Цифровая передача запахов: можно ли отправить аромат через интернет

Цифровая передача запахов звучит как технология из фантастического фильма. Представьте: вы смотрите ролик о путешествии, и рядом появляется аромат морского воздуха. Открываете страницу кофейни — и ощущаете запах свежесваренного кофе. Заходите в виртуальный лес — и комната наполняется ароматом хвои.

Инженеры действительно создают устройства, способные добавлять запахи к фильмам, играм и виртуальной реальности. Однако аромат нельзя превратить в обычный файл и отправить по сети так же, как фотографию или музыку.

Через интернет передаются цифровые команды. Сам пахучий материал должен находиться рядом с пользователем — внутри картриджа, капсулы или резервуара специального устройства.

Через интернет передаются данные, а не молекулы

Когда человек отправляет фотографию, по сети движется не изображение, а последовательность чисел. Экран получает эти данные и с помощью пикселей воссоздаёт нужную картинку.

При передаче музыки происходит нечто похожее. Цифровой файл содержит информацию о звуке, а динамик преобразует электрический сигнал в колебания воздуха.

С запахами всё сложнее. Чтобы человек почувствовал аромат, определённые молекулы должны физически попасть в воздух, а затем достигнуть обонятельных рецепторов в носу. Интернет не может перенести эти молекулы от одного пользователя к другому.

Поэтому цифровая передача запахов означает передачу инструкции: какой картридж включить, сколько вещества выпустить, с какой интенсивностью и на какое время.

Устройство хранит настоящие ароматические вещества

Основой большинства экспериментальных систем служат сменные картриджи. В каждом из них находится жидкость, гель или другой материал с определённым запахом.

Получив команду от компьютера, устройство открывает миниатюрный клапан, нагревает ароматическое вещество или распыляет его в воздух. Небольшой вентилятор направляет поток в сторону пользователя.

Для создания более сложных ароматов одновременно включаются несколько картриджей. Например, условный запах леса может состоять из древесной, травяной, хвойной и землистой составляющих.

Система регулирует соотношение этих компонентов, но способна воспроизводить только те ароматы, для которых внутри имеются подходящие вещества. Если нужного компонента в устройстве нет, создать его одной программной командой невозможно.

Электронный нос не заменяет человеческое обоняние

Первым этапом настоящей дистанционной передачи могло бы стать распознавание исходного запаха. Для этого разрабатываются устройства, называемые электронными носами.

Вместо биологических рецепторов они используют набор химических датчиков. Каждый сенсор по-разному реагирует на летучие вещества, находящиеся в воздухе. Компьютер анализирует совокупность сигналов и сравнивает её с известными образцами.

Электронный нос может определить, что продукт начал портиться, обнаружить определённое загрязнение или отличить один сорт напитка от другого. Такие системы применяются в промышленности, сельском хозяйстве и научных исследованиях.

Однако электронный нос обычно не создаёт универсальную цифровую копию аромата. Он распознаёт заранее изученные образцы или определённые группы химических соединений. Это больше похоже на классификацию, чем на полноценную запись запаха.

У запаха нет простого аналога цветных пикселей

Для воспроизведения изображения экран использует три основных цветовых канала: красный, зелёный и синий. Изменяя их яркость, можно получить огромное количество оттенков.

Со звуком тоже сравнительно просто. Микрофон записывает изменения давления воздуха, а динамик воспроизводит похожие колебания.

Для запахов не существует трёх или четырёх универсальных компонентов, из которых можно собрать любой аромат. Человеческое обоняние использует сотни типов рецепторов, а количество пахучих химических соединений огромно.

Кроме того, разные молекулы способны взаимодействовать друг с другом. Смесь двух знакомых веществ иногда пахнет совершенно иначе, чем каждый из её компонентов по отдельности. Добавление небольшого количества ещё одного соединения может заметно изменить общее впечатление.

Поэтому создать универсальный «принтер запахов» намного труднее, чем цветной экран или акустическую систему.

Концентрация способна изменить восприятие аромата

Для точного воспроизведения недостаточно выбрать правильные вещества. Необходимо определить их концентрацию и скорость поступления в воздух.

Одно и то же соединение при небольшой концентрации может восприниматься как приятное, а при высокой — как резкое или раздражающее. В сложных смесях особенно важно правильное соотношение отдельных компонентов.

