https://frosthead.com

Å bruke elektriske strømmer for å lure oss selv til å smake på noe vi ikke er

Det er vanskelig å ikke tenke på Nimesha Ranasinghe som en digital tidsalder Willy Wonka. Men laboratoriet hans, ved University of Maine, er ikke fullt av sjokolade, og det lukter ikke som sukkertøy. I stedet er materialene i ingeniørarbeidet elektroder og ledninger, lysdioder og pH-sensorer.

Ranasinghe er en av verdens ledende forskere på elektrisk smaksimulering - ved hjelp av elektroniske verktøy for å lure tungen til å oppleve smak som ikke er der. Bruk de elektrodebyggede spisepinnene dine til å spise kremede, salte potetmos. Bortsett fra at de ikke er saltet i det hele tatt - smaken av saltighet kommer helt fra strømmen i spisepinnene. Nipp til syrlig gul limonade fra en tumbler. Det er faktisk ikke limonade i det hele tatt, men vanlig vannfarget gult med en LED, surheten er et resultat av at en elektrisk strøm løper gjennom koppen. Slikk en "virtuell lollipop", og finn ut hvilken smak dine spesielle biokjemiske sminke sanser - det kan være surt, søtt, salt eller til og med bittert. I alle fall er det ingen faktisk mat involvert, bare sølvelektroder.

"Jeg liker mat, " sier Ranasinghe. "Men kontrollerbarheten av smak er det jeg virkelig er interessert og spent på."

Ranasinghes forskning innebærer å kontrollere smaksopplevelser gjennom elektrisitet, farge, varme og duft. Han ser for seg en fremtid der simulert smak kan være en del av virtuelle eller utvidede virkelighetsopplevelser, enda et skritt mot omfattende faux-virkelighet.

Ranasinghe, opprinnelig fra Sri Lanka, har bakgrunn innen både elektroteknikk og informatikk. Da han ankom National University of Singapore for å gjøre doktorgraden sin, var han interessert i å finne ut en måte å bringe sanser utenfor synet og lyden inn i virtuell virkelighet. Da han skjønte at det var veldig lite forskning på elektrisk simulerende smak, ble studiekursen hans satt.

"Til å begynne med visste jeg ikke hvordan jeg skulle gjøre dette, " sier han. “Med mindre du har en rekke kjemikalier og legger dem i brukerens munn. Men det hørtes ikke digitalt ut. Jeg var fast bestemt på å finne noe helt elektrisk eller helt digitalt. ”

Ranasinghe fant noen artikler fra 1970-tallet som beskrev bruk av sølvtråder for å utforske organisasjonen av smakssystemet. Studiedeltakerne hadde rapportert å ha sure eller salte smaksopplevelser da ledningene ble plassert på tungene. Dette var fornuftig, visste Ranasinghe, da sure og salte sensasjoner oppdages gjennom ionekanaler.

Den andre primære smaken - søt, bitter og umami - er vanskeligere å simulere. Det er mulig, oppdaget Ranasinghe, å skape en liten følelse av sødme gjennom termisk stimulering - å utsette tungen for vekslende varme og kalde temperaturer. Oppvarming og kjøling kan også simulere oppfatninger om krydder eller kulde, som følelsen av å suge en mynte.

"Utfordringen med termisk stimulering er at vi trenger å komme opp med disse varme- og avkjølingsmekanismene, og du må bruke disse klumpete varme tingene [for å varme opp væsken], " sier han. "Det er ikke lett."

En annen utfordring innebar umami - smaken av smak som finnes rikelig i matvarer som parmesanost, tomater, tang og soyasaus. Ranasinghe fant ut at mens de fleste lett kunne beskrive når noe var "salt" eller "søtt", hadde de lite ordforråd for å beskrive umami. I frykt for at dette ville gjøre datainnsamling ekstremt vanskelig, bestemte han seg for å fokusere på annen smak.

Etter hvert hadde Ranasinghe nok informasjon til å prøve å bringe smakssimuleringsteknologi ut av laboratoriet. For å gjøre dette bestemte han seg for å legge teknologien inn i vanlige redskaper - spisepinner, boller, cocktailglass.

"Da jeg brukte to sølvelektroder, nølte folk med å legge dem inn i munnen, " sier han.

Han eksperimenterte med simulert saltighet ved å la brukerne spise potetmos med elektrodeinnstøpte spisepinner. Mens spisepinner vanligvis ikke er redskapet å velge potetstappe, fant han ut at brukerne hadde en tendens til å slikke de klissete potetene av spisepinnene, og sikre at tungene deres kom i kontakt med elektrodene. En elektrodeinnstøpt suppeskål ble brukt for å forbedre surheten i utvannet misosuppe, forutsatt at testerne drakk suppen i japansk stil, munn til kanten.

