Nasenzappendes Wearable simuliert Gerüche mit Elektrizität

Jas Brooks, ein langhaariger Ingenieur, der aussieht, als würde er nebenbei als Roadie einer Hair-Metal-Band fungieren, saß mit verbundenen Augen in einem Raum mit Elektroden in der Nase und ließ die Leute über das Internet ankurbeln riecht.

„Es sieht auf jeden Fall … schrecklich aus“, sagten sie zu Digital Trends und verglichen den Versuchsaufbau mit dem Milgram-Experiment, eine umstrittene Reihe von Experimenten aus den 1960er Jahren, die von einem Yale-Psychologen durchgeführt wurden und bei denen Menschen auf ihre Bereitschaft getestet wurden, den Teilnehmern Elektroschocks zu verabreichen.

In den Experimenten von Stanley Milgram verursachten die Teilnehmer jedoch keine wirklichen Stromschläge. Ohne dass sie es wussten, wurden die Teilnehmer darauf getestet, ob sie bereit waren, einer Autoritätsperson zu gehorchen, wenn sie etwas taten, das sie selbst für unzulässig hielten. In Brooks‘ Versuchsaufbau, Brooks wirklich

War Empfang elektrischer Ströme von den Menschen an den Kontrollen. Diese machten sich zufällig in Form von warmen, Wasabi-ähnlichen Empfindungen oder einem scharfen Hauch von Essigdämpfen anstelle von Schocks bemerkbar.

„Für mich ist es nicht schmerzhaft“, sagte Brooks. „Ich saß einfach nur da und dachte: ‚Oh ja, das fühle ich.‘ Das ist es, was ich gerade wahrnehme.“ Der Grundaufbau bestand darin, dass ich diese Augenbinde trug und es diesen Bildschirm gab, den ich mit Anweisungen teilte. Es war diese Schnittstelle, die ich mit [einem Bild] meiner Nase und einem rechten und linken Knopf entworfen hatte. Sie könnten virtuell darauf klicken, um den Sensor zu testen.“

Erschnuppern Sie die Zukunft der Technik

Brooks, ein Ph. D. Student am Fachbereich Informatik am Human-Computer Integration Lab der University of Chicago, konzentriert sich auf die Form der Technologie der Zukunft. Und zumindest auf der Grundlage dieses jüngsten Experiments könnte die Technik beispielsweise die Form eines Elektrodenpaars annehmen, das von winzigen Magneten an Ort und Stelle gehalten und in die Nase des Trägers eingeführt wird.

Um es sich vorzustellen, stellen Sie sich eine Art High-Tech-Anti-Schnarch-Gerät oder die Art cyborgisches Datenerfassungsgerät vor, gegen das Jack Dorsey von Twitter bei Burning Man seinen Nasenring eintauschen könnte. Das winzige, kabellose, batteriebetriebene Wearable kann erkennen, wann der Träger einatmet, und stimuliert dann mit seinen Elektroden sein Septum, das Knorpelstück in der Nase, das die Nasenlöcher trennt.

Digitale Trends zuvor abgedeckt Die Arbeit des Human-Computer Integration Lab, als dortige Forscher (einschließlich Brooks) eine Technik zur Replikation entwickelten Temperatur in der virtuellen Realität durch Pumpen geruchloser Chemikalien mit Spurenelementen von Capsaicin und Menthol, um ein Gefühl von zu simulieren heiß und kalt. Dies geschah mithilfe eines stromsparenden Aufsatzes, der an einem VR-Display befestigt war. Diesmal jedoch beinhaltet das Gerät, das das Team entwickelt hat, überhaupt keine echte chemische Stimulation. Der Träger ist es nicht Genau genommen einen äußeren Geruch riechen; Bei ihnen wird lediglich einer der mit dem Geruch verbundenen Nervencluster auf eine Weise gekitzelt, die ihnen das Gefühl gibt, dass sie es tun.

„Die meisten Menschen wissen vielleicht, dass wir Gerüche mit unserem Riechkolben wahrnehmen, aber in Wirklichkeit ist Gerüche eine multimodale Empfindung“, sagte Brooks. „Wir haben zwei Systeme, die zu unserer kleinen Wahrnehmung beitragen. Wir haben diesen Riechkolben und dann die Nervenenden in unserer Nase, die Dinge wie die Schärfe wahrnehmen von Essig, was ein sehr klares Gefühl ist, das durch diesen Nerv vermittelt wird, sowie Dinge wie der erfrischende Aspekt von Minze."

Das Bluetooth-Nasen-Wearable summt diese letztgenannte Region des Trigeminusnervs, um seinen Trick auszuführen. Dieser Nervencluster ist leichter zu erreichen (also einfacher als der Bulbus olfactorius, der sich hinter dem Augapfel befindet). bestimmte Geruchsempfindungen, die das Gehirn dann mit den Daten des Riechkolbens kombiniert, um einen bestimmten Geruch hervorzurufen Empfindungen.