На результат также влияют температура, влажность и движение воздуха. В маленькой закрытой комнате запах распространяется иначе, чем на открытом пространстве. Расположенный рядом вентилятор может направить аромат в сторону или слишком быстро рассеять его.

Устройство должно не просто выпустить вещество, а доставить строго рассчитанное количество молекул к носу пользователя.

Предыдущий запах необходимо быстро удалить

Экранный кадр исчезает почти мгновенно, когда пиксели меняют цвет. Звук прекращается вскоре после остановки динамика. С ароматами так не происходит.

Молекулы остаются в воздухе, оседают на мебели, одежде и волосах. Если сразу после запаха кофе включить морской аромат, они могут смешаться и создать непредусмотренную композицию.

Для решения этой проблемы разработчики стараются выпускать минимальное количество вещества непосредственно возле носа. В некоторых системах используются направленные воздушные потоки, вытяжка и фильтры.

Но полностью удалить аромат за долю секунды пока трудно. Именно медленное исчезновение запахов мешает синхронизировать их с быстро меняющимися сценами фильма или игры.

Миниатюрные генераторы располагают возле лица

Одним из перспективных направлений стали носимые обонятельные интерфейсы. Это небольшие беспроводные устройства, которые закрепляются под носом или устанавливаются внутри маски.

В экспериментальных конструкциях применяются миниатюрные нагревательные элементы. Они повышают температуру ароматического материала и заставляют его выделять пахучие молекулы. Благодаря близкому расположению требуется совсем небольшое количество вещества.

Компьютер может синхронизировать генератор с виртуальной сценой. Например, при приближении к цифровому костру появляется запах дыма, а возле виртуального сада — цветочный аромат.

Преимущество такого подхода заключается в локальности. Запах чувствует преимущественно пользователь устройства, а не все находящиеся в помещении люди.

Смешивание увеличивает количество доступных ароматов

Если каждому запаху потребуется отдельный картридж, устройство быстро станет слишком большим. Поэтому инженеры экспериментируют со смешиванием базовых компонентов.

Принцип напоминает работу струйного принтера: несколько исходных материалов используются в разных пропорциях. Теоретически ограниченный набор веществ может создавать множество ароматических композиций.

На практике возможности такой системы остаются ограниченными. У запаха апельсина, дыма, морского воздуха и свежего хлеба совершенно разный химический состав. Небольшого универсального набора пока недостаточно для убедительного воспроизведения всего многообразия ароматов.

Кроме того, компоненты постепенно расходуются. Картриджи приходится менять, а внутренние каналы — очищать от остатков предыдущих веществ.

Искусственный интеллект помогает распознавать образцы

Искусственный интеллект часто упоминают в связи с цифровыми запахами, однако он не способен создавать аромат без физического источника.

Алгоритмы могут анализировать сигналы электронного носа, находить закономерности и сравнивать образец с базой данных. Они также способны подбирать пропорции доступных компонентов, чтобы полученная смесь больше напоминала заданный запах.

Машинное обучение особенно полезно там, где необходимо учитывать показания множества датчиков. Но даже самая точная программа остаётся частью системы. Для воспроизведения результата всё равно нужны картриджи, распылители и система управления воздушным потоком.

Виртуальная реальность стала главным полигоном

Запах особенно интересен разработчикам виртуальной реальности. Изображение, пространственный звук и тактильные эффекты уже создают ощущение присутствия, а аромат может сделать виртуальную сцену убедительнее.

В симуляторе путешествия пользователь способен почувствовать запах леса, моря или дождя. В игре аромат дыма может предупредить о пожаре раньше, чем опасность появится на экране.

При этом необязательно идеально копировать реальный запах. Иногда достаточно узнаваемого сигнала, который мозг связывает с происходящим. Слабый древесный аромат вместе с изображением леса может восприниматься убедительнее, чем тот же запах в пустой комнате.

Именно сочетание разных органов чувств создаёт эффект погружения.

Обучение может оказаться важнее развлечений

У обонятельных интерфейсов существуют и практические применения. Они могут использоваться при подготовке пожарных, спасателей и работников промышленных предприятий.

Вместо настоящего опасного вещества учебная система выпускает безопасную ароматическую имитацию. Человек учится связывать определённый сигнал с утечкой, возгоранием или другой ситуацией.

Технология может применяться при подготовке парфюмеров, поваров, специалистов пищевого производства и дегустаторов. Цифровое управление позволяет повторять последовательность образцов и контролировать продолжительность занятий.

