Neuszappende wearable simuleert geuren met elektriciteit

Jas Brooks, een langharige ingenieur die eruitziet alsof ze in de maan zouden kunnen komen als roadie voor een hairmetalband, zat geblinddoekt in een kamer met elektroden in hun neus en mensen via internet de snelheid omhoog laten zetten geuren.

“Het ziet er absoluut … gruwelijk uit”, vertelden ze aan Digital Trends, waarbij ze de experimentele opstelling vergeleken met de Milgram-experiment, een controversiële reeks experimenten uit de jaren zestig, uitgevoerd door een psycholoog van Yale, waarin mensen werden getest op hun bereidheid om elektrische schokken uit te delen aan deelnemers.

In de experimenten van Stanley Milgram waren de deelnemers echter niet echt mensen aan het elektrocuteren. Zonder dat ze het wisten, werden de deelnemers getest op de vraag of ze bereid waren een autoriteitsfiguur te gehoorzamen door iets te doen dat ze zelf misschien gewetenloos achten. In de experimentele opstelling van Brooks: Brooks echt

was elektrische stroom ontvangen van de mensen achter de bedieningselementen. Deze werden toevallig geregistreerd in de vorm van warme, wasabi-achtige sensaties of scherpe geuren van azijndampen in plaats van schokken.

“Het is niet pijnlijk voor mij”, zei Brooks. “Ik zat daar gewoon en zei: ‘Oh ja, ik voel dit. Dit is wat ik nu waarneem.’ De basisopstelling was dat ik een blinddoek om had en er was een scherm [dat ik deelde] met instructies. Het was deze interface die ik had ontworpen met [een foto van] mijn neus en een rechter- en linkerknop. Ze konden er virtueel op klikken om de sensor te testen.”

Snuffelen in de toekomst van technologie

Brooks, een Ph.D. student aan de afdeling computerwetenschappen van het Human-Computer Integration Lab van de Universiteit van Chicago, richt zich op de toekomstige vorm van technologie. En, althans op basis van dit recente experiment, zou een vorm die technologie zou kunnen aannemen een paar elektroden zijn, op hun plaats gehouden door kleine magneten, die in de neus van dragers worden gestoken.

Om je dat voor te stellen, stel je een soort hightech anti-snurkapparaat voor, of het soort cyborgische dataverzamelingsaccessoire waar Jack Dorsey van Twitter zijn neusring voor zou kunnen ruilen bij Burning Man. De kleine, draadloze, op batterijen werkende wearable kan detecteren wanneer dragers inademen en gebruikt vervolgens de elektroden om hun septum te stimuleren, het stukje kraakbeen in de neus dat de neusgaten scheidt.

Digitale trends eerder gedekt het werk van het Human-Computer Integration Lab toen onderzoekers daar (inclusief Brooks) een techniek voor replicatie ontwikkelden temperatuur in virtual reality door geurloze chemicaliën te pompen met sporenelementen van capsaïcine en menthol om een ​​gevoel van te simuleren warm en koud. Dit werd gedaan met behulp van een energiezuinig hulpstuk dat op een VR-scherm was bevestigd. Deze keer brengt het apparaat dat het team heeft bedacht echter helemaal geen chemische stimulatie met zich mee. De drager niet Eigenlijk een externe geur ruiken; ze laten eenvoudigweg een van de zenuwclusters die verband houden met geur kietelen op een manier waardoor ze denken dat dit zo is.

“De meeste mensen weten misschien dat we geur waarnemen met behulp van onze reukbol, maar in werkelijkheid is geur een multimodale sensatie”, zegt Brooks. “We hebben twee systemen die [bijdragen] aan onze kleine perceptie. We hebben die reukbol, en dan hebben we de zenuwuiteinden in onze neus die dingen waarnemen zoals de scherpte van azijn, wat een heel helder gevoel is, gemedieerd door deze zenuw, evenals zaken als het verfrissende aspect van munt."

De draagbare Bluetooth-neus zoemt dit laatste trigeminuszenuwgebied om zijn truc uit te voeren. Dit gemakkelijker te bereiken zenuwcluster (gemakkelijker dan de reukbol, die zich achter de oogbol bevindt) voegt bepaalde geursensaties, die de hersenen vervolgens samenvoegen met de gegevens van de reukbol om een ​​bepaalde geur op te roepen sensaties.

