Может ли искусственный интеллект (ИИ) проголодаться? Развить вкус к определенным продуктам? Пока нет, но команда исследователей из университета Пенсильвании разрабатывает новый электронный язык, который имитирует то, как вкус влияет на то, что мы едим, исходя как из потребностей, так и из пожеланий, обеспечивая возможный план для искусственного интеллекта, который обрабатывает информацию больше как человек.

Человеческое поведение — это сложный процесс, туманный компромисс и взаимодействие между нашими физиологическими потребностями и психологическими побуждениями. В то время как искусственный интеллект за последние годы добился больших успехов, системы искусственного интеллекта не учитывают психологическую сторону нашего человеческого интеллекта. Например, эмоциональный интеллект редко рассматривается как часть искусственного интеллекта.

«Основным направлением нашей работы было то, как мы могли бы привнести эмоциональную часть интеллекта в искусственный интеллект», — сказал Саптарши Дас, доцент кафедры инженерных наук и механики в Пенсильванском университете и автор-корреспондент исследования, опубликованного недавно в Nature Communications.

«Эмоции — это широкая область, и многие исследователи изучают психологию; однако для компьютерных инженеров математические модели и разнообразные наборы данных необходимы для целей проектирования. Поведение человека легко наблюдать, но трудно измерить, и это затрудняет его воспроизведение в роботе и делает его эмоционально интеллектуальным. Прямо сейчас нет реального способа сделать это».

Дас отметил, что наши привычки в еде являются хорошим примером эмоционального интеллекта и взаимодействия между физиологическим и психологическим состоянием организма. На то, что мы едим, в значительной степени влияет процесс дегустации, который относится к тому, как наше чувство вкуса помогает нам решать, что употреблять, исходя из вкусовых предпочтений. Это отличается от чувства голода, физиологической причины приема пищи.

«Если вам повезло, что у вас есть все возможные варианты питания, вы выберете те продукты, которые вам больше всего нравятся», — сказал Дас. «Вы же не собираетесь выбирать что-то очень горькое, но, скорее всего, попробуете что-нибудь послаще, верно?»

Любой, кто чувствовал себя сытым после плотного обеда и все еще испытывал искушение съесть кусочек шоколадного торта на вечеринке на рабочем месте, знает, что человек может съесть то, что ему нравится, даже когда не голоден.

«Если вам дают сладкую пищу, вы съедите ее, несмотря на то, что ваше физиологическое состояние удовлетворено, в отличие от того, если бы кто-то дал вам, скажем, кусок мяса», — сказал Дас. «Ваше психологическое состояние все еще требует удовлетворения, поэтому у вас будет желание съесть сладости, даже когда вы не голодны».

По словам Дас, хотя все еще остается много вопросов относительно нейронных цепей и механизмов молекулярного уровня в мозге, которые лежат в основе восприятия голода и контроля аппетита, такие достижения, как улучшенная визуализация мозга, позволили получить больше информации о том, как эти цепи работают в отношении вкуса.

Вкусовые рецепторы на человеческом языке преобразуют химические данные в электрические импульсы. Затем эти импульсы передаются через нейроны во вкусовую кору головного мозга, где кортикальные цепи, сложная сеть нейронов в головном мозге, формируют наше восприятие вкуса. Исследователи разработали упрощенную биомиметическую версию этого процесса, включающую электронный «язык» и электронную «вкусовую кору головного мозга», изготовленные из двумерных материалов толщиной от одного до нескольких атомов.

Искусственные вкусовые рецепторы состоят из крошечных электронных датчиков на основе графена, называемых хемитранзисторами, которые могут обнаруживать газ или химические молекулы. Другая часть схемы использует мемтранзисторы, которые представляют собой транзисторы, запоминающие прошлые сигналы, изготовленные из дисульфида молибдена. Это позволило исследователям сконструировать «электронную вкусовую кору», которая соединяет физиологический «нейрон голода», управляемый психологией «нейрон аппетита» и «схему питания».
Субир Гхош, докторант в области инженерных наук и механики, слева, и Эндрю Панноне, аспирант-исследователь в области инженерных наук и механики, за работой в лаборатории научного комплекса «Миллениум» в кампусе университетского парка штата Пенсильвания. Фото: Исследовательская лаборатория Das/Пенсильванский государственный университет

Например, при обнаружении соли или хлорида натрия устройство распознает ионы натрия, объяснил Субир Гош, докторант в области инженерных наук и механики и соавтор исследования.

«Это означает, что устройство может «пробовать» соль на вкус», — сказал Гхош.

Свойства двух различных двумерных материалов дополняют друг друга при формировании искусственной вкусовой системы.

«Мы использовали два отдельных материала, потому что, хотя графен является отличным химическим сенсором, он не подходит для схем и логики, которые необходимы для имитации мозговых цепей», — сказал Эндрю Панноне, аспирант-исследователь в области инженерных наук и механики и соавтор исследования. «По этой причине мы использовали дисульфид молибдена, который также является полупроводником. Объединив эти наноматериалы, мы воспользовались преимуществами каждого из них, чтобы создать схему, имитирующую вкусовую систему».

Этот процесс достаточно универсален, чтобы его можно было применять ко всем пяти основным вкусовым профилям: сладкому, соленому, кислому, горькому и умами. По словам Дас, такая роботизированная вкусовая система имеет многообещающие потенциальные применения, начиная от разработанных искусственным интеллектом диет, основанных на эмоциональном интеллекте, для снижения веса и заканчивая персонализированными предложениями блюд в ресторанах. Предстоящая цель исследовательской группы — расширить вкусовую гамму электронного языка.

«Мы пытаемся создать массивы графеновых устройств, имитирующих около 10 000 вкусовых рецепторов, которые есть у нас на языке, каждый из которых немного отличается от других, что позволяет нам различать тонкие различия во вкусах», — сказал Дас. «Пример, о котором я думаю, — это люди, которые тренируют свой язык и становятся дегустаторами вин. Возможно, в будущем у нас появится система искусственного интеллекта, которую вы сможете обучить, чтобы стать еще лучшим дегустатором вин».

Следующим дополнительным шагом является создание встроенного вкусового чипа.

«Мы хотим изготовить как язычковую часть, так и вкусовую схему в одном чипе, чтобы еще больше упростить процесс», — сказал Гхош. «Это будет нашим основным направлением исследований в ближайшем будущем».

После этого исследователи заявили, что они представляют себе эту концепцию вкусового эмоционального интеллекта в системе искусственного интеллекта, транслируемой на другие органы чувств, такие как визуальный, звуковой, тактильный и обонятельный эмоциональный интеллект, чтобы помочь развитию будущего продвинутого искусственного интеллекта.

«Схемы, которые мы продемонстрировали, были очень простыми, и мы хотели бы увеличить возможности этой системы, чтобы исследовать другие вкусы», — сказал Панноне. «Но помимо этого, мы хотим внедрить другие органы чувств, и для этого потребуются другие методы и, возможно, другие материалы и/или устройства. Эти простые схемы можно было бы усовершенствовать и сделать так, чтобы они более точно воспроизводили поведение человека. Кроме того, по мере того, как мы лучше поймем, как работает наш собственный мозг, это позволит нам сделать эту технологию еще лучше».