, vừa cảm nhận vừa xử lý thông tin hiệu quả.
Cách thức hoạt động của lưỡi nhân tạo rất tinh vi. Hệ thống hòa tan hợp chất hóa học trong chất lỏng, phân hủy chúng thành ion. Các ion này đi qua những kênh cực nhỏ trên lớp carbon, mỏng hơn hàng nghìn lần so với sợi tóc người, tạo ra một "mẫu" riêng phản ánh hương vị ban đầu. Thiết bị tiếp tục học về mẫu này, giúp nhận diện chính xác hơn khi gặp lại cùng hương vị. Một điểm đột phá khác là tốc độ di chuyển của ion được giảm 500 lần so với bình thường, cho phép hệ thống "ghi nhớ" hương vị lên tới 140 giây, thay vì vài mili giây như các thiết bị cũ.
Ứng dụng của lưỡi nhân tạo rất đa dạng. Trong y học, công nghệ này có thể hỗ trợ phát hiện bệnh sớm, đánh giá tác động của thuốc và hỗ trợ những người mất vị giác do rối loạn thần kinh hoặc đột quỵ. Trong lĩnh vực thực phẩm, nó giúp kiểm tra an toàn, giám sát chất lượng sản xuất đồ uống và theo dõi nguồn nước, góp phần nâng cao tiêu chuẩn vệ sinh và an toàn.
Yong Yan, giáo sư hóa học tại Trung tâm Khoa học Nano và Công nghệ Trung Quốc, thành viên nhóm nghiên cứu, thừa nhận rằng hiện hệ thống vẫn còn quá cồng kềnh để áp dụng rộng rãi và cần cải thiện độ nhạy. Ông cho biết nhóm sẽ tiếp tục nghiên cứu mở rộng khả năng sản xuất, nâng cao hiệu suất và tích hợp thêm các loại cảm biến để hoàn thiện sản phẩm.
Thành tựu này đánh dấu bước tiến quan trọng trong nghiên cứu cảm nhận hương vị nhân tạo, mở ra triển vọng về các hệ thống AI có thể mô phỏng chức năng giác quan của con người trong môi trường thực nghiệm. Với khả năng nhận biết và ghi nhớ hương vị như lưỡi người, lưỡi nhân tạo của Trung Quốc không chỉ là công cụ phục vụ nghiên cứu khoa học mà còn hứa hẹn ứng dụng rộng rãi trong y học, công nghiệp thực phẩm và nhiều lĩnh vực khác.