Обонятельные тесты также изучаются в медицине, однако такие системы не должны самостоятельно ставить диагноз. Снижение обоняния имеет множество возможных причин и требует профессиональной оценки.

Ароматная реклама вызывает этические вопросы

Магазины и рекламные компании давно используют запахи для создания определённой атмосферы. Управляемые цифровые устройства позволяют точнее связывать аромат с изображением товара или конкретным моментом презентации.

Интернет-магазин теоретически мог бы предложить покупателю почувствовать образец духов, кофе или косметического средства. Но для этого человеку понадобилось бы совместимое устройство с нужными картриджами.

Возникают и этические вопросы. Пользователь должен понимать, когда и с какой целью включается аромат, а также иметь возможность полностью отключить эту функцию. Незаметное воздействие запахами ради изменения поведения покупателей может восприниматься как навязчивая манипуляция.

Безопасность зависит от вещества и его дозировки

Приятный запах не обязательно безвреден для каждого человека. Ароматические вещества могут вызывать раздражение, головную боль или аллергическую реакцию. Особая осторожность требуется при астме и повышенной чувствительности к запахам.

Разработчикам необходимо контролировать состав, концентрацию и продолжительность распыления. Материалы должны храниться в герметичных картриджах, а пользователь — получать точную информацию об их содержимом.

Важно учитывать способ выделения вещества. Компонент, допустимый в одном виде, не обязательно безопасен после нагревания или продолжительного вдыхания.

Для массового применения устройствам понадобятся понятная маркировка, защита от чрезмерного распыления, удобная очистка и возможность мгновенного отключения.

Каждый человек ощущает запахи по-своему

Даже технически точная смесь не гарантирует одинакового результата для всех пользователей. На восприятие влияют генетические особенности, возраст, состояние здоровья, курение, лекарства и предшествующий опыт.

Некоторые люди почти не чувствуют определённые молекулы, тогда как другим они кажутся очень сильными. Знакомый аромат может вызывать приятные воспоминания у одного человека и неприятные — у другого.

Существует и обонятельная адаптация. Если запах долго остаётся в воздухе, человек постепенно перестаёт его замечать, хотя концентрация вещества почти не изменилась.

Поэтому будущим системам, вероятно, потребуется индивидуальная настройка интенсивности.

Электрическая стимуляция остаётся экспериментом

Иногда предлагается отказаться от картриджей и вызывать ощущение запаха прямой стимуляцией нервной системы. Такой подход мог бы решить проблему расходных материалов.

Однако обонятельная система чрезвычайно сложна. Учёные пока не располагают простым способом вызвать любой заданный аромат несколькими электрическими сигналами.

Кроме того, вмешательство в работу рецепторов и нервных структур требует строгого контроля безопасности. Поэтому в обозримом будущем физические ароматические вещества выглядят реалистичнее прямого электронного воздействия на обоняние.

Смартфоны нескоро научатся воспроизводить любой аромат

Технически к смартфону можно подключить компактный ароматический модуль. Приложение будет отправлять ему команды одновременно с воспроизведением видео или запуском игры.

Но для распространения такой системы потребуется единый стандарт. Создатели контента должны будут указывать код аромата, интенсивность и продолжительность, а устройства разных производителей — одинаково выполнять эти команды.

Остаются вопросы стоимости картриджей, их совместимости, хранения и утилизации. Большинству пользователей вряд ли понравится регулярно покупать десятки ароматических капсул ради просмотра нескольких роликов.

Поэтому сначала технология, вероятно, будет развиваться в VR-центрах, музеях, учебных комплексах и тематических аттракционах, где оборудование обслуживает организация.

Запах станет дополнительным цифровым эффектом

Цифровая передача запахов уже возможна в ограниченной форме. Компьютер способен выбрать нужный картридж, отрегулировать интенсивность и синхронизировать аромат с виртуальным событием.

Однако произвольный запах пока нельзя полностью записать, передать и безошибочно воспроизвести на другом конце планеты. Для этого потребовалось бы точно проанализировать сложную смесь, превратить её в универсальный код и собрать заново из доступных веществ.

Вероятнее всего, запах не заменит изображение или звук, а станет дополнительным эффектом для отдельных задач. Он сможет сделать виртуальные пространства убедительнее, обучение — нагляднее, а развлекательные аттракционы — эмоциональнее.

Технология уже вышла за пределы фантастики, но до настоящего «интернета запахов» ей предстоит пройти ещё долгий путь.