Det er svært ikke at tænke på Nimesha Ranasinghe som en digital tidsalder Willy Wonka. Men hans laboratorium på University of Maine er ikke fuld af chokolade, og det lugter ikke som bomuldsgodteri. I stedet er materialerne i ingeniørarbejdet elektroder og ledninger, LED'er og pH-sensorer.
Ranasinghe er en af verdens førende forskere inden for simulering af elektrisk smag - ved hjælp af elektroniske værktøjer til at narre tungen til at opleve smag, der ikke er der. Brug hans elektrodeindlejrede spisepinde til at spise cremet, salt kartoffelmos. Bortset fra at de overhovedet ikke er saltet - smagen af saltethed kommer helt fra strømmen i spisepinde. Nyd syrte gul limonade fra en tumbler. Det er faktisk overhovedet ikke limonade, men almindeligt vandfarvet gult med en LED, surheden er et resultat af, at en elektrisk strøm løber gennem koppen. Slikk en "virtuel slikkepind", og find ud af, hvad der smager dine bestemte biokemiske makeup-sanser - det kan være surt, sødt, salt eller endda bittert. Under alle omstændigheder er der ingen faktisk mad involveret, kun sølvelektroder.
”Jeg kan godt lide mad, ” siger Ranasinghe. ”Men kontrollerbarheden af smag er det, jeg er virkelig interesseret og begejstret for.”
Ranasinghe's forskning involverer kontrol af smagsfølelser gennem elektricitet, farve, varme og duft. Han ser for sig en fremtid, hvor simuleret smag kunne være en del af virtuelle eller augmented reality-oplevelser, endnu et skridt hen imod en omfattende faux reality.
Oprindeligt fra Sri Lanka, har Ranasinghe en baggrund inden for elektroteknik og datalogi. Da han ankom til National University of Singapore for at lave sin ph.d., var han interesseret i at finde ud af en måde at bringe sanser ud over synet og lyden i virtual reality. Da han indså, at der var meget lidt forskning i elektrisk simulering af smag, blev hans studiekursus sat.
”Til at begynde med havde jeg ingen idé om, hvordan jeg skulle gøre det, ” siger han. ”Medmindre du har en række kemikalier og lægger dem i brugerens mund. Men det lyder ikke digitalt. Jeg var fast besluttet på at finde noget helt elektrisk eller helt digitalt. ”
Ranasinghe fandt nogle papirer fra 1970'erne, der beskrev at bruge sølvtråde til at udforske organisationen af smagssystemet. Undersøgelsesdeltagerne havde rapporteret at have sure eller salte smagsfølelser, når ledningerne blev anbragt på deres tunger. Dette vidste, vidste Ranasinghe, da sure og salte fornemmelser detekteres gennem ionkanaler.
Den anden primære smag - sød, bitter og umami - er sværere at simulere. Det er muligt, opdagede Ranasinghe, at skabe en mindre sødme følelse gennem termisk stimulering - udsætte tungen for skiftende varme og kolde temperaturer. Opvarmning og afkøling kan også simulere opfattelser af krydderi eller kulde, ligesom følelsen af at sutte en mynte.
”Udfordringen med termisk stimulering er, at vi er nødt til at komme med disse opvarmnings- og kølemekanismer, og du er nødt til at bruge disse voluminøse varme ting [til at opvarme væsken], ” siger han. "Det er ikke nemt."
En anden udfordring involverede umami - smagen af smag, der findes rigeligt i fødevarer som parmesanost, tomater, tang og sojasovs. Ranasinghe fandt ud af, at mens de fleste let kunne beskrive, når noget var "salt" eller "sødt", havde de kun lidt ordforråd til at beskrive umami. I frygt for at dette ville gøre dataindsamling ekstremt vanskelig, besluttede han at fokusere på anden smag.
Til sidst havde Ranasinghe information nok til at prøve at bringe smagsimuleringsteknologi ud af laboratoriet. For at gøre dette besluttede han at integrere teknologien i almindelige redskaber - spisepinde, skåle, cocktailglas.
”Da jeg brugte to sølvelektroder, tøvede folk med at sætte dem inde i deres mund, ” siger han.
Han eksperimenterede med simuleret saltethed ved at få brugere til at spise kartoffelmos med elektrodeindlejrede spisepinde. Mens spisepinde generelt ikke er redskabet, der skal vælges til at spise kartoffelmos, fandt han, at brugere havde en tendens til at slikke de klistrede kartofler ud af spisepindene og sikre, at deres tunger kom i kontakt med elektroderne. En elektrodeindlejret suppeskål blev brugt til at øge surheden i fortyndet misosuppe, forudsat at testerne drak suppen i japansk stil, mund til kant.
