'電子舌'作為人工情感智慧的可能首要一步
由 Jamie Oberdick 發表為賓州州立大學研究
可以賦予人工智慧（AI）饑餓嗎？能夠對某些食物產生口感嗎？雖然現在還不行，但賓州州立大學的一個團隊正在開發一種新穎的電子舌，仿效我們的味覺如何在選擇食物時同時根據需求和意願產生影響，為 AI 提供了一個可能的藍圖，使得它能更像人類一樣處理訊息。
人類行為是復雜的，是我們生理需求和心理渴望之間的模糊妥協和互動。儘管人工智慧近年來取得了很大的進展，但 AI 系統並未納入人類情感智慧的心理方面。舉例來說情感智慧在 AI 中很少被考慮。
"我們的工作的主要焦點是如何將情感智慧引入 AI 中，" 賓州州立大學的工程科學與力學副教授 Saptarshi Das 說道，他也是這項研究的通訊作者。“情感是一個廣泛的領域，許多研究者研究心理學；然而對於計算機工程師來說數學模型和各種資料集對於設計是必不可少的。人類行為容易觀察，但難以測量，這使得在機器人中複製並使其具有情感智慧變得困難。當前還沒有真正的方法。”
Das 指出，我們的飲食習慣是情感智慧和身體生理與心理狀態之間互動的一個很好的例子。我們的食物選擇在很大程度上受到味覺過程的影響，即根據口味偏好來決定喫什麼。這與飢餓是不同的，飢餓是飲食的生理原因。
“如果你是一個非常幸運，可以選擇所有可能的食物，你會選擇你最喜歡的食物，” Das 說道。“你不會選擇非常苦的東西，而是更可能選擇甜食，對嗎？”
那些在大喫一頓午飯後仍然被下午職場派對上的一塊巧克力蛋糕所吸引的人都知道，一個人即使不餓，也可能會喫一些自己喜歡的東西。
“如果給你一個甜的食物，即使你的身體滿足了生理需求，你仍然會喫它，而不像如果有人給你一塊肉，” Das 說。“你的心理狀態仍然想要滿足，所以你會有喫甜食的衝動，即使不餓。”
儘管對於在腦內部評估饑餓感和食慾控制的神經電路和分子級機制仍有許多問題，但 Das 表示像是改善了大腦成像技術等進展提供了更多有關這些電路在味覺方面如何工作的訊息。人類舌頭上的味覺受體將化學資料轉化為電訊號。然後，這些訊號透過神經元傳送到大腦的味覺皮層，這是大腦中一個由神經元組成的複雜網路，它塑造了我們對味道的感知。
研究人員開發了一個簡化的仿生過程，其中包括用二維材料製成的電子“舌頭”和一個電子“味覺皮層”。這些人工味蕾由稱為化學電晶體的微小基於石墨烯的電子感測器組成，可以檢測氣體或化學物質分子。電路的其他部分使用了一種被稱為記憶電晶體的電晶體，該電晶體記住過去的訊號，該電晶體是由二硫化鉬製成的。這使得研究人員能夠設計一個將生理驅動的“飢餓神經元”、心理驅動的“食欲神經元”和“進食迴路”存取在一起的“電子味覺皮層”。
例如，檢測到鹽（氯化鈉）時，該裝置會感應到鈉離子，解釋了工程科學與力學博士生 Subir Ghosh 表示 "這意味著這個裝置可以'嘗到'鹽味，" Ghosh 說道。
這兩種不同的二維材料的特性相互補充，形成了人工味覺系統。賓州州立大學工程科學與力學研究助理 Andrew Pannone 說："我們使用了兩種不同的材料，因為石墨烯是一種出色的化學感測器，但對於電路和邏輯來說不是很好，而這對於模仿腦電路是必要的，"他是這項研究的合著者之一。"因此我們使用了二硫化鉬，這也是一種半導體。透過結合這些奈米材料，我們從每個材料的優勢中獲得了利益，從而創造出了模仿味覺系統的電路。"
這個過程足夠靈活，可以應用於甜、鹹、酸、苦和鮮味等五種主要味覺。Das 表示這樣的機器味覺系統有著很大的應用潛力，從根據情感智慧進行體重管理的 AI 定制飲食，到餐廳提供個性化的用餐選擇。該研究團隊的下一個目標是擴大電子舌的味覺範圍。
“我們正在設法製作石墨烯器件陣列，以模擬我們舌頭上約一萬個具有微妙差異的味覺受體，這使我們能夠區分味道的細微差異，” Das 說道。“我想到的例子是那些訓練自己的舌頭並成為葡萄酒品鑒師的人。也許在未來，我們可以有一個可以訓練成為更好的葡萄酒品鑒師的 AI 系統。”
另一個下一步是製造一個整合的味覺晶片，Ghosh 說："我們希望在一個晶片上製造舌頭部分和味覺電路，以進一步簡化它，" Ghosh 說道，"這將是我們未來研究的重點。"
此外研究人員表示他們希望將這種情感智慧味覺的概念應用於其他感官，如視覺、聽覺、觸覺和嗅覺情感智慧，以促進未來先進 AI 的發展。
"我們展示的電路非常簡單，我們希望增加這個系統的容量，探索其他味道，" Pannone 說道。"但除此之外，我們還希望引入其他感官，這將需要不同的模態，也許需要不同的材料和/或裝置。這些簡單的電路可以更精細地得到改進，使其更貼近人類行為。此外隨著對我們自己大腦執行方式的更深入理解，將使我們能夠使這項技術更加優秀。
