Nose-Zapping Bærbare Simulerer lukter med elektrisitet

Jas Brooks, en langhåret ingeniør som ser ut som om de kan bli måneskin som roadie for et hårmetallband, satt bind for øynene i et rom med elektroder på nesen og lar folk over internett skru opp lukter.

"Det ser definitivt... grusomt ut," sa de til Digital Trends, og sammenlignet det eksperimentelle oppsettet med Milgram eksperiment, en kontroversiell serie med 1960-tallseksperimenter, utført av en Yale-psykolog, der folk ble testet på deres vilje til å dele ut elektriske støt til deltakerne.

I Stanley Milgrams eksperimenter elektrokuttet deltakerne imidlertid ikke folk. Uten at de visste det, ble deltakerne testet på om de var villige til å adlyde en autoritetsfigur i å gjøre noe de selv kunne anse som samvittighetsløs. I Brooks' eksperimentelle oppsett, Brooks egentlig var mottar elektrisk strøm fra personene ved kontrollene. Disse registrerte seg tilfeldigvis i form av varme, wasabi-lignende opplevelser eller skarpe eim av eddikdamp i stedet for sjokk.

"Det er ikke smertefullt for meg," sa Brooks. "Jeg bare satt der og tenkte:" Å ja, jeg føler dette. Dette er hva jeg oppfatter akkurat nå.’ Grunnoppsettet var at jeg hadde dette bind for øynene og det var denne skjermen [jeg delte] med instruksjoner. Det var dette grensesnittet jeg hadde designet med [et bilde av] nesen min og en høyre og venstre knapp. De kunne klikke på den virtuelt for å teste sensoren."

Snuser opp fremtidens teknologi

Brooks, en Ph.D. student ved avdelingen for informatikk ved University of Chicago Human-Computer Integration Lab, er fokusert på formen på teknologi som kommer. Og, i det minste basert på dette nylige eksperimentet, er en form som teknologien kan ta, et par elektroder, holdt på plass av små magneter, satt inn i nesen til brukere.

For å forestille deg det, forestill deg en slags høyteknologisk anti-snorkeenhet eller typen kyborgisk datainnsamlingstilbehør Twitters Jack Dorsey kan bytte neseringen for på Burning Man. Den lille, trådløse, batteridrevne bærbare enheten er i stand til å oppdage når brukere inhalerer og bruker deretter elektrodene til å stimulere skilleveggen deres, den biten av brusk i nesen som skiller neseborene.

Digitale trender tidligere dekket Human-Computer Integration Lab sitt arbeid da forskere der (inkludert Brooks) utviklet en teknikk for replikering temperatur i virtuell virkelighet ved å pumpe luktfrie kjemikalier med sporelementer av capsaicin og mentol for å simulere en følelse av varmt og kaldt. Dette ble gjort ved hjelp av et laveffektsfeste festet til en VR-skjerm. Denne gangen innebærer imidlertid enheten teamet har kommet opp med ingen faktisk kjemisk stimulering i det hele tatt. Bæreren er det ikke faktisk lukter en ekstern lukt; de får ganske enkelt en av nerveklyngene assosiert med lukt kilt på en måte som får dem til å tro at de er det.

"De fleste vet kanskje at vi oppfatter lukt ved å bruke luktpæren vår, men lukt er virkelig en multimodal følelse," sa Brooks. "Vi har to systemer som [bidrar] til vår lille oppfatning. Vi har den luktepæren, og så har vi nerveendene i nesen som oppfatter ting som skarpheten av eddik, som er en veldig tydelig følelse, formidlet av denne nerven, samt ting som det forfriskende aspektet ved mynte."

Den bærbare Bluetooth-nesen surrer denne sistnevnte trigeminusnerveregionen for å få ut trikset. Denne lettere tilgjengelige nerveklyngen (enklere, det vil si enn luktepæren, som er plassert bak øyeeplet) legger til visse luktopplevelser, som hjernen deretter moser sammen med luktepæredataene for å fremkalle en viss lukt sensasjoner.

