Es ist schwer, sich Nimesha Ranasinghe nicht als digitales Zeitalter Willy Wonkas vorzustellen. Aber sein Labor an der Universität von Maine ist nicht voll mit Schokolade und es riecht nicht nach Zuckerwatte. Die Arbeitsmaterialien des Ingenieurs sind stattdessen Elektroden und Drähte, LEDs und pH-Sensoren.
Ranasinghe ist einer der weltweit führenden Forscher auf dem Gebiet der elektrischen Geschmackssimulation - mit elektronischen Werkzeugen können Sie Geschmäcker erleben, die es nicht gibt. Verwenden Sie seine in Elektroden eingebetteten Stäbchen, um cremige, salzige Kartoffelpüree zu essen. Abgesehen davon, dass sie überhaupt nicht gesalzen sind - der Geschmack der Salzigkeit kommt ausschließlich von der Strömung in den Stäbchen. Nehmen Sie einen Schluck scharfe gelbe Limonade aus einem Becher. Es ist eigentlich gar keine Limonade, sondern klares, gelb gefärbtes Wasser mit einer LED. Die Säure ist das Ergebnis eines elektrischen Stroms, der durch die Tasse fließt. Lecken Sie einen „virtuellen Lutscher“ und entdecken Sie, welchen Geschmack Ihr spezielles biochemisches Make-up hat - es kann sauer, süß, salzig oder sogar bitter sein. In jedem Fall handelt es sich nicht um Lebensmittel, sondern nur um Silberelektroden.
"Ich mag Essen", sagt Ranasinghe. "Aber die Steuerbarkeit des Geschmacks interessiert und begeistert mich wirklich."
Ranasinghes Forschung beinhaltet die Kontrolle von Geschmacksempfindungen durch Elektrizität, Farbe, Wärme und Geruch. Er stellt sich eine Zukunft vor, in der simulierte Vorlieben Teil von Erlebnissen der virtuellen oder erweiterten Realität sein könnten, ein weiterer Schritt in Richtung einer umfassenden künstlichen Realität.
Ranasinghe stammt ursprünglich aus Sri Lanka und hat einen Hintergrund sowohl in der Elektrotechnik als auch in der Informatik. Als er an der National University of Singapore ankam, um zu promovieren, war er daran interessiert, einen Weg zu finden, um Sinne jenseits von Sicht und Klang in die virtuelle Realität zu bringen. Als er feststellte, dass nur sehr wenig über die Simulation von Geschmacksrichtungen geforscht wurde, wurde sein Studiengang festgelegt.
„Eigentlich hatte ich anfangs keine Ahnung, wie das geht“, sagt er. „Es sei denn, Sie haben eine Reihe von Chemikalien und stecken sie in den Mund des Benutzers. Das klang aber nicht digital. Ich war entschlossen, etwas total Elektrisches oder total Digitales zu finden. “
Ranasinghe fand einige Artikel aus den 1970er Jahren, in denen die Organisation des Geschmackssystems mit Silberdrähten beschrieben wurde. Die Studienteilnehmer berichteten von sauren oder salzigen Geschmacksempfindungen, wenn die Drähte auf ihre Zunge gelegt wurden. Ranasinghe wusste, dass dies Sinn machte, da saure und salzige Empfindungen über Ionenkanäle wahrgenommen werden.
Die anderen Hauptgeschmäcker - süß, bitter und umami - sind schwerer zu simulieren. Ranasinghe entdeckte, dass es möglich ist, durch thermische Stimulation ein leichtes Gefühl der Süße zu erzeugen, indem die Zunge abwechselnd heißen und kalten Temperaturen ausgesetzt wird. Erwärmung und Abkühlung können auch die Wahrnehmung von Schärfe oder Kälte simulieren, wie das Gefühl, eine Minze zu saugen.
„Die Herausforderung bei der thermischen Stimulation besteht darin, dass wir diese Heiz- und Kühlmechanismen entwickeln müssen und dass Sie diese sperrigen Wärmesachen verwenden müssen, um die Flüssigkeit zu erwärmen“, sagt er. "Es ist nicht einfach."
