近日，中國科學(xué)院國家納米科學(xué)中心鄢勇團(tuán)隊(duì)在基于離子型神經(jīng)形態(tài)器件構(gòu)筑智能味覺系統(tǒng)方面取得進(jìn)展。

當(dāng)前，仿生“類腦計(jì)算”是人工智能領(lǐng)域的核心研究方向之一，模擬人體感官的感存算一體化系統(tǒng)是該方向的重要研究課題之一。相比于視覺與觸覺感知，仿生味覺感存算一體化系統(tǒng)在環(huán)境監(jiān)測、食品安全、健康監(jiān)測、疾病診斷以及味覺重構(gòu)等方面將發(fā)揮獨(dú)特功能。與視覺和觸覺不同，味覺感知涉及化學(xué)（生物）物質(zhì)交換，器件工作往往要求液相生理環(huán)境，具有更復(fù)雜的過程。因此，實(shí)現(xiàn)仿生味覺感存算一體極具挑戰(zhàn)。

該研究基于層疊的氧化石墨烯薄膜，開發(fā)出集傳感與計(jì)算功能于一體、可在水相中工作的新型納米離子器件。離子動力學(xué)表征與有限元理論模擬研究顯示，氧化石墨烯片層中界面吸附-解吸附過程可顯著遲滯離子的遷移速度，從而賦予該器件離子傳感和憶阻特性。研究利用這一器件的傳感功能構(gòu)建了多種味型的化學(xué)樣本庫，并基于其神經(jīng)形態(tài)計(jì)算功能構(gòu)建了儲備池計(jì)算網(wǎng)絡(luò)以模擬人工味覺系統(tǒng)。該系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)酸、苦、咸、甜四種基本味型以及咖啡、可樂等復(fù)雜風(fēng)味的準(zhǔn)確識別。

在生理環(huán)境下，該成果在同一器件中實(shí)現(xiàn)了傳感與計(jì)算雙功能，為液體環(huán)境中感存算一體的智能味覺的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。

相關(guān)研究成果發(fā)表在《美國國家科學(xué)院院刊》（PNAS）上。同時，《自然》（Nature）作了專題報(bào)道。研究工作得到國家自然科學(xué)基金和山東省自然科學(xué)基金等的支持。