Przesłali zapachy przez internet. Poczujesz kawę z drugiego końca świata

Do tej pory przez internet mogliśmy przesyłać obraz, dźwięk, a nawet sygnały pozwalające odtworzyć wrażenia dotykowe. Teraz naukowcy pokazali system, dzięki któremu można również poczuć zapach kawy, ciasta czy pomarańczy znajdujących się w zupełnie innym miejscu. Wystarczy elektroniczny nos, sztuczna inteligencja i niewielkie urządzenie rozpylające odpowiedni aromat.

Eksperyment przeprowadzony przez badaczy ze Stanów Zjednoczonych i Chin pokazał, że odtwarzanie zapachów na odległość jest technicznie możliwe. Co ważne, system działa automatycznie, bez konieczności ręcznego wybierania aromatu przez użytkownika. Na razie rozpoznaje jednak tylko 5 zapachów, a jego skuteczność nie jest jeszcze doskonała.

Za nową technologią stoi zespół naukowców z Ohio State University oraz Zhejiang Laboratory w Chinach. Badacze opracowali rozwiązanie nazwane Scentronic, które łączy elektroniczny nos z niewielkim generatorem zapachów. Całość wykorzystuje sztuczną inteligencję do rozpoznawania aromatów i przesyłania informacji o nich przez internet.

Zasada działania przypomina nieco przesyłanie zdjęcia. Aparat rejestruje obraz, urządzenie przetwarza go na dane cyfrowe, a odbiorca może zobaczyć rezultat na ekranie. W przypadku Scentronic zamiast matrycy aparatu wykorzystywane są czujniki chemiczne, a rolę wyświetlacza pełni generator zapachów.

W eksperymencie naukowcy skupili się na 5 powszechnie rozpoznawanych aromatach. Były to kawa, piwo, czerwone wino, ciasto i pomarańcza. Urządzenie potrafiło rozpoznać obecność jednego z nich, przesłać odpowiednią informację przez sieć, a następnie uruchomić po drugiej stronie rozpylacz zawierający właściwą substancję zapachową.

Wyniki przedstawiono w badaniu opublikowanym w czasopiśmie Science Advances. Autorzy, wśród których znajduje się Chunyu Yang z Ohio State University, podkreślają, że najważniejszym osiągnięciem jest połączenie wszystkich etapów w jeden działający system. Nie trzeba więc samodzielnie wskazywać, jaki aromat ma zostać uwolniony. Urządzenie rozpoznaje zapach i automatycznie wysyła sygnał uruchamiający odpowiedni mechanizm.

Pierwszym elementem systemu jest elektroniczny nos, czyli urządzenie wyposażone w 6 czujników gazowych. Reagują one na lotne związki chemiczne uwalniane przez różne substancje. To właśnie takie cząsteczki docierają do naszego nosa, gdy wchodzimy do kawiarni albo obieramy pomarańczę.

Każdy czujnik reaguje na obecność związków chemicznych nieco inaczej. Powstaje charakterystyczny zestaw sygnałów elektrycznych, który można następnie przeanalizować komputerowo. Naukowcy wykorzystali uczenie maszynowe, aby nauczyć system rozpoznawania wzorców odpowiadających poszczególnym aromatom.

Samo wykorzystywanie elektroniki do rozpoznawania zapachów nie jest oczywiście nowością. Naukowcy z Karlsruhe Institute of Technology już wcześniej opracowali elektroniczny nos, który rozpoznaje pleśń na podstawie substancji uwalnianych do powietrza. W tamtym przypadku celem było wykrywanie zagrożenia, zanim na ścianach pojawią się oznaki zagrzybienia.

Badacze próbowali również wyposażać roboty w sztuczny zmysł węchu, pozwalający odróżniać zapachy za pomocą biologicznych czujników i uczenia maszynowego. Scentronic rozwija podobną koncepcję, ale dodaje do niej możliwość automatycznego odtwarzania rozpoznanego zapachu w innym miejscu.

Po ustaleniu, z jakim aromatem ma do czynienia, system przesyła odpowiednie dane za pośrednictwem internetu. Nie wymaga przy tym bezpośredniego połączenia przewodowego pomiędzy czujnikiem a urządzeniem odbiorczym. Informacje mogą trafiać do niego przez sieć i usługi działające w chmurze.

Odbiornikiem jest niewielkie urządzenie zawierające pojemniki z przygotowanymi substancjami zapachowymi. Naukowcy zaprezentowali kilka wersji konstrukcji, w tym opaskę na nadgarstek, naszyjnik oraz model, który można trzymać w dłoni.