Een korte geschiedenis van geur

Het werk van Brooks en de rest van het team is geavanceerd. Maar het is niet de eerste keer dat de wereld zich bezighoudt met geurtechnologie. Op 1 april 2013 kondigde Google zijn Google Nose-project aan, een nieuw initiatief voor de technologiegigant dat, zo zei hij, de zoekruimte zou uitbreiden naar de reukwereld. In een door Google geproduceerde video legde productmanager Jon Wooley uit hoe geur een cruciaal onderdeel is van de manier waarop we door de wereld navigeren, maar dat door eerdere zoekmethoden wreed over het hoofd werd gezien.

Het idee van Google Nose was om voort te bouwen op een Google Aroma-database van 15 miljoen ‘scentibytes’ van over de hele wereld, zodat gebruikers ‘naar geuren konden zoeken’. Door op een nieuwe te klikken Google Smell-knop terwijl een gebruiker een laptop, desktop of mobiel apparaat gebruikt, kan een gebruiker bijvoorbeeld zijn telefoon tegen een bloem houden en een positieve identificatie ontvangen op basis van zijn geur. “Door fotonen te kruisen met infrageluidsgolven, lijnt Google Nose Beta moleculen tijdelijk uit om een ​​bepaalde geur na te bootsen”, legt de video uit.

Het was helaas eerder een aprilgrap dan een echt product. Hoewel het erg leuk was, is dit ook een indicatie van hoe geurtechnologie in de recente geschiedenis vaak is behandeld. Niemand betwist dat reukzintuigen krachtig zijn (er is een reden waarom mensen praten over het belang van het bakken van vers brood als je huisbezichtigingen doet om je huis te verkopen), maar Geur is een lastig gevoel om te benutten op de manier waarop we bijvoorbeeld bellen van gepersonaliseerd geluid kunnen creëren met oordopjes of kunnen bepalen wat het oog ziet met behulp van een wisselend videoscherm.

Pogingen daartoe worden door critici routinematig belachelijk gemaakt. Het al lang geleden overleden Smell-O-Vision wordt bijvoorbeeld vaak lachend beschouwd als het dieptepunt van de bioscoopgimmicks uit het midden van de 20e eeuw, in een tijd dat het terrein aan het verliezen was ten opzichte van de televisie. De eerste Smell-O-Vision-film, jaren zestig Geur van mysterie, pompte met behulp van plastic buizen een geautomatiseerde geur naar theaterstoelen. De 30 verschillende geuren, variërend van ferume tot schoensmeer tot wijn, zijn ontworpen om overeen te komen met wat er op het scherm gebeurt.

Een advertentie voor de film luidde: “Eerst verhuisden ze (1895)! Toen praatten ze (1927)! Nu ruiken ze (1960)!” Als gimmick stonk het.

De geur van verse regen?

Reukcontrole is veel beter mogelijk met dit nieuwste werk van het Human-Computer Integration Lab. Een van de bijzondere kenmerken van het apparaat is bijvoorbeeld het feit dat het mogelijk is om in stereo of mono te ruiken. Dat betekent dat hij elke elektrode afzonderlijk kan activeren. Daarom had het eerder beschreven virtuele bedieningspaneel van Brooks aparte knoppen voor links en rechts. Stereosnuiven is opmerkelijk omdat dit geen deel uitmaakt van de manier waarop we aroma’s doorgaans waarnemen in de echte wereld.

Verwacht echter niet dat de nasale wearable complexere geuren kan repliceren. Het simuleren van een breder scala aan aroma's zou mogelijk kunnen zijn, zei Brooks, maar niet alleen door stimulatie van de trigeminuszenuw. De reukbol heeft een veel breder palet aan sensaties. De nervus trigeminus lijkt meer op de tong, die slechts vijf smaken kan detecteren: zoet, zuur, zout, bitter en umami. (Een groot deel van de subtiliteit van wat we smaak noemen, is eigenlijk geur.) Op dezelfde manier kan stimulatie van de trigeminuszenuw grote sensaties veroorzaken die we herkennen als geur, maar zonder enige bijtoon. Met andere woorden: hoewel je het tintelende gevoel van azijndampen kunt nabootsen, kun je niet hetzelfde doen met de geur van verse regen.

