两种味道虽然相似，但又存在某些不同。味道的差异很难用语言描述。为了用数值来表现这个“某些”，日本信息通信研究机构（NICT）选择使用微生物作为传感器的材料，利用人工智能（AI）分析液体滴到活体微生物上时的反应，并根据以往的学习数据，量化液体中含有的化学物质浓度等。这种传感器在实验中高精度识别出了不同制造公司的同一种类饮料的差异。2030年前后，“微生物传感器”也许能用于食品开发和品质管理。
人类自古以来就一直在利用借助生物本身具备的能力调查化学物质的技术。比如煤矿工人会将金丝雀带到矿井里，用来检测有毒气体。另外，经过训练的狗通过味道辨别各种物质也属于其中的一种应用。
NICT还发现，容易受外部环境影响的微生物“大肠杆菌”也可以作为高度灵敏的传感器使用。
根据微生物的反应判断化学物质的种类和浓度（图片由NICT提供）
大肠杆菌具有接近自己喜欢的环境、远离自己不喜欢的环境的特点。NICT认为，可以利用这种性质调查化学物质，因此推进了大肠杆菌传感器的研发。
实际发挥传感器作用的，是成百上千的大肠杆菌。通过设计，能让其在喜欢的环境中逆时针旋转，在不喜欢的环境中顺时针旋转，而不是根据对环境的喜恶来接近或远离。
利用显微镜观察发现，正常情况下，沿顺时针或逆时针旋转的大肠杆菌的数量各为一半。
向其滴入未知液体时，旋转方向的比例如何变化，以及适应环境后恢复到原有比例需要多长时间等信息，可以量化液体中含有的化学物质的浓度差异。
另外，通过用AI技术分析量化的数据，可以区分液体的种类和浓度。
其最大特点是，可以自己设定想检测的指标。
通过根据目的改变让AI学习的训练数据，可以制作分析不同指标的传感器。
NICT认为，微生物传感器可用于食品开发和品质管理等的现场。因为食物的味道也是由所含的化学物质决定的。
| 微生物传感器的研发动向 | |
| 2014年 | 开始研究利用大肠杆菌的微生物传感器 |
| 2015年 | 确立根据显微镜图像量化大肠杆菌的动作并进行分析的技术 |
| 2017-18年 | 结合AI技术，辨别茶和果汁等的区别 |
| 2025年前后 | 可量化更复杂的实际食品和医疗数据 |
| 2030年前后 | 可用于食品开发、医疗和农业的小型微生物传感器投入使用 |
在实验中，微生物传感器几乎以100％的精度分辨出了不同公司制造的同一种茶和果汁。另外，还以约60%的精度分辨出了来自不同产地的同一种大米的淘米水。
今后将与企业等合作，收集有望成为分析对象的数据，探索可作为哪些物质的传感器使用。
NICT的主任研究员田中裕人充满期待地表示：“如果有能让AI学习的数据，则可以评测任何液体”。
NICT还在通过改变大肠杆菌的基因和AI的分析方法来提高传感器的性能。
还将用于医疗和农业领域
可识别化学物质的特性及评测其效果的微生物传感器还能应用于医疗和保健领域。模糊不清难以评测的心情和身体状况等也可以用数值表示，并用于疾病的治疗和预防。
例如，让AI学习血液中含有的血糖和尿酸等与疾病的关系后，则可以减少采血量，而且无需送到专业机构就能当场确认检查结果。或许还能轻松判断出汗液中含有的成分与中暑等的关系。
另外，农业领域应该也可以应用。种植农作物时，土壤中含有的营养和水分等的最佳状态此前一直依靠农民的经验和直觉判断。
田中主任研究员说：“微生物传感器可以取代各领域的专业人员的经验和直觉”。
为应用于这些领域，传感器需要实现小型化，以方便在医院等现场使用。
正在开发的微生物传感器只要有普通的AI用计算机，就可以制作各种类型的传感器。将来计划实现可利用智能手机等的摄像头进行分析的检测套件和应用等。
日文：张耀宇、《日经产业新闻》，2020年11月20日
中文：JST 客观日本编辑部
