智东西（公众号：zhidxcom）
编译 | 孙悦
编辑 | 云鹏

智东西5月17日消息，近日芝加哥大学的研究人员开发出一种“数字鼻（Digital Nose）”，可通过电脉冲使嗅觉受损者闻到特定气味。

人类是地球上最伟大的生物，当空间里弥漫着不同气味时，人的鼻子可以根据气味的强度来确定来源的方向，就像耳朵能确定声源的位置一样。近年来，科学家们不断地在探寻，通过人工智能的方式，增强人们的感官。如今在视觉、听觉方面的研究都取得了不错的成就，但嗅觉因存在测试困难、样本基数不够大等方面的问题，一直处于起步阶段。

一、嗅球神经和三叉神经控制嗅觉

芝加哥大学人机集成实验室的研究人员，研发了一种“鼻子硬件（ nose-worn hardware，就是前文提到‘数字鼻’的硬件组成部分）”，用来增强人们的嗅觉。它通过微小的脉冲来增强人们的嗅觉感知力，这与人们生理嗅觉系统的工作原理不同。

从生理上来说，人们在接触到一种新的气味时，处于大脑内的嗅球和连接面部的三叉神经都会受到不同程度的刺激，然后对气味做出反应，同时给大脑传递一个气味信号。像薄荷，它的“清新感”就是来自于三叉神经的感知，还有辣椒的“辣味”、醋的“酸味”等，都是因为三叉神经受到了刺激传递给大脑的信息。

研究表明，人类的嗅球神经只能有意识地感知气味的大致方向，但并不精确。如果气味触发到三叉神经，那嗅觉便会增强。比如我们可以快速地通过气味，区分薄荷味冰淇淋和普通冰淇淋，但难以区分巧克力味冰淇淋和普通冰淇淋。

二、“鼻子硬件”工作原理：电击刺激、物理感知、闻到味道

刺激三叉神经的方式，除了通过气味也可以直接用电击的方式。“鼻子硬件”就是基于这种工作原理设计的，它有两个电极板，在使用时需要将它插入鼻孔中，然后通过电极板的电击作用，把刺激信号通过面部神经传递给三叉神经，以此来增强人们的嗅觉感知。

▲“鼻子硬件”

值得注意的是，这个“鼻子硬件”设备是采用无线电池供电，它通过两个小型磁铁固定在鼻孔内测。在操作过程中，只需要改变电极板的电波就可以控制嗅觉增强的大小。同时，设备还能检测出吸入气味的时间，然后使用电极刺激鼻孔隔膜。据了解，设备的测试效果良好，即使是未经训练的人使用，在电极的引导下也能感知虚拟气味的位置。

▲“鼻子硬件”工作原理图

三、助力嗅觉受损者，开发“超级嗅探者”

但这个“鼻子硬件”到底是什么？

据发表这项技术论文的作者Jas Brooks说：“很难用语言去描述这款设备的性质，它通过‘挠’或‘刺痛’的方式向体验者传输气味的信号，但并没有哪种特定的方式来表明具体某一种气味。我们从一些未受过训练的体验者中得知，有些电极的刺激像是芥末味，有些刺激会带来压力或温暖的感觉。这都再次表明‘鼻子硬件’确实触发了三叉神经。此外，我们兴奋地发现可以通过控制波形来创造气味”。

这种设备的研发可以帮助那些嗅觉功能受损的人，因为在许多情况下，即使嗅球损伤也会不影响到三叉神。通过电击发来刺激三叉神经，能让嗅觉丧失者重新感受气味。

研究人员表示，在未来有可能在三叉神经刺激和嗅觉刺激之间绘制地图，这意味着电诱导范围更广的嗅觉。另外，也可以将此设备制造成“超级嗅探者”，不仅可以进行气味方向定位，还能利用外部传感器让人们体验那些无法闻见的味道。例如一氧化碳的味道，一些放射性元素的味道，或者是家的味道。

结语：研发“数字鼻”技术，推动垂直领域的相关应用

科学家们一直在探索，更接近于人类各种“感官”的人工智能，比如视觉、听觉和嗅觉方面的设备。这次芝加哥大学的研究人员利用电脉冲来刺激三叉神经来增强嗅觉。

这种技术可以将气味数字化，它可用于精准定位气味方向、分析和识别各类气味，具有识别能力强、灵敏度高、客观准确、应用范围广等突出特点。此外，这种“数字鼻”在医疗、工程等领域都要重大应用，但它还需一段时间来完善这项技术。

来源：Spectrum