Nose-Zapping Wearable Simulerer lugte med elektricitet

Jas Brooks, en langhåret ingeniør, der ser ud som om de måske måneskin som roadie for et hårmetalbånd, sad bind for øjnene i et rum med elektroder op ad næsen og lade folk over internettet skrue op for lugter.

"Det ser helt sikkert... rædselsvækkende ud," fortalte de Digital Trends og sammenlignede den eksperimentelle opsætning med Milgram eksperiment, en kontroversiel serie af 1960'er-eksperimenter, udført af en Yale-psykolog, hvor folk blev testet på deres villighed til at uddele elektriske stød til deltagerne.

I Stanley Milgrams eksperimenter var deltagerne dog ikke rigtig elektriske mennesker. Uden at de vidste det, blev deltagerne testet på, om de var villige til at adlyde en autoritetsfigur i at gøre noget, de selv kunne finde samvittighedsløst. I Brooks' eksperimentelle opsætning, Brooks virkelig var modtager elektrisk strøm fra personerne ved betjeningsorganerne. Disse tilfældigvis registrerede sig i form af varme, wasabi-lignende fornemmelser eller skarpe dunster af eddikedampe i stedet for stød.

"Det er ikke smertefuldt for mig," sagde Brooks. "Jeg sad bare og sagde:" Åh ja, jeg føler det her. Dette er, hvad jeg opfatter lige nu.’ Den grundlæggende opsætning var, at jeg havde dette bind for øjnene, og der var denne skærm [jeg delte] med instruktioner. Det var denne grænseflade, jeg havde designet med [et billede af] min næse og en højre og venstre knap. De kunne klikke på den virtuelt for at teste sensoren."

Opsnuser fremtidens teknologi

Brooks, en Ph.D. studerende i afdelingen for datalogi ved University of Chicago Human-Computer Integration Lab, er fokuseret på formen på den kommende teknologi. Og, i det mindste baseret på dette nylige eksperiment, er en form, som teknologien kunne tage, et par elektroder, holdt på plads af små magneter, indsat i næsen af ​​bærere.

For at forestille dig det, forestil dig en slags højteknologisk anti-snorke-enhed eller den type cyborgisk dataindsamlingstilbehør, som Twitters Jack Dorsey måske skifter sin næsering til på Burning Man. Den lille, trådløse, batteridrevne wearable er i stand til at registrere, når brugere inhalerer, og bruger derefter sine elektroder til at stimulere deres septum, den smule brusk i næsen, der adskiller næseborene.

Digitale trends tidligere dækket Human-Computer Integration Labs arbejde, da forskere dér (inklusive Brooks) udviklede en teknik til at replikere temperatur i virtual reality ved at pumpe lugtfri kemikalier med sporstoffer af capsaicin og menthol for at simulere en følelse af varm og kold. Dette blev gjort ved hjælp af et lavt strømforbrug fastgjort til en VR-skærm. Denne gang involverer den enhed, holdet er kommet med, ingen egentlig kemisk stimulering overhovedet. Bæreren er ikke rent faktisk lugte af en ekstern lugt; de får simpelthen en af ​​de nerveklynger, der er forbundet med lugt, kildet på en måde, der får dem til at tro, de er.

"De fleste mennesker ved måske, at vi opfatter lugt ved hjælp af vores olfaktoriske pære, men lugt er virkelig en multimodal fornemmelse," sagde Brooks. "Vi har to systemer, der [bidrager] til vores lille opfattelse. Vi har den lugtepære, og så har vi nerveenderne i næsen, der opfatter ting som skarpheden af eddike, som er en meget tydelig fornemmelse, medieret af denne nerve, såvel som ting som det forfriskende aspekt af mynte."

Den bærbare Bluetooth-næse svirrer i denne sidstnævnte trigeminusnerveregion for at gøre sit trick. Denne lettere tilgængelig nerveklynge (lettere, det vil sige end lugteløget, som er placeret bag øjeæblet) tilføjer visse lugtefornemmelser, som hjernen derefter maser sammen med olfaktoriske pæredata for at fremmane en bestemt lugt fornemmelser.