Eine weitere Herausforderung betraf Umami - den Geschmack der Köstlichkeit, der in Lebensmitteln wie Parmesankäse, Tomaten, Seetang und Sojasauce reichlich vorhanden ist. Ranasinghe stellte fest, dass die meisten Menschen, obwohl sie leicht beschreiben konnten, wann etwas „salzig“ oder „süß“ war, wenig Vokabular hatten, um Umami zu beschreiben. Da er befürchtete, dies würde die Datenerfassung extrem erschweren, beschloss er, sich auf andere Vorlieben zu konzentrieren.
Schließlich hatte Ranasinghe genug Informationen, um die Geschmackssimulationstechnologie aus dem Labor zu holen. Zu diesem Zweck entschied er sich, die Technologie in gewöhnliche Utensilien wie Essstäbchen, Schalen und Cocktailgläser einzubetten.
"Als ich zwei Silberelektroden benutzte, zögerten die Leute, sie in den Mund zu stecken", sagt er.
Er experimentierte mit simulierter Salzigkeit, indem er Benutzer Kartoffelpüree mit in Elektroden eingebetteten Essstäbchen essen ließ. Während Essstäbchen im Allgemeinen nicht das Utensil der Wahl für Kartoffelpüree sind, stellte er fest, dass Benutzer dazu neigten, die klebrigen Kartoffeln von den Essstäbchen zu lecken, um sicherzustellen, dass ihre Zungen mit den Elektroden in Kontakt kamen. Eine in eine Elektrode eingebettete Suppenschüssel wurde verwendet, um den Säuregehalt von verdünnter Misosuppe zu erhöhen, vorausgesetzt, die Tester tranken die Suppe nach japanischer Art von Mund zu Mund.
Von hier aus befassten sich Ranasinghe und sein Team - zunächst im CUTE-Zentrum (Connective Ubiquitous Technology for Verkörperungen) der Keio-National University of Singapore und jetzt im MIM-Labor (Multisensory Interactive Media) der University of Maine - mit der Frage, wie sich andere Stimuli kombinieren lassen Geschmack und Geschmackserlebnisse ändern. Sie kreierten einen „Vocktail“ (kurz für „virtueller Cocktail“) - ein Martini-Glas mit Elektroden, Duftpatronen und einer LED. Der Trinker kann mit den Elektroden den Säuregehalt oder die Salzigkeit des Getränks im Glas kontrollieren, verschiedene Düfte wie Schokolade, Minze, Erdbeere oder Banane hinzufügen und die Farbe mit der LED ändern. Benutzer könnten einen sauren, grün gefärbten Minz-Mojito oder eine salzig-saure, rot gefärbte Erdbeer-Margarita herstellen. Alles aus klarem Wasser.
Laut Ranasinghe gibt es mehrere potenzielle reale Anwendungen für die Technologie. Erstens gibt es den Gesundheitsaspekt: Die Technologien könnten verwendet werden, um Menschen dabei zu helfen, Salz oder Zucker in ihrer Ernährung zu reduzieren, indem sie die Geschmacksknospen täuschen. Es könnte auch Menschen mit vermindertem Geschmacksvermögen - beispielsweise Chemotherapiepatienten oder ältere Menschen - helfen, das Essen wieder zu genießen. Zweitens könnten Aromahäuser - Unternehmen, die Aromen für die Lebensmittel- und Getränkeindustrie entwickeln und produzieren - einen Geschmackssimulator verwenden, um sofortiges Tester-Feedback zu Aromaprofilen zu erhalten (zu sauer trinken? Wie wäre es jetzt?). Das dritte hat mit virtueller oder erweiterter Realität zu tun: Wie cool wäre es, wenn Sie tatsächlich ein Stück Kuchen „schmecken“ könnten, während Sie eine virtuelle Nachbildung einer Wiener Konditorei aus dem 19. Jahrhundert genießen? Oder nippen Sie an einer leuchtenden Tasse Alien-Grog, während Sie einen fernen Planeten erkunden?
Matthias Harders, Mitautor des Buches Virtual Reality in Medicine, spekuliert, dass die in VR integrierte Geschmackstechnologie eines Tages zur Behandlung von Essstörungen eingesetzt werden könnte.
