Ученые сделали VR гораздо реалистичнее, заставив нос чувствовать... температуру

Егор
12 predictions for the future of VR and AR

Виртуальная реальность стала действительно захватывающей за последние несколько лет, но за некоторыми исключениями восприятие такой «реальности» в конечном итоге ограничивается зрением и слухом. Вы надеваете гарнитуру, подключаете наушники, и на этом ваш опыт погружения заканчивается. Остальные наши чувства обычно остаются в стороне, чаще всего по вполне разумным техническим причинам.

Например, да, вы можете полностью почувствовать прикосновения и температурные ощущения в виртуальной реальности, если вы готовы засунуть руки в гигантскую таинственную коробку и оставить их там. Совсем недавно появились несколько дорогущих перчаток, прикрепленных к еще более дорогой паре роботизированных рук.

Однако для массовой VR такие подходы, очевидно, плохи: во-первых, вы точно не хотите чувствовать себя стесненным в играх из-за аппаратного обеспечения, а, во-вторых, мало кто согласится отдать за устройство виртуальной реальности больше условной тысячи долларов. Поэтому увы — от тактильных ощущений пока что придется отказаться, а что насчет температурных?

Для них в качестве аппаратного обеспечения можно использовать элементы Пельтье, которые могут выполнять термоэлектрический нагрев и охлаждение всего, к чему они подключены. Они работают достаточно быстро и четко, но они потребляют много энергии, что делает их непрактичными для длительного использования, так как вам потребуется таскать с собой батареи. Другие температурные решения для VR, такие как тепловые лампы, еще хуже.

Исследователи из Чикагского университета придумали гораздо более энергоэффективный способ генерирования различных температурных ощущений в виртуальной реальности, и они сделали это, «хакнув» наш нос. Используя очень специфические химические вещества для доступа к тройничному нерву в носу, они могут заставить вас ощущать жар и холод через запахи, причем вы не будете осознавать, что чувствуете последние.

Тройничный нерв соединяет ваш мозг с большей частью вашего лица, и он обрабатывает кучу сенсорной информации, включая запах и температуру. Фактический механизм определения температуры завязан на канальные ионные рецепторы, и я пожалуй пропущу всю не важную сейчас биохимию их работы. Нам важно лишь то, что эти рецепторы могут активизироваться либо определенной температурой кожи, либо определенными видами аэрозольных химических веществ.

Вы скорее всего испытывали это на себе: когда вы нюхаете мяту, вы ощущаете холод, потому что ментол в мяте запускает рецептор в вашем тройничном нерве под названием TRPM8, который реагирует как на ментол, так и на температуру ниже 25 °C. С другой стороны, капсаицин (который вы можете найти в остром перце) запускает рецептор TRPV1, который реагирует на температуру выше 42 °C.

И это ключ к тепловым ощущениям в VR: рецептор, который может быть активизирован температурой или химическим веществом, в любом случае посылает один и тот же температурный сенсорный сигнал в ваш мозг. Исследователи описывают это как «дуальность восприятия», поэтому если вы распылите одно из этих химических веществ рядом с носом и вдохнете его, вы почувствуете изменение температуры.

Хотя запахи могут вызывать температурные ощущения, для виртуальной реальности это не принесет особой пользы, если вам придется чувствовать определенный запах каждый раз, когда нужно передать определенную температуру. К счастью, чистый капсаицин сам по себе не пахнет, так что его можно использовать, запустив рецептор TRPV1 в вашем тройничном нерве и ощутить жар на своем лице без всякого запаха.

«Ощущение температуры было в основном локализовано на лице и определенно связано с дыханием», — сказал автор исследования Джас Брукс. «Я не почувствовал никакого запаха, но ощутил нарастающее ощущение тепла, как будто мое лицо на какое-то время согрелось солнечным светом».