En kort historie om lugt

Arbejdet udført af Brooks og resten af ​​teamet er banebrydende. Men det er ikke første gang, verden har underholdt begrebet lugtteknologi. Den 1. april 2013 annoncerede Google sit Google Nose-projekt, et nyt initiativ for den teknologiske gigant, der, sagde det, ville udvide søgerummet til det duftende område. En video produceret af Google viste produktchef Jon Wooley forklare, hvordan lugt er en afgørende del af den måde, vi navigerer i verden på, men en, der var blevet grusomt overset af tidligere søgemetoder.

Ideen med Google Nose var at bygge på en Google Aroma-database på 15 millioner "scentibytes" fra hele verden for at give brugerne mulighed for at "søge efter lugte." Ved at klikke på en ny Google Smell-knap mens han bruger en bærbar computer, stationær eller mobil enhed, kan en bruger for eksempel holde sin telefon op mod en blomst og modtage en positiv identifikation baseret på dens duft. "Ved at skære fotoner med infralydbølger justerer Google Nose Beta midlertidigt molekyler for at efterligne en bestemt duft," forklarede videoen.

Det var desværre en aprilsnar snarere end et rigtigt produkt. Selvom det var sjovt, er dette også et tegn på, hvordan lugtteknologi ofte er blevet behandlet i nyere historie. Ingen bestrider, at lugtesanserne er stærke (der er en grund til, at folk taler om vigtigheden af ​​at bage frisk brød, når du kigger på huset for at sælge dit hjem), men duft er en svær sans at udnytte på den måde, at vi for eksempel kan skabe bobler af personlig lyd med ørepropper eller styre, hvad øjet ser ved hjælp af et skiftende videodisplay.

Bestræbelser på at gøre det er rutinemæssigt blevet behandlet med latterliggørelse af kritikere. For eksempel bliver den for længst afdøde Smell-O-Vision ofte leende betragtet som nadiret for biografgimmickry fra midten af ​​det 20. århundrede på et tidspunkt, hvor det tabte terræn til tv. Den første Smell-O-Vision-film, 1960'erne Duft af mystik, pumpede en automatiseret duft til teatersæder ved hjælp af plastikslanger. De 30 forskellige dufte, lige fra ferume til skosværte til vin, blev designet til at svare til, hvad der skete på skærmen.

En annonce for filmen lød: "Først flyttede de (1895)! Så talte de (1927)! Nu lugter de (1960)!” Som en gimmick lugtede det.

Duften af ​​frisk regn?

Lugtkontrol er langt mere muligt med dette seneste arbejde fra Human-Computer Integration Lab. For eksempel er en af ​​de usædvanlige egenskaber ved enheden, at den gør det muligt at lugte i enten stereo eller mono. Det betyder, at den kan aktivere hver elektrode uafhængigt, hvorfor Brooks' virtuelle kontrolpanel, beskrevet tidligere, havde separate knapper til venstre og højre. Stereo sniffing er bemærkelsesværdigt, fordi dette ikke er en del af, hvordan vi typisk fornemmer aromaer i den virkelige verden.

Forvent dog ikke, at den nasale bærbare er i stand til at kopiere mere komplekse dufte. Simulering af et bredere udvalg af aromaer kan være muligt, sagde Brooks, men ikke udelukkende gennem stimulering af trigeminusnerven. Lugtepæren har den meget bredere palet af fornemmelser. Trigeminusnerven ligner mere tungen, som kun kan registrere fem smage: sødt, surt, salt, bittert og umami. (Meget af subtiliteten af ​​det, vi kalder smag, er faktisk lugt.) På samme måde kan trigeminusnervestimulering give store fornemmelser, som vi genkender som lugt, men uden nogen noter. Med andre ord, mens du kan gentage den prikkende fornemmelse af eddikedampe, kan du ikke gøre det samme med duften af ​​frisk regn.