Opaska wykorzystuje dwa kanały zapachowe, natomiast większa konstrukcja w formie naszyjnika może obsługiwać 5. Poszczególne pojemniki współpracują z miniaturowymi rozpylaczami piezoelektrycznymi. To elementy, które pod wpływem sygnału elektrycznego zaczynają bardzo szybko drgać, rozbijając ciecz na niewielkie kropelki.

Powstała w ten sposób mgiełka uwalnia do powietrza substancje zapachowe, które może wyczuć człowiek znajdujący się w pobliżu urządzenia. Odpowiednio sterując pracą rozpylacza, można również zmieniać intensywność emitowanego aromatu. To jednak nie oznacza, że internet rzeczywiście transportuje cząsteczki kawy czy pomarańczy. Do odbiornika dociera wyłącznie informacja cyfrowa, a sam zapach powstaje dzięki substancjom znajdującym się już w urządzeniu.

Jeśli elektroniczny nos wykryje kawę, to system rozpozna odpowiednią kategorię i uruchomi po drugiej stronie rozpylacz z przygotowanym wcześniej aromatem kawowym. Nie odtworzy jednak wszystkich subtelnych różnic pomiędzy poszczególnymi odmianami ziaren, sposobami palenia czy przygotowywania naparu. Scentronic nie potrafi więc jeszcze przeanalizować dowolnej mieszaniny chemicznej i samodzielnie stworzyć jej dokładnej kopii. Korzysta z wcześniej przygotowanej biblioteki zapachów.

Na samych zapachach eksperyment się jednak nie zakończył. Zespół opracował także prototyp urządzenia pozwalającego łączyć bodźce węchowe ze smakowymi. Jest nim specjalny kubek, do którego można dodawać niewielkie ilości płynów smakowych.

W połączeniu z goglami rzeczywistości mieszanej użytkownik mógłby wybrać wirtualny napój, a urządzenie uwolniłoby odpowiedni aromat i dodało określoną substancję smakową do znajdującej się w kubku wody. Chodzi o stworzenie wrażenia, że cyfrowa interakcja ma także fizyczny wymiar.

Nie jest to pierwszy eksperyment dotyczący odtwarzania smaków. Opisywaliśmy już elektroniczny lizak, który wykorzystuje odpowiednio sterowane substancje do wywoływania różnych wrażeń smakowych w wirtualnej rzeczywistości. Naukowcy od dłuższego czasu szukają więc sposobu na rozszerzenie cyfrowych doświadczeń poza obraz i dźwięk.

Wcześniej przedstawialiśmy również grafenowy czujnik, który dzięki sztucznej inteligencji potrafi rozróżniać podstawowe smaki. Scentronic pokazuje kolejny etap takich prac, ponieważ łączy wykrywanie bodźców z próbą ich odtwarzania na odległość.

Potencjalnych zastosowań nowego rozwiązania jest oczywiście całkiem sporo. Naukowcy wymieniają m.in. zakupy internetowe, komunikację na odległość, rozrywkę oraz wirtualną rzeczywistość. W przyszłości sklep mógłby umożliwiać sprawdzenie zapachu wybranych produktów przed ich zamówieniem, a gra komputerowa odtwarzać aromaty związane z otoczeniem.

Badacze wskazują też na zastosowania związane z oceną sprawności węchu. Urządzenie pozwalające precyzyjnie kontrolować rodzaj i intensywność zapachu mogłoby pomagać podczas wybranych testów prowadzonych przez specjalistów.

Przeczytaj także:

Do takich zastosowań prowadzi jednak jeszcze naprawdę długa droga. Obecny prototyp rozpoznaje jedynie 5 kategorii aromatów, wymaga przygotowanych wcześniej substancji i nie został przetestowany na dużej grupie użytkowników. Przed ewentualnym wprowadzeniem do sprzedaży konieczne byłyby również badania bezpieczeństwa, trwałości i powtarzalności działania.

Największym wyzwaniem na ten moment pozostaje jednak możliwość wiernego odtwarzania złożonych zapachów. Aromat świeżo zaparzonej kawy powstaje z udziałem wielu substancji chemicznych, a ich wzajemne proporcje decydują o charakterystycznym wrażeniu. Samo rozpoznanie, że coś pachnie kawą, nie wystarcza do przygotowania jego dokładnej kopii.

*Grafika wprowadzająca wygenerowana przez AI