En kort historie om lukt

Arbeidet som utføres av Brooks og resten av teamet er banebrytende. Men det er ikke første gang verden har underholdt ideen om luktteknologi. Den 1. april 2013 kunngjorde Google sitt Google Nose-prosjekt, et nytt initiativ for teknologigiganten som, sa det, ville utvide søkeområdet til det luktende riket. En video produsert av Google viste produktsjef Jon Wooley forklare hvordan lukt er en avgjørende del av måten vi navigerer i verden på, men en som var blitt oversett av tidligere søkemetoder.

Ideen med Google Nose var å bygge på en Google Aroma-database på 15 millioner «scentibyte» fra hele verden for å la brukere «søke etter lukter». Ved å klikke på en ny Google Smell-knapp mens han bruker en bærbar datamaskin, stasjonær eller mobil enhet, kan en bruker for eksempel holde telefonen opp mot en blomst og motta en positiv identifikasjon basert på duft. "Ved å krysse fotoner med infralydbølger, justerer Google Nose Beta midlertidig molekyler for å emulere en bestemt duft," forklarte videoen.

Det var dessverre en aprilspøk i stedet for et ekte produkt. Selv om det var morsomt, er dette også en indikasjon på hvordan luktteknologi ofte har blitt behandlet i nyere historie. Ingen bestrider at luktesansene er kraftige (det er en grunn til at folk snakker om viktigheten av å bake ferskt brød når du er på husvisning for å selge hjemmet ditt), men duft er en vanskelig sans å utnytte på den måten at vi for eksempel kan lage bobler av personlig lyd med ørepropper eller kontrollere hva øyet ser ved hjelp av en skiftende videoskjerm.

Forsøk på å gjøre det har rutinemessig blitt behandlet med latterliggjøring av kritikere. For eksempel blir den for lengst avdøde Smell-O-Vision ofte lattermildt betraktet som nadiret for kino-gimmickry fra midten av 1900-tallet på en tid da den tapte terreng til TV. Den første Smell-O-Vision-filmen, 1960-tallet Duft av mystikk, pumpet en automatisert duft til teaterseter ved hjelp av plastrør. De 30 forskjellige luktene, alt fra ferume til skokrem til vin, ble designet for å samsvare med det som skjedde på skjermen.

En annonse for filmen lød: «Først flyttet de (1895)! Så snakket de (1927)! Nå lukter de (1960)!" Som en gimmick stinket det.

Duften av friskt regn?

Luktkontroll er langt mer mulig med dette siste arbeidet fra Human-Computer Integration Lab. For eksempel er en av de uvanlige egenskapene til enheten det faktum at den gjør det mulig å lukte i enten stereo eller mono. Det betyr at den kan aktivere hver elektrode uavhengig, og det er grunnen til at Brooks virtuelle kontrollpanel, beskrevet tidligere, hadde separate knapper for venstre og høyre. Stereo sniffing er bemerkelsesverdig fordi dette ikke er en del av hvordan vi vanligvis føler aromaer i den virkelige verden.

Ikke forvent at den nasale bærbare skal være i stand til å gjenskape mer komplekse dufter. Simulering av et bredere spekter av aromaer kan være mulig, sa Brooks, men ikke bare gjennom stimulering av trigeminusnerven. Luktepæren har den mye bredere paletten av sensasjoner. Trigeminusnerven ligner mer på tungen, som bare kan oppdage fem smaker: søtt, surt, salt, bittert og umami. (Mye av subtiliteten i det vi kaller smak er faktisk lukt.) På samme måte kan trigeminusnervestimulering gi store sensasjoner som vi gjenkjenner som lukt, men uten noen noter. Med andre ord, mens du kan gjenskape den prikkende følelsen av eddikdamp, kan du ikke gjøre det samme med lukten av friskt regn.