For at stimulere lugtepæren involverer en lang næsepodning, overvåget af en læge, der ville få en COVID-test til at ligne at pudse din næse til sammenligning. Brooks bemærkede, at den optimale måde at opnå olfaktorisk bulb-stimulering på ville være ved hjælp af et lille medicinsk implantat, selvom det næppe er noget, de fleste af os ville underholde. Der er også udfordringen med at replikere lugte på kodeniveau. "Vi ved ikke, hvad parametrene ville være for rent faktisk at kode en lugt digitalt eller elektrisk, så den kunne afkodes af pæren korrekt bagefter," sagde de.

Nytten af ​​lugtteknologi

Hvad angår use cases, er det mest oplagte at gøre virtual reality mere fordybende. Uanset hvor god grafikken måtte være, lige meget om vi mestrer evnen til at gøre uendelig gang i virtual reality eller arbejde på den haptiske teknologi at føle teksturer og objekter i den virtuelle verden, vil en VR fyrreskov for mange altid virke mangelfuld, hvis den ikke lugter af fyrretræer.

Men Brooks ser ikke dette udelukkende som et spiltilbehør. "Vi har allerede fænomenale lugtoplevelser, måske som vi ikke er for meget opmærksomme på, i det virkelige liv, som bare er superrige," sagde de. "Du går ned ad gaden, og en lugt rammer dig bare. I Chicago er der en ret berømt chokoladefabrik, og du får bare skyer af denne lugt i byen. Det, jeg forestiller mig, at dette kan føre til, er rent olfaktorisk augmented reality... virkelig transformerer hvordan vi interagerer med hverdagens lugte i stedet for at forsøge at producere et nyt sæt lugtoplevelser fra kradse."

Dette arbejde, som stadig ligger i fremtiden for teamet, kunne fokusere på at gøre lugtoplevelsen smartere. Hvor kommer en bestemt lugt fra? Kan du slå en lugt op, som du kunne lide, og skrue ned for en anden, som du ikke kunne? Hvad med lugtnotifikationer: Hvem vil ikke have den skarpe forbrænding af wasabi i deres næsebor, når deres chef sender beskeder til dem på Slack? Eller mere seriøst, kunne du få dig til at lugte en dødelig gas som kulilte, der i øjeblikket er lugtfri? Mens kuliltedetektorer gør dette uden at kræve, at brugerne skal stikke elektroder op i næsen, kunne et sådant værktøj tænkes at være nyttigt til visse scenarier, såsom dem, som redningsarbejdere står over for.

"En af de ting, vi tænker på, er, kan vi bruge dette som en interventionsteknologi som høreapparater til folk, der har lugttab?" Brooks sagde og påpegede, at dette kunne blive mere presserende i en post-pandemisk verden, hvor fortsat lugttab viser sig at være en fremherskende bivirkning for mange mennesker.

Og selvfølgelig er der altid mulighed for andre former for sanseunderholdning ud over VR og spil. "Kemiske sanser er så intense, at det er svært at forestille sig en tre-timers lugtopera, der konstant stimulerer dig i de tre timer og ikke giver dig pauser," sagde Brooks. Men ideen er bestemt dragende. "Jeg har i løbet af det sidste halvandet år tænkt på, hvor meget jeg personligt ville nyde en Walkman-lugt."

Forestillingen om at vælge en playliste med lugtlandskaber – fra duften af ​​tomater på vinstokken til duften af ​​skyllemiddel – og spille hver enkelt efter behov, er de ting, tekniske drømme er lavet af. Langt ude, måske. Men ikke umuligt. "Det er bestemt ikke udelukket," sagde Brooks.

EN papir, der beskriver teamets arbejde blev for nylig præsenteret på 2021-konferencen om menneskelige faktorer i computersystemer (CHI). Sammen med Brooks omfatter andre efterforskere, der arbejdede på projektet, laboratorieleder Pedro Lopes, Romain Nith, Shan-Yuan Teng, Jingxuan Wen og Jun Nishida.

Redaktørens anbefalinger

• Intel bruger A.I. at bygge lugt-o-vision chips
• At lugte er at tro: Feelreals lugtsyn kommer muligvis til VR-headset