Om de reukbol te stimuleren is een lang neusuitstrijkje nodig, onder toezicht van een arts, waardoor een COVID-test in vergelijking daarmee lijkt op het snuiten van je neus. Brooks merkte op dat de optimale manier om reukbolstimulatie te bereiken zou zijn door middel van een klein medisch implantaat, hoewel het onwaarschijnlijk is dat dit iets is waar de meesten van ons blij mee zullen zijn. Er is ook de uitdaging om geuren te repliceren op codeniveau. “We weten niet wat de parameters zouden zijn om een ​​geur daadwerkelijk digitaal of elektrisch te coderen, zodat deze daarna correct door de lamp kan worden gedecodeerd”, zeiden ze.

Het nut van geurtechnologie

Wat gebruiksscenario's betreft, is het meest voor de hand liggende het meeslepender maken van de virtuele realiteit. Hoe goed de graphics ook zijn, het maakt niet uit of we het vermogen daartoe onder de knie hebben oneindig wandelen in virtuele realiteit of werk aan de haptische technologie om texturen en objecten in de virtuele wereld te voelen, zal een VR-dennenbos voor velen altijd lijken te ontbreken als het niet naar dennenbomen ruikt.

Maar Brooks beschouwt dit niet puur als een gamingaccessoire. “We hebben al fenomenale geurervaringen, waar we misschien niet zoveel aandacht aan besteden, die in het echte leven gewoon superrijk zijn”, zeiden ze. “Je loopt over straat en een geur komt je tegemoet. In Chicago staat een behoorlijk beroemde chocoladefabriek, en je krijgt alleen maar wolken van deze geur in de stad. Ik kan me voorstellen dat dit zou kunnen leiden tot puur olfactorische augmented reality... die echt transformeert hoe we hebben interactie met alledaagse geuren in plaats van te proberen een nieuwe reeks geurervaringen te produceren kras."

Dit werk, dat nog in de toekomst ligt voor het team, zou zich kunnen richten op het slimmer maken van de geurervaring. Waar komt een bepaalde geur vandaan? Kun je een geur naar voren halen die je lekker vond, en een andere geur naar beneden draaien die je niet lekker vond? Hoe zit het met geurmeldingen: wie wil er nou niet de scherpe verbranding van wasabi in hun neusgaten wanneer hun baas hen een bericht stuurt op Slack? Of, nog ernstiger: zou u een dodelijk gas kunnen ruiken, zoals koolmonoxide, dat momenteel geurloos is? Hoewel koolmonoxidedetectoren dit doen zonder dat gebruikers elektroden in hun neus hoeven te steken, zou een dergelijk hulpmiddel nuttig kunnen zijn voor bepaalde scenario's, zoals die van reddingswerkers.

“Een van de dingen waar we aan denken is: kunnen we dit gebruiken als interventietechnologie, zoals hoortoestellen, voor mensen met reukverlies?” Beken zei, erop wijzend dat dit urgenter zou kunnen worden in een post-pandemische wereld, waarbij aanhoudend geurverlies voor velen een overheersende bijwerking blijkt te zijn mensen.

En natuurlijk is er altijd de mogelijkheid van andere vormen van zintuiglijk entertainment dan VR en gaming. “Chemische zintuigen zijn zo intens dat het moeilijk is om je een drie uur durende geuropera voor te stellen die je gedurende die drie uur voortdurend stimuleert en je geen pauzes geeft,” zei Brooks. Maar het idee is zeker aantrekkelijk. "Ik heb er de afgelopen anderhalf jaar over nagedacht hoeveel ik persoonlijk zou genieten van een geur-Walkman."

Het idee om een ​​afspeellijst met geurlandschappen te kiezen – van de geur van tomaten aan de tros tot de geur van wasverzachter – en ze allemaal op verzoek af te spelen, is waar technische dromen van gemaakt zijn. Vergezocht misschien. Maar niet onmogelijk. “Het is zeker niet uitgesloten”, aldus Brooks.

A document waarin het werk van het team wordt beschreven werd onlangs gepresenteerd op de Conference on Human Factors in Computing Systems (CHI) van 2021. Andere onderzoekers die naast Brooks aan het project hebben gewerkt, zijn onder meer laboratoriumhoofd Pedro Lopes, Romain Nith, Shan-Yuan Teng, Jingxuan Wen en Jun Nishida.

Aanbevelingen van de redactie

• Intel gebruikt AI. om geur-o-visie-chips te bouwen
• Ruiken is geloven: de geurvisie van Feelreal komt mogelijk naar VR-headsets