近日，国家纳米科学中心鄢勇团队基于离子型神经形态器件构筑智能味觉系统方面取得新进展，相关成果以Confinement of ions within graphene oxide membranes enables neuromorphic artificial gustation为题，发表在《美国国家科学院院刊》（PNAS）上。《自然》杂志以Sweet or sour?AI-powered device achieves human-like sense of taste为题作了专题报道。

仿生“类脑计算”是目前人工智能领域最核心的研究方向之一，模拟人体感官的感存算一体化系统是该方向最重要的研究课题。相比于目前广泛研究的视觉与触觉感知，仿生味觉感存算一体化系统在环境监测、食品安全、健康监测、疾病诊断以及味觉重构等方面将发挥独特功能。与视觉与触觉不同，味觉感知不但涉及化学（生物）物质交换，器件工作往往要求液相生理环境，具有更为复杂的过程，实现其感存算一体极具挑战。

针对上述问题，研究人员基于层叠的氧化石墨烯薄膜开发了一种集传感与计算功能于一体、可在水相中工作的新型纳米离子器件。离子动力学表征与有限元理论模拟研究表明，氧化石墨烯片层中界面吸附-解吸附过程可显著迟滞离子的迁移速度，从而赋予该器件离子传感和忆阻特性。研究团队利用该器件的传感功能构建了多种味型的化学样本库，并基于其神经形态计算功能构建了储备池计算网络以模拟人工味觉系统。该系统可以实现酸、苦、咸、甜四种基本味型以及咖啡、可乐等复杂风味的准确识别。该成果在生理环境下，在同一器件中实现了传感与计算双功能，为液体环境中感存算一体的智能味觉的发展奠定了基础，也让丧失味觉的患者看到一点曙光。

国家纳米科学中心张余春博士，博士生刘林和山东理工大学的乔瑜博士为论文的共同第一作者，鄢勇研究员为论文的通讯作者。该工作得到国家自然科学基金和山东省青年自然科学基金等项目的资助。

图. 基于氧化石墨烯的智能味觉系统

论文链接：https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2413060122

Nature报道链接：https://www.nature.com/articles/d41586-025-02158-w