"Aber die Technologie ist noch zu rudimentär, um einen klaren Nutzen in der Medizin zu sehen", sagt er.
Harders glaubt, dass die Geruchstechnologie viel früher in die virtuelle Realität integriert wird als die Geschmackstechnologie. Einige Ultra-High-Tech-Kinos nutzen bereits die Geruchstechnologie, um die Erlebnisse der Zuschauer zu verbessern (in den Kinos wird Geruch bereits seit fast 100 Jahren verwendet, angefangen von der Duftpfeife während eines romantischen Stücks bis hin zum berüchtigten Smell-O) -Vision der 1960er Jahre).
Adrian David Cheok, Professor für Informatik an der City University of London, der an der Geschmackssimulation arbeitet, stimmt dem zu.
"Wir riechen tatsächlich unser Essen", sagt er. "Auf lange Sicht wird es wichtiger sein, Gerüche zu simulieren."
Cheok, der als PhD-Berater für Ranasinghe tätig war, stellte sich vor, dass seine und Ranasinghes Arbeiten Menschen auf unerwartete Weise verbinden könnten. Menschen, die weit von ihrer Familie entfernt leben, richten Skype manchmal ein, während sie essen, um das Abendessen mit ihren Lieben zu teilen. Aber was wäre, wenn sie tatsächlich auch den Geruch und Geschmack teilen könnten? Geschmacks- und Geruchstechnologie könne auch eine Lernhilfe in Schulen oder Museen sein.
"Stellen Sie sich vor, Sie könnten auch die Speisen schmecken und riechen, die im alten Rom gegessen wurden?", Sagt er.
Obwohl laut Cheok die aktuellen Arbeiten zur Geschmackssimulation eher begrenzt sind, gibt es außer ihm und Ranasinghe einige wenige Forscher. Japanische Forscher entwickelten einen Lebensmittelsimulator, der in den Mund passt und dem Benutzer das Gefühl gibt, zu kauen, während ein In-Ear-Lautsprecher gleichzeitig entsprechende Geräusche abgibt (z. B. Knirschen, wenn Sie einen Cracker kauen sollen). Gleichzeitig spritzt das Mundstück in winzigen Chemikalienstrahlen, um die fünf Grundgeschmäcker darzustellen. Ein anderes Gerät, TasteScreen von 2005, verwendet Patronen mit chemischen Aromen, um einem Computerbildschirm Aromen zuzuführen. Erstellt von einem damaligen Stanford-Studenten, können Benutzer buchstäblich auf den Bildschirm lecken, um zu probieren, was sie sehen.
Es wird weit mehr als nur das Stimulieren der Geschmacksknospen (oder das Spritzen von Chemikalien auf einem Computerbildschirm) erfordern, um den Geschmack echter Lebensmittel von Grund auf neu zu erschaffen. Während sauer, süß, salzig, bitter und umami von der Zunge wahrgenommen werden, beinhaltet das Esserlebnis Geschmack und Mundgefühl. Geschmack - denken Sie, geröstet, fruchtig oder blumig - beinhaltet den Geruchssinn, und Textur (cremig, knusprig, zäh) handelt von unserem Tastsinn.
Ranasinghes zukünftige Arbeit beinhaltet all dies. Er ist daran interessiert, olfaktorische und haptische Technologien einzusetzen, um Geruch und Berührung in VR-Geschmackserlebnisse einzubeziehen. Stellen Sie sich vor, Sie trinken Kaffee in einem virtuellen Büro, während der Kaffeeduft eingespeist wird, und taktile Sensoren geben Ihnen das Gefühl, echten Zucker in Ihren Becher zu schütteln, der warme Luft in Ihre Nasenlöcher bläst, um sich wie Dampf anzufühlen.
Hört sich nach Magie an?
Wie Willy Wonka sagte: "Erfindung, meine lieben Freunde, ist 93 Prozent Schweiß, 6 Prozent Strom, 4 Prozent Verdunstung und 2 Prozent Butterscotch-Welligkeit."
In Ranasinghes Fall ist die Elektrizität schwerer, aber nicht weniger erfinderisch.