Herfra Ranasinghe og hans team - først ved Keio-National University of Singapore's Connective Ubiquitous Technology for Embodiments (CUTE) Center, og nu ved University of Maines multisensoriske interaktive medier (MIM) Lab - forgrenet til at undersøge, hvordan kombination af andre stimuli kunne ændre smag og smag oplevelser. De skabte en "Vocktail" (forkortelse for "virtuel cocktail") - et martini glas med elektroder, duftpatroner og en LED. Drikkeren kan styre surheden eller saltigheden af drikken i glasset med elektroderne, kan tilføje forskellige dufte som chokolade, mynte, jordbær eller banan og kan ændre farve med LED. Brugere kunne oprette en sur, grøn-farvet mynte mojito eller en salt-sur rød-farvet jordbær margarita. Alt ud af almindeligt vand.
Der er flere potentielle applikationer i den virkelige verden til teknologien, siger Ranasinghe. For det første er der sundhedsvinklen: teknologierne kan bruges til at hjælpe folk med at reducere salt eller sukker i deres kost ved at narre smagsløgene. Det kan også hjælpe dem med nedsat kapacitet til smag - kemoterapipatienter, for eksempel eller ældre - til at nyde mad igen. For det andet kunne smagshuse - virksomheder, der udvikler og producerer aromaer til fødevare- og drikkevareindustrien - bruge en smagsimulator til at få øjeblikkelig tester-feedback på smagsprofiler (drik for surt? Hvad med nu?). For det tredje har det at gøre med virtuel eller forstærket virkelighed: hvor sej ville det være at være i stand til at "smage" en skive kage, når du vandrer rundt i en virtuel rekreation i en wienerbrød fra 1800-tallet? Eller nyd en glødende kop fremmed grog, når du udforsker en fjern planet?
Matthias Harders, medforfatter af bogen Virtual Reality in Medicine, spekulerer i, at smagsteknologi, der er indarbejdet i VR, en dag kan bruges til at hjælpe med at behandle spiseforstyrrelser.
”Men teknologien er stadig for rudimentær til at se en klar fordel i medicinen, ” siger han.
Harders mener, at vi vil se lugtteknologi integreret i virtual reality meget hurtigere end smagsteknologi. Nogle ultra-high-tech biografer, påpeger han, bruger allerede lugteknologi til at forbedre seernes oplevelser (teatre har faktisk brugt lugt i næsten 100 år, fra rør i parfume under et romantisk skuespil til den berygtede smell-o -Vision i 1960'erne).
Adrian David Cheok, professor i computing ved City University of London, der arbejder med smagsimulering, er enig.
”Vi lugter faktisk vores mad, ” siger han. ”I det lange løb vil det være mere vigtigt at simulere lugt.”
Cheok, der fungerede som Ranasinghe's ph.d.-rådgiver, forestiller sig, at hans arbejde og Ranasinghe's kunne forbinde mennesker på uventede måder. Folk, der bor langt fra familien, opretter nogle gange Skype, mens de spiser, siger han, for at ”dele” middag med deres kære. Men hvad hvis de faktisk også kunne dele lugten og smagen? Smag og lugtsteknologi kan også være et læringshjælpemiddel i skoler eller museer, siger han.
”Forestil dig, at du også kunne smage og lugte de fødevarer, som folk spiste i det gamle Rom?” Siger han.
Selvom Cheok siger, at det aktuelle arbejde med smagsimulering er temmelig begrænset, er der et par forskere udover sig selv og Ranasinghe. Japanske forskere udviklede en fødevaresimulator, der passer i munden, så brugeren kan føle følelsen af at tygge, mens en in-ear-højttaler samtidig leverer passende lyde (knasende, hvis du f.eks. Er beregnet til at tygge en cracker). Samtidig sprænger mundstykket i små kemikalier, som repræsenterer de fem grundlæggende smag. En anden enhed, 2005's TasteScreen, bruger kemiske aromapatroner til at levere smag til en computerskærm. Oprettet af en daværende Stanford grad-studerende giver det brugere mulighed for bogstaveligt at slikke skærmen for at smage, hvad de ser.
Det vil kræve langt mere end at stimulere smagsløgene (eller sprøjte kemikalier på en computerskærm) for at genskabe smagen af ægte mad fra bunden. Mens sure, søde, salte, bitre og umami smager, der opdages af tungen, indebærer oplevelsen af at spise også smag og mundfølelse. Aroma - tænk ristet, frugtagtig eller blomster-involverer lugtesansen, og tekstur (cremet, crunchy, chewy) handler om vores følelse af berøring.
Ranasinghe's fremtidige arbejde involverer alt dette. Han er interesseret i at bruge lugt og haptisk teknologi til at integrere lugt og berøring i VR-smagsoplevelser. Forestil dig at nippe til "kaffe" på et virtuelt kontor, mens kaffeduft ledes ind, og taktile sensorer giver dig følelsen af at ryste rigtigt sukker ind i dit krus, der blæser varm luft ind i næseborene for at føle dig som damp.
Lyder det som magi?
Som Willy Wonka sagde: "Opfindelsen, mine kære venner, er 93 procent sved, 6 procent elektricitet, 4 procent fordampning og 2 procent butterscotch krusning."
I Ranasinghe's tilfælde er det tungere på elektriciteten, men ikke mindre opfindsom.
