ㅣ데일리포스트=김정은 기자ㅣ미국 펜실베니아 주립대 연구팀이 인공지능(AI)을 기반으로 '식품의 맛을 인식할 수 있는 전자혀'를 개발했다.
개발된 전자혀는 '식품에 포함된 화학물질 검출 센서'와 '센서 검출 결과를 바탕으로 식품을 식별하는 AI'로 구성되어 있다.
전자혀를 개발한 삽타르시 다스(Saptarshi Das) 펜실베이니아주립대 교수 연구팀은 지난해 '식품에 포함된 화학물질을 검출하는 센서'를 개발했다. 그 후 해당 센서를 활용해 전자혀를 개발하고 관련 연구 성과를 국제학술지 '네이처(Nature)'에 발표했다.
아래가 식품에 포함된 화학물질을 검출하는 센서다.
이 센서는 그래핀을 이용한 화학 센서와 이황화 몰리브덴(MoS₂)을 이용한 반도체로 구성되어 있어 염화나트륨 등 맛에 영향을 주는 화학물질을 검출할 수 있다. 또 이 센서는 ▲단맛 ▲짠맛 ▲신맛 ▲쓴맛 ▲감칠맛 등 미각의 기본 요소에 대응한다.
센서 기술을 바탕으로 개발한 전자 혀의 모습이다. 빨간 테두리로 둘러싼 부분에 화학물질 검출 센서가 탑재되어 있다. 센서로 검출한 화학물질이 AI에 입력되면 맛을 식별할 수 있다.
다양한 데이터 세트로 훈련된 인공 신경망에 연결된 전자 혀는 20개의 특정 매개변수를 통해 액체 샘플에 대응한다. 연구팀이 전자혀에 '물로 희석한 우유', '탄산음료', '과일 주스', '커피' 등 여러 종류의 샘플을 테스트한 결과 80%의 정확도로 액체 종류를 특정했다.
다스 교수는 "센서가 기능화되지 않았다는 점이 중요하다"고 지적했다. 이는 잠재적 화학 물질에 전담된 특정 센서가 있는 것이 아니라, 하나의 센서가 여러 유형의 화학물질을 감지할 수 있다는 것을 의미한다.
공동저자인 앤드류 파논(Andrew Pannone) 연구원은 "AI가 결정 과정에서 어떤 데이터에 중점을 뒀는지를 분석했다"고 설명했다. 이후 식별 과정이 더 명확해졌고, 신경망이 설정 매개변수 외에도 중요하다고 판단한 데이터를 종합적으로 고려해 결론을 도출한다는 것을 확인했다. AI가 데이터를 자체 분석해 식별하는 방식을 적용한 이후 전자혀 정확도는 95% 이상까지 상승했다.
연구팀은 이후 유사한 식품 간 미세한 차이를 감지하고, 식품 안전 문제에 대응할 수 있는지 확인하기 위해 다양한 화학물질을 실험할 계획이다.
다스 교수는 "전자혀는 AI의 학습 데이터에 따라 부패 여부 및 식품 안전 관련 문제 등에 대응하거나 의료 분야에도 유용하게 활용될 수 있을 것"이라고 기대감을 보였다.
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