Nos-Zapping Bärbar Simulerar dofter med elektricitet

Jas Brooks, en långhårig ingenjör som ser ut som om de skulle kunna månsken som roadie för ett hårmetallband, satt ögonbindel i ett rum med elektroder i näsan och låt folk över internet skruva upp luktar.

"Det ser definitivt... skrämmande ut," sa de till Digital Trends och liknade experimentupplägget med Milgram experiment, en kontroversiell serie av 1960-talsexperiment, utförda av en Yale-psykolog, där människor testades på deras vilja att dela ut elektriska stötar till deltagarna.

I Stanley Milgrams experiment elektricerade deltagarna dock inte riktigt människor. Utan att de visste om dem testades deltagarna om de var villiga att lyda en auktoritetsfigur när de gjorde något som de själva ansåg vara samvetslöst. I Brooks experimentella upplägg, Brooks verkligen var tar emot elektriska strömmar från personerna vid kontrollerna. Dessa råkade bara registreras i form av varma, wasabi-liknande förnimmelser eller skarpa dofter av vinägerångor istället för stötar.

"Det är inte smärtsamt för mig," sa Brooks. "Jag satt bara där och tänkte," Åh ja, jag känner det här. Det här är vad jag uppfattar just nu.’ Grundinställningen var att jag hade denna ögonbindel på och det fanns den här skärmen [jag delade] med instruktioner. Det var det här gränssnittet jag hade designat med [en bild av] min näsa och en höger- och vänsterknapp. De kunde klicka på den virtuellt för att testa sensorn."

Sniffa upp framtidens teknik

Brooks, doktor. student vid avdelningen för datavetenskap vid University of Chicago Human-Computer Integration Lab, är fokuserad på formen av kommande teknik. Och, åtminstone baserat på det här senaste experimentet, är en form som tekniken kan ta ett par elektroder, hållna på plats av små magneter, insatta i näsan på bärare.

För att föreställa dig det, föreställ dig någon form av högteknologisk anti-snarkning eller den typ av cyborgisk datainsamlingstillbehör som Twitters Jack Dorsey kan byta ut sin näsring mot på Burning Man. Den lilla, trådlösa, batteridrivna bärbara enheten kan upptäcka när bärare andas in och använder sedan sina elektroder för att stimulera deras septum, brosket i näsan som skiljer näsborrarna åt.

Digitala trender tidigare täckt Human-Computer Integration Labs arbete när forskare där (inklusive Brooks) utvecklade en teknik för att replikera temperatur i virtuell verklighet genom att pumpa luktfria kemikalier med spårämnen av capsaicin och mentol för att simulera en känsla av varm och kall. Detta gjordes med hjälp av en lågeffekttillsats fäst på en VR-skärm. Den här gången innebär enheten som teamet har kommit fram till ingen egentlig kemisk stimulering alls. Bäraren är det inte faktiskt luktar en extern lukt; de får helt enkelt ett av nervklustren som är förknippade med lukt kittlade på ett sätt som får dem att tro att de är det.

"De flesta kanske vet att vi uppfattar lukt med hjälp av vår olfaktoriska glödlampa, men lukt är verkligen en multimodal sensation," sa Brooks. "Vi har två system som [bidrar] till vår lilla uppfattning. Vi har den där olfaktoriska glödlampan, och sedan har vi nervändarna i näsan som uppfattar saker som skärpan av vinäger, vilket är en mycket tydlig känsla, förmedlad av denna nerv, såväl som saker som den uppfriskande aspekten av mynta."

Den bärbara Bluetooth-näsan surrar i den sistnämnda trigeminusnerven för att klara av sitt trick. Detta mer lättåtkomliga nervkluster (lättare, det vill säga än luktlöken, som ligger bakom ögongloben) lägger till vissa luktförnimmelser, som hjärnan sedan mosar ihop med luktbulbsdata för att frammana en viss lukt förnimmelser.

En kort historia av lukt

Arbetet som utförs av Brooks och resten av teamet är banbrytande. Men det är inte första gången världen har underhållit begreppet luktteknik. Den 1 april 2013 tillkännagav Google sitt Google Nose-projekt, ett nytt initiativ för teknikjätten som skulle, sa det, utöka sökutrymmet till luktvärlden. En video producerad av Google visade produktchef Jon Wooley förklara hur lukt är en avgörande del av vårt sätt att navigera i världen, men en som grymt hade förbisetts av tidigare sökmetoder.

Tanken med Google Nose var att bygga på en Google Aroma-databas med 15 miljoner "scentibyte" från hela världen för att tillåta användare att "söka efter lukter." Genom att klicka på en ny Google Smell-knapp när han använder en bärbar dator, stationär eller mobil enhet kan en användare till exempel hålla upp sin telefon mot en blomma och få en positiv identifiering baserat på dess doft. "Genom att skära fotoner med infraljudsvågor, justerar Google Nose Beta tillfälligt molekyler för att efterlikna en viss doft," förklarade videon.

Det var tyvärr ett aprilskämt snarare än en riktig produkt. Även om det var roligt, är detta också ett tecken på hur luktteknik ofta har behandlats under senare tid. Ingen ifrågasätter att luktsinnena är kraftfulla (det finns en anledning till att folk talar om vikten av att baka färskt bröd när du gör husvisningar för att sälja ditt hem), men doft är ett svårt sinne att utnyttja på det sättet att vi till exempel kan skapa bubblor av personligt ljud med hörsnäckor eller styra vad ögat ser med hjälp av en föränderlig videoskärm.