For å stimulere luktepæren innebærer en lang nesepinne, overvåket av en lege, som ville få en COVID-test til å se ut som å blåse nesen til sammenligning. Brooks bemerket at den optimale måten å oppnå luktpærestimulering på ville være ved hjelp av et lite medisinsk implantat, selv om dette neppe er noe de fleste av oss vil underholde. Det er også utfordringen med å gjenskape lukter på kodenivå. "Vi vet ikke hva parametrene ville være for å faktisk kode en lukt digitalt eller elektrisk slik at den kunne dekodes av pæren riktig etterpå," sa de.

Nytten av luktteknologi

Når det gjelder brukstilfeller, er det mest åpenbare å gjøre virtuell virkelighet mer oppslukende. Uansett hvor god grafikken kan være, uansett om vi mestrer evnen til å gjøre uendelig vandring i virtuell virkelighet eller arbeid med haptisk teknologi for å føle teksturer og gjenstander i den virtuelle verden, vil en VR-furuskog for mange alltid virke mangelfull hvis den ikke lukter furutrær.

Men Brooks ser ikke på dette bare som et spilltilbehør. "Vi har allerede fenomenale luktopplevelser, kanskje som vi ikke legger så mye merke til, i det virkelige liv som bare er superrike," sa de. "Du går nedover gaten og en lukt slår deg. I Chicago er det en ganske berømt sjokoladefabrikk, og du får bare skyer av denne lukten i byen. Det jeg innbiller meg at dette kan føre til er rent luktende utvidet virkelighet... virkelig transformerer hvordan vi samhandler med hverdagslukter i stedet for å prøve å produsere et nytt sett med luktopplevelser fra ripe."

Dette arbeidet, som fortsatt er i fremtiden for teamet, kan fokusere på å gjøre luktopplevelsen smartere. Hvor kommer en spesiell lukt fra? Kan du ringe opp en lukt du likte og ringe ned en annen du ikke gjorde? Hva med luktvarsler: Hvem vil ikke ha den skarpe forbrenningen av wasabi i neseborene når sjefen sender dem meldinger på Slack? Eller, mer seriøst, kan du bli tvunget til å lukte en dødelig gass som karbonmonoksid som for øyeblikket er luktfri? Mens karbonmonoksiddetektorer gjør dette uten at brukerne må stikke elektroder opp i nesen, kan et slikt verktøy tenkes å være nyttig for visse scenarier, for eksempel de som redningsarbeidere står overfor.

"En av tingene vi tenker på er, kan vi bruke dette som en intervensjonsteknologi som høreapparater for folk som har lukttap?" Brooks sa, og påpekte at dette kan bli mer presserende i en post-pandemisk verden med vedvarende lukttap som viser seg å være en rådende bivirkning for mange mennesker.

Og selvfølgelig er det alltid muligheten for andre typer sanseunderholdning utover VR og spill. "Kjemiske sanser er så intense at det er vanskelig å forestille seg en tre-timers luktopera som konstant stimulerer deg i disse tre timene og ikke gir deg pauser," sa Brooks. Men ideen er absolutt forlokkende. "Jeg har tenkt på, i løpet av det siste og et halvt året, hvor mye jeg personlig ville nyte en Walkman-lukt."

Ideen om å velge en spilleliste med luktlandskap – fra lukten av tomater på vintreet til duften av tøymykner – og spille hver enkelt på forespørsel er tingen tekniske drømmer er laget av. Langsøkt, kanskje. Men ikke umulig. "Det er definitivt ikke utelukket," sa Brooks.

EN papir som beskriver teamets arbeid ble nylig presentert på 2021 Conference on Human Factors in Computing Systems (CHI). Sammen med Brooks inkluderer andre etterforskere som jobbet med prosjektet laboratoriesjef Pedro Lopes, Romain Nith, Shan-Yuan Teng, Jingxuan Wen og Jun Nishida.

Redaktørenes anbefalinger

• Intel bruker A.I. å bygge lukt-o-vision chips
• Å lukte er å tro: Feelreals luktsyn kan komme til VR-headset