Eine kurze Geschichte des Geruchs

Die von Brooks und dem Rest des Teams geleistete Arbeit ist auf dem neuesten Stand. Aber es ist nicht das erste Mal, dass sich die Welt mit der Idee der Geruchstechnologie beschäftigt. Am 1. April 2013 kündigte Google sein Google Nose-Projekt an, eine neue Initiative des Technologieriesen, die, wie es hieß, den Suchraum auf den olfaktorischen Bereich erweitern würde. In einem von Google produzierten Video erklärte Produktmanager Jon Wooley, dass Gerüche ein entscheidender Teil unserer Navigation durch die Welt sind, der jedoch von früheren Suchmethoden grausam übersehen wurde.

Die Idee von Google Nose bestand darin, auf einer Google Aroma-Datenbank mit 15 Millionen „Scentibytes“ aus der ganzen Welt aufzubauen, um Benutzern die „Suche nach Gerüchen“ zu ermöglichen. Durch Klicken auf ein neues Mithilfe der Google Smell-Schaltfläche kann ein Nutzer bei der Verwendung eines Laptops, Desktops oder Mobilgeräts beispielsweise sein Telefon an eine Blume halten und anhand dessen eine eindeutige Identifizierung erhalten Duft. „Durch die Kreuzung von Photonen mit Infraschallwellen richtet Google Nose Beta vorübergehend Moleküle aus, um einen bestimmten Duft zu emulieren“, erklärt das Video.

Es war leider eher ein Aprilscherz als ein echtes Produkt. Obwohl es viel Spaß gemacht hat, ist dies auch ein Hinweis darauf, wie oft mit Geruchstechnologie in der jüngeren Geschichte umgegangen wurde. Niemand bestreitet, dass der Geruchssinn stark ist (es gibt einen Grund, warum die Leute bei Hausbesichtigungen zum Verkauf Ihres Hauses darüber sprechen, wie wichtig es ist, frisches Brot zu backen), aber Geruch ist ein schwer zu nutzender Sinn, so dass wir beispielsweise mit Ohrhörern personalisierte Klangblasen erzeugen oder mithilfe einer sich ändernden Videoanzeige steuern können, was das Auge sieht.

Bemühungen, dies zu tun, wurden von Kritikern regelmäßig lächerlich gemacht. Zum Beispiel wird der längst verstorbene Film „Smell-O-Vision“ oft lachend als der Tiefpunkt der Kino-Gimmicks der Mitte des 20. Jahrhunderts angesehen, als er gegenüber dem Fernsehen an Boden verlor. Der erste Smell-O-Vision-Film, 1960er Jahre Duft des Geheimnisses, pumpte mithilfe von Plastikschläuchen einen automatischen Duftstoff zu den Theatersitzen. Die 30 verschiedenen Gerüche, von Ferume über Schuhcreme bis hin zu Wein, wurden passend zum Geschehen auf dem Bildschirm gestaltet.

In einer Werbung für den Film hieß es: „Zuerst zogen sie um (1895)!“ Dann redeten sie (1927)! Jetzt riechen sie (1960)!“ Als Spielerei stank es.

Der Duft von frischem Regen?

Mit dieser neuesten Arbeit des Human-Computer Integration Lab ist die Geruchskontrolle weitaus besser möglich. Zu den Besonderheiten des Geräts gehört beispielsweise, dass es das Riechen sowohl in Stereo als auch in Mono ermöglicht. Das bedeutet, dass jede Elektrode unabhängig aktiviert werden kann, weshalb das zuvor beschriebene virtuelle Bedienfeld von Brooks separate Tasten für links und rechts hatte. Stereo-Schnüffeln ist bemerkenswert, da dies nicht zu der Art und Weise gehört, wie wir normalerweise Aromen in der realen Welt wahrnehmen.

Erwarten Sie jedoch nicht, dass das Nasen-Wearable komplexere Düfte reproduzieren kann. Laut Brooks sei es möglich, ein breiteres Spektrum an Aromen zu simulieren, allerdings nicht nur durch die Stimulation des Trigeminusnervs. Der Riechkolben verfügt über die viel breitere Palette an Empfindungen. Der Trigeminusnerv ähnelt eher der Zunge, die nur fünf Geschmacksrichtungen wahrnehmen kann: süß, sauer, salzig, bitter und Umami. (Ein großer Teil der Feinheiten dessen, was wir Geschmack nennen, ist tatsächlich Geruch.) Ebenso kann die Stimulation des Trigeminusnervs große Empfindungen hervorrufen, die wir als Geruch erkennen, jedoch ohne irgendwelche Notizen. Mit anderen Worten: Während Sie das prickelnde Gefühl von Essigdämpfen nachahmen können, ist dies mit dem Geruch von frischem Regen nicht möglich.