Ansträngningar att göra det har rutinmässigt behandlats med förlöjligande av kritiker. Till exempel anses den sedan länge bortgångna Smell-O-Vision ofta skrattande sett vara den lägsta nivån i mitten av 1900-talets biografgimmick vid en tidpunkt då den tappade mark till tv. Den första Smell-O-Vision-filmen, 1960-talet Doft av mystik, pumpade en automatiserad doft till teaterstolar med hjälp av plastslangar. De 30 olika dofterna, allt från ferum till skokräm till vin, designades för att motsvara vad som hände på skärmen.

En annons för filmen löd: "Först flyttade de (1895)! Sedan pratade de (1927)! Nu luktar de (1960)!” Som en gimmick stinkade det.

Doften av nytt regn?

Luktkontroll är mycket mer möjligt med detta senaste arbete från Human-Computer Integration Lab. Till exempel är en av de ovanliga egenskaperna hos enheten det faktum att den gör det möjligt att lukta i antingen stereo eller mono. Det betyder att den kan aktivera varje elektrod oberoende, varför Brooks virtuella kontrollpanel, som beskrivits tidigare, hade separata knappar för vänster och höger. Stereo sniffning är anmärkningsvärt eftersom detta inte är en del av hur vi vanligtvis känner av aromer i den verkliga världen.

Förvänta dig dock inte att den nasala bärbara ska kunna replikera mer komplexa dofter. Simulering av ett bredare utbud av aromer kan vara möjligt, sa Brooks, men inte enbart genom stimulering av trigeminusnerven. Luktlöken har den mycket bredare paletten av förnimmelser. Trigeminusnerven är mer lik tungan, som bara kan upptäcka fem smaker: sött, surt, salt, bittert och umami. (Mycket av subtiliteten i det vi kallar smak är faktiskt lukt.) På samma sätt kan trigeminusnervstimulering ge stora förnimmelser som vi känner igen som lukt, men utan några anteckningar. Med andra ord, även om du kan replikera den stickande känslan av vinägerångor, kan du inte göra detsamma med lukten av nytt regn.

För att stimulera luktlöken innebär en lång näspinne, övervakad av en läkare, som skulle få ett covid-test att se ut som att du snurrar näsan i jämförelse. Brooks noterade att det optimala sättet att uppnå doftbulbstimulering skulle vara genom ett litet medicinskt implantat, även om detta sannolikt inte är något de flesta av oss skulle underhålla. Det finns också utmaningen att replikera lukter på kodnivå. "Vi vet inte vad parametrarna skulle vara för att faktiskt koda en lukt digitalt eller elektriskt så att den kunde avkodas av glödlampan korrekt efteråt," sa de.

Användbarheten av luktteknik

När det gäller användningsfall är det mest uppenbara att göra virtuell verklighet mer uppslukande. Oavsett hur bra grafiken kan vara, oavsett om vi behärskar förmågan att göra oändlig promenad i virtuell verklighet eller arbeta med den haptiska tekniken för att känna texturer och föremål i den virtuella världen, kommer en VR-tallskog för många alltid att verka bristfällig om den inte luktar tallar.

Men Brooks ser inte detta enbart som ett speltillbehör. "Vi har redan fenomenala luktupplevelser, kanske som vi inte ägnar för mycket uppmärksamhet åt, i verkliga livet som bara är superrika," sa de. "Du går nerför gatan och en lukt slår dig. I Chicago finns en ganska berömd chokladfabrik, och du får bara moln av denna lukt i staden. Vad jag föreställer mig att detta kan leda till är rent luktande förstärkt verklighet... verkligen förändra hur vi interagerar med vardagliga lukter istället för att försöka producera en ny uppsättning luktupplevelser från repa."

Detta arbete, som fortfarande ligger i framtiden för teamet, skulle kunna fokusera på att göra luktupplevelsen smartare. Var kommer en speciell lukt ifrån? Kan du ringa upp en lukt som du gillade och slå ner en annan som du inte gjorde? Vad sägs om luktmeddelanden: Vem skulle inte vilja ha den skarpa bränningen av wasabi i sina näsborrar när chefen skickar meddelanden till dem på Slack? Eller, mer allvarligt, kan du få dig att lukta en dödlig gas som kolmonoxid som för närvarande är luktfri? Medan kolmonoxiddetektorer gör detta utan att användarna behöver sticka elektroder i näsan, kan ett sådant verktyg vara användbart för vissa scenarier, som de som räddningsarbetare möter.

"En av de saker som vi tänker på är, kan vi använda detta som en interventionsteknik som hörapparater för människor som har luktförlust?" Brooks sade och påpekade att detta kan bli mer pressande i en post-pandemisk värld med fortsatt luktförlust som visar sig vara en rådande bieffekt för många människor.

Och naturligtvis finns det alltid möjlighet till andra typer av sensorisk underhållning utöver VR och spel. "Kemiska sinnen är så intensiva att det är svårt att föreställa sig, som en tre timmar lång luktopera som ständigt stimulerar dig under dessa tre timmar och inte ger dig pauser," sa Brooks. Men tanken är verkligen lockande. "Jag har funderat på, under det senaste och ett halvt året, hur mycket jag personligen skulle njuta av en doft Walkman."

Tanken med att välja en spellista med luktlandskap – från doften av tomater på rankan till doften av sköljmedel – och spela var och en på begäran är det som tekniska drömmar är gjorda av. Långsökt, kanske. Men inte omöjligt. "Det är definitivt inte uteslutet," sa Brooks.

A papper som beskriver lagets arbete presenterades nyligen vid 2021 års konferens om mänskliga faktorer i datorsystem (CHI). Tillsammans med Brooks, andra utredare som arbetade med projektet inkluderar labbchef Pedro Lopes, Romain Nith, Shan-Yuan Teng, Jingxuan Wen och Jun Nishida.

Redaktörens rekommendationer

• Intel använder A.I. att bygga lukt-o-vision chips
• Att lukta är att tro: Feelreals luktsyn kan komma till VR-headset