Herfra Ranasinghe og teamet hans - først ved Keio-National University of Singapore's Connective Ubiquitous Technology for Embodiments (CUTE) -senter, og nå ved University of Maines Multisensory Interactive Media (MIM) Lab - forgrenet seg til å utforske hvordan kombinasjon av andre stimuli kunne endre smak- og smaksopplevelser. De laget en "Vocktail" (forkortelse for "virtuell cocktail") - et martiniglass med elektroder, duftpatroner og en LED. Drikkeren kan kontrollere surheten eller saltigheten av drikken i glasset med elektrodene, kan legge til forskjellige dufter som sjokolade, mynte, jordbær eller banan, og kan endre farge med LED. Brukere kan lage en sur, grønnfarget mynte mojito eller en salt-sur rødfarget jordbærmargarita. Alt uten vann.

Det er flere potensielle applikasjoner i den virkelige verden for teknologien, sier Ranasinghe. For det første er det helsevinkelen: teknologiene kan brukes til å hjelpe folk med å redusere salt eller sukker i diettene ved å lure smaksløkene. Det kan også hjelpe de med nedsatt smaksevne - for eksempel cellegiftpasienter eller eldre - til å glede seg over mat igjen. For det andre kan smakshus - selskaper som utvikler og produserer smakstilsetninger for mat- og drikkeindustrien - bruke en smakssimulator for å få umiddelbar tester-tilbakemelding på smaksprofiler (drikke for surt? Hva med nå?). Det tredje har å gjøre med virtuell eller utvidet virkelighet: hvor kult ville det være å kunne "smake" en kakestykke mens du vandrer rundt i en virtuell rekreasjon av en wienerbrød fra 1800-tallet? Eller nippe til en glødende kopp fremmed grog når du utforsker en fjern planet?

Matthias Harders, medforfatter av boken Virtual Reality in Medicine, spekulerer i at smaksteknologi integrert i VR en dag kan brukes til å hjelpe til med å behandle spiseforstyrrelser.

"Men teknologien er fremdeles for rudimentær til å se en klar fordel i medisin, " sier han.

Harders tror vi vil se lukteteknologi innlemmet i virtual reality mye raskere enn smaksteknologi. Noen ultra-høyteknologiske kinoer, påpeker han, bruker allerede lukteknologi for å forbedre seernes opplevelser (kinoene har faktisk brukt lukt i nesten 100 år, fra piping i parfyme under et romantisk skuespill til den beryktede Smell-o -Visjon på 1960-tallet).

Adrian David Cheok, professor i databehandling ved City University of London som jobber med smakssimulering, er enig.

"Vi lukter faktisk maten vår, " sier han. "På lang sikt vil det være viktigere å simulere lukt."

Cheok, som fungerte som Ranasinghes doktorgradsrådgiver, forestiller seg at arbeidet som hans og Ranasinghe kunne koble mennesker på uventede måter. Folk som bor langt fra familie stiller noen ganger opp Skype mens de spiser, sier han, for å “dele” middag med sine kjære. Men hva om de faktisk også kunne dele lukten og smaken? Smak og lukt-teknologi kan også være et læremiddel på skoler eller museer, sier han.

«Tenk deg at du også kunne smake og lukte på maten som folk spiste i det gamle Roma?» Sier han.

Selv om Cheok sier at dagens arbeid med smakssimulering er ganske begrenset, er det noen få forskere foruten ham selv og Ranasinghe. Japanske forskere utviklet en matsimulator som passer i munnen, slik at brukeren kan føle følelsen av å tygge mens en in-ear høyttaler samtidig gir passende lyder (knusing hvis du er ment å tygge en cracker, for eksempel). Samtidig spruter munnstykket i bittesmå stråler med kjemikalier for å representere de fem grunnleggende smakene. En annen enhet, TasteScreen fra 2005, bruker kjemiske smakstilsetninger for å levere smaker til en dataskjerm. Opprettet av en da Stanford grad-student, og lar brukerne bokstavelig talt slikke skjermen for å smake på det de ser.

Det vil ta langt mer enn å stimulere smaksløkene (eller sprute kjemikalier på en dataskjerm) for å gjenskape smaken på ekte mat fra bunnen av. Mens sure, søte, salte, bitre og umami smaker oppdages av tungen, innebærer opplevelsen av å spise smak og munnfølelse også. Smak - tenk stekt, fruktig eller floral - involverer luktesansen, og tekstur (kremet, crunchy, seig) handler om vår følelse av berøring.

Ranasinghes fremtidige arbeid innebærer alt dette. Han er interessert i å bruke lukt og haptisk teknologi for å innlemme lukt og berøring i VR-smaksopplevelser. Se for deg å nippe til "kaffe" på et virtuelt kontor mens kaffedukten strømmer inn og taktile sensorer gir deg følelsen av å riste ekte sukker i kruset ditt, som blåser varm luft i neseborene for å føle deg som damp.

Høres ut som magi?

Som Willy Wonka sa: "Oppfinnelsen, mine kjære venner, er 93 prosent svette, 6 prosent elektrisitet, 4 prosent fordamping og 2 prosent butterscotch-krusning."

I Ranasinghe tilfelle er det tyngre på strømmen, men ikke mindre oppfinnsom.

Å bruke elektriske strømmer for å lure oss selv til å smake på noe vi ikke er