Um den Riechkolben zu stimulieren, ist ein langer Nasenabstrich unter ärztlicher Aufsicht erforderlich, der einen COVID-Test im Vergleich dazu wie das Naseputzen aussehen lässt. Brooks stellte fest, dass der optimale Weg zur Stimulation des Riechkolbens ein winziges medizinisches Implantat wäre, obwohl die meisten von uns wahrscheinlich nicht daran denken würden. Hinzu kommt die Herausforderung, Gerüche auf der Codeebene zu reproduzieren. „Wir wissen nicht, welche Parameter es braucht, um einen Geruch tatsächlich digital oder elektrisch zu kodieren, damit er anschließend von der Glühbirne korrekt dekodiert werden kann“, sagten sie.

Der Nutzen der Geruchstechnologie

Was die Anwendungsfälle angeht, ist es am offensichtlichsten, die virtuelle Realität immersiver zu machen. Egal wie gut die Grafik auch sein mag, egal ob wir die Fähigkeit dazu beherrschen Unendliches Gehen in der virtuellen Realität oder Arbeite an der haptischen Technologie Um Texturen und Objekte in der virtuellen Welt zu spüren, wird ein VR-Kiefernwald für viele immer mangelhaft erscheinen, wenn er nicht nach Kiefern duftet.

Aber Brooks sieht darin kein reines Gaming-Zubehör. „Wir haben bereits phänomenale Geruchserlebnisse, denen wir im wirklichen Leben vielleicht nicht allzu viel Aufmerksamkeit schenken und die einfach superreichhaltig sind“, sagten sie. „Du gehst die Straße entlang und plötzlich steigt dir ein Geruch entgegen. In Chicago gibt es eine ziemlich berühmte Schokoladenfabrik, und in der Stadt wehen Wolken dieses Geruchs. Ich stelle mir vor, dass dies zu einer rein olfaktorischen Augmented Reality führen könnte … die die Art und Weise wirklich verändert Wir interagieren mit alltäglichen Gerüchen, anstatt zu versuchen, daraus neue Geruchserlebnisse zu erzeugen kratzen."

Diese Arbeit, die für das Team noch in der Zukunft liegt, könnte sich darauf konzentrieren, das Geruchserlebnis intelligenter zu machen. Woher kommt ein bestimmter Geruch? Können Sie einen Geruch, der Ihnen gefällt, anwählen und einen anderen, der Ihnen nicht gefällt, abschwächen? Wie wäre es mit Geruchsbenachrichtigungen: Wer möchte nicht das scharfe Brennen von Wasabi in der Nase haben, wenn sein Chef ihm eine Nachricht auf Slack sendet? Oder im Ernst: Könnte es sein, dass Sie ein tödliches Gas wie Kohlenmonoxid riechen, das derzeit geruchlos ist? Während Kohlenmonoxidmelder dies tun, ohne dass der Benutzer Elektroden in die Nase stecken muss, könnte ein solches Werkzeug für bestimmte Szenarien, beispielsweise für Rettungskräfte, nützlich sein.

„Wir denken unter anderem darüber nach, ob wir dies als Interventionstechnologie wie Hörgeräte für Menschen mit Geruchsverlust nutzen können?“ Brooks sagte und wies darauf hin, dass dies in einer Welt nach der Pandemie dringlicher werden könnte, da sich der anhaltende Geruchsverlust für viele als vorherrschende Nebenwirkung erweisen würde Menschen.

Und natürlich gibt es immer auch die Möglichkeit anderer Arten sensorischer Unterhaltung über VR und Gaming hinaus. „Chemische Sinne sind so intensiv, dass man sich kaum eine dreistündige Geruchsoper vorstellen kann, die einen drei Stunden lang ständig stimuliert und einem keine Pausen gönnt“, sagte Brooks. Aber die Idee ist auf jeden Fall verlockend. „Ich habe in den letzten anderthalb Jahren darüber nachgedacht, wie sehr ich persönlich einen Duft-Walkman genießen würde.“

Die Idee, eine Playlist mit Geruchslandschaften auszuwählen – vom Geruch von Tomaten am Weinstock bis zum Aroma von Weichspüler – und jede einzelne bei Bedarf abzuspielen, ist der Stoff, aus dem technische Träume gemacht sind. Weit hergeholt vielleicht. Aber nicht unmöglich. „Das ist definitiv nicht ausgeschlossen“, sagte Brooks.

A Papier, in dem die Arbeit des Teams beschrieben wird wurde kürzlich auf der 2021 Conference on Human Factors in Computing Systems (CHI) vorgestellt. Neben Brooks waren Laborleiter Pedro Lopes, Romain Nith, Shan-Yuan Teng, Jingxuan Wen und Jun Nishida weitere Forscher, die an dem Projekt mitgearbeitet haben.

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