Передача холода сложнее, потому что ментол обладает очень сильным и характерным запахом, так что исследователи вместо него решили использовать эвкалиптол для активации рецептора TRPM8. Эвкалиптол также имеет заметный запах, но он гораздо менее характерен, описывает Брукс: «с эвкалиптолом эффект был еще более интенсивным: он ощущался как вдох на прохладном, свежем воздухе. К сожалению, если принюхаться, то можно было уловить запах эвкалипта, но его сложнее распознать по сравнению с ментолом, легко узнаваемым как мята». Он также добавил, что «оба ощущения тепла/прохлады, которые мы смогли получить, в виртуальной реальности были удивительно захватывающими, но определенно не такими интенсивными, как непосредственный нагрев/охлаждение воздуха или кожи».


Прототип устройства для подачи запахов в нос.

Брукс говорит, что у него есть несколько идей, чтобы исправить описанные недочеты. В идеале, исследователи планируют найти химическое вещество, которое работает лучше, чем капсаицин (и также не имеет какого-либо обнаруживаемого запаха). На роль «заморозки» есть ицилин — синтетическое химическое вещество, которое может активировать TRPM8 более чем в два раза активнее, чем ментол. Существует также возможность использовать саму виртуальную реальность для маскировки «температурных» запахов, перебивая их более мощным запахом, который соответствует событию, происходящему в игре (например, резкий запах резины в гонках точно отобьет запах ментола).

Если ни одна из стратегий выше не сработает как надо, исследователи разработали своего рода «ядерный» вариант, называемый розовым запахом. Розовый запах аналогичен розовому шуму, который похож на белый шум, практическое применение которого состоит в том, чтобы заглушить другие шумы, производя «хаотический» шум. Белый шум — это, по сути, случайный шум, в то время как розовый шум — это случайный шум, который сбалансирован таким образом, чтобы в каждой октаве было равное количество энергии (что делает его звучание немного глубже).

Розовый запах пытается сделать для запахов то же, что розовый шум делает для звука, используя сбалансированный «шум» из неопознаваемых запахов, чтобы заглушить любые другие запахи, которые пользователь может распознать. «Это сбивающее с толку ощущение, — говорит Брукс, — именно для этого оно и предназначено. Вы можете сразу же почувствовать что-то, но нам (авторам) было трудно распознать, что это за запах, именно из-за обонятельного шума, даже если мы знали, что в нем точно есть ментол».

Прототип системы доставки запахов небольшой, весит чуть более 100 грамм вместе с батарейками. Он потребляет всего 0.25 Вт, что в 20-50 раз меньше, чем у обычных элементов Пельтье. «Энергоэффективность — наше все», — говорит Брукс. «В конечном счете, любые новые механизмы для VR/AR будут успешными только в том случае, если они осуществимы в мобильном контексте. Если мы хотим, чтобы тепловые ощущения были портативными, устройство должно быть небольшим и энергоэффективным». Три миллилитровых флакона с жидкостью хватит на 6 часов создания ощущения нужной температуры, при этом устройство каждые шесть секунд направляет распыленную аэрозоль к носу пользователя. Вот видео того, как это выглядит в действии:



Такое устройство может создавать дискретные уровни ощущения высокой или низкой температуры, изменяя частоту распыления веществ. Брукс также отметил, что есть и другие рецепторы, которые кодируют различные температурные уровни, которые они хотели бы исследовать, наряду с широким разнообразием синтетических соединений, которые могут производить более сильные температурные ощущения. Исследователи также думают над тем, могут ли существовать способы активации этих рецепторов с помощью электрической стимуляции, и если да, то могут ли они получить таким образом доступ к различным рецепторам в других частях тела.
10
iGuides в Яндекс.Дзен —  zen.yandex.ru/iguides.ru
iGuides в Telegram — t.me/igmedia

Будь в курсе последних новостей из мира гаджетов и технологий

Мы в соцсетях

Комментарии

+237
Ужас какой. У населения и так с каждым годом растёт количество аллергий, аутоиммунных заболеваний, нервных и психических расстройств, а эти дельцы решили травить напрямую — через тройничный нерв в мозг.
Видимо, население ещё не достаточно тупое, надо это исправлять.
Этим «учёным» бы руки поотрывать.
27 июня 2020 в 16:24
#
+237
Мята и перец для заманухи. Чтобы усыпить осