味觉主要依赖于舌头上的味蕾，它们约略感知甜、酸、苦、咸、鲜等不同滋味。可是，关于接纳过手术的舌癌患者来说，味觉可能会受到严重影响。这是因为手术经常会移除部分舌头，而移植的组织经常来自身体的其他部位，这些组织不具备味蕾的功能，因此也就无法尝出不同的滋味。
味觉能感知到的滋味（图片来源：veer图库）
近日，咱们团队——中国科学院上海微系统与信息时代有盘算所陶虎、周志涛团队与上海交通大学医学院从属第九东说念主民病院张志愿、杨驰、白果团队互助，开发出一种“电子舌头”，为因舌癌而无法尝出不同滋味的患者带来了新的但愿！
舌癌是如何让患者失去味觉的？
东说念主类的味觉感知依赖于舌头上的味蕾，它们如同微型“感应器”，特意用来检测食物的滋味。味蕾取悦散布在舌头名义的味蕾乳突中，每个味蕾内包含味觉感受细胞。当咱们进食时，食物中的化学分子会熔化在唾液中，并搏斗到味蕾内的感受细胞。这些细胞约略识别甜、酸、咸、苦、鲜五种基本味觉。
随后，味觉感受细胞将这些味觉信号传递给舌头上的神经，最终通过神经通路将信息传递到大脑。大脑厚爱解码这些信号，将其调度为具体的味觉体验，举例“这个蛋糕很甜”或“这个柠檬很酸”。恰是这种高度复杂的味觉感知机制，为味觉识别的时代发展带来了更高的门槛。
味蕾（图片来源：Wikiwand）
在影响味觉的诸多要素中，舌癌偏捏救助对味觉的破碎尤为平直且不成逆。舌癌的救助经常触及舌瓣切除和移植手术，而被切除的部分经常包含深广味蕾，这平直减轻了患者的味觉感知能力。
此外，用于诞生舌头的移植组织经常来自手臂或腿部的皮肤，这些组织不具备味蕾功能，因此无法感知味觉。
对舌癌患者而言，味觉的丧失不仅影响饮食体验，还严重毁伤生计质料和心思景象。为了措置这一问题，遥远以来，有盘算东说念主员一直都在辛苦于开发一种“电子舌头”，匡助患者在术后重新“尝”到滋味。
AI早已具备视觉与听觉，味觉的开发为何缓不应急？
味觉与视觉、听觉都是东说念主类感知和探索宇宙的困难感官。在东说念主工智能的感官识别有盘算中，视觉与听觉的时代发展遥遥开头，而味觉识别则显着落伍。
回来AI在视觉识别领域的证据，最早的冲突来自图像识别时代，通过录像头捕捉图像并用算法分析物体、局势等的格局、感情和其他特征。跟着深度学习的兴起，视觉识别的能力竣事了质的飞跃，比如约略精确地进行东说念主脸识别。
而在听觉识别方面，AI相似起步较早，从早期能识别东说念主类声息并作出浅易回答的语音助手，到如今约略在复杂布景噪声中明晰辩认东说念主声，听觉识别时代也取得了显耀证据。
比拟之下，味觉识别的发展却显着滞后。尽管已有一些化学传感器约略检测液体中的特定物资，但这些时代主要应用于食物检测或药品性量次第领域。
为何味觉识别的证据远不足视觉和听觉？这主要与数据会聚的难易进程相干。图像和音频数据的会聚相对浅易，且数据量丰富，止境安妥用于AI的覆按和斟酌。而味觉信息的取得则依赖约略贴附于舌头上的特定传感器，不仅会聚经由复杂，何况味觉感知机制万般化，信号的复杂进程远高于图像、视频和音频。因此，从这些复杂信号中领路出灵验信息的经由更具挑战性，导致味觉识别的发展步履慢慢。
这次研发的“电子舌头”可见效模拟东说念主舌部分功能！
受到东说念主类味觉系统结构和功能的启发，咱们团队——中国科学院上海微系统与信息时代有盘算所陶虎、周志涛团队想象并研制了一种高通说念、约略与舌头名义皆备贴合的柔性电极。这种电极不错安全、无创地纪录患者移植舌瓣的电生理信号，并具有高时代和空间辩认率。同期，团队结合脑机接口时代，通过多模态电生理特征交融算法，从患者味觉袭击侧的舌瓣中解码出甜、酸、咸、苦、鲜五种基本味觉。
“电子舌头”暗意图（左）；“电子舌头”与脑机接口时代结合竣事跨被试高鲁棒性的味觉解码（右）（图片来源：作家提供）
不同于东说念主类舌头通过味蕾平直给与食物的滋味信息，“电子舌头”通过会聚舌癌患者移植自身体其他部位的重建舌瓣的电信号，并欺诈东说念主工智能（AI）时代对信号进行解码，从中索取出患者自身无法感知的滋味信息。
有盘算东说念主员将五位舌癌患者会聚的信号数据结合起来覆按模子，使“电子舌头”的“尝”味准确度达到了97.8%，接近东说念主类舌头的精确水平。
当今，“电子舌头”的应用场景主要取悦在舌癌的会诊和救助领域，不仅约略匡助术后舌癌患者重建味觉功能，还不错为因其他原因导致味觉丧失的东说念主群提供措置决议。通过会聚味觉刺激激发的电信号，它还约略赞成医师定位舌癌病灶的中心部位，为术前切除安全缘的经营提供安全、无创、无辐照的电生理新参考，有盘算终结已发表于《当然·通信》。
此外，关于已完成舌瓣切除和重建手术的患者，“电子舌头”比拟传统的目视不雅察才调，约略更客不雅灵验地监测重建舌瓣与实在舌头的交融进程，匡助评估手术见遵守和患者的康复情况，从而为术后顾问提供科学依据。
当年，“电子舌头”还将络续升级
尽管“电子舌头”也曾展现出庞杂的后劲，但当今它仅具备单向会聚能力。且与东说念主类舌头比拟，东说念主类舌头不仅不错尝滋味，还能结合感觉、质地、温度等多种信息，酿成复杂而独有的味觉体验，而这一抽象感知当今仍是“电子舌头”无法皆备复制的领域。
当年，有盘算东说念主员但愿为其赋予实期间析与即时反应的功能，结合更先进的东说念主工智能算法，竣事及时味觉解码，并通过电刺激反应匡助患者竣事味觉感知的仿生重建。
不仅如斯，“电子舌头”的应用前程还远不啻于医疗领域。在健康不竭方面，它可用于味觉健康的早期筛查与干涉；在文娱和元天地领域，它不错结合臆造推行时代，让东说念主们云尔体验不同地区的好意思食滋味。
要竣事这些愿景，“电子舌头”需要在硬件、算法和应用场景等多方面进行时代迭代。举例，开发无线会聚系统，股东开垦微型化和可衣着化，以普及便携性和骄气性；优化东说念主工智能算法，提高数据处理速率和分析精度，从而粗心更复杂的场景需求。通过不时的时代逾越，“电子舌头”将变得愈加智能、高效，为医疗、健康和文娱领域带来深切的影响。
作家：周志涛 王馨儿
作家单元：中国科学院上海微系统与信息时代有盘算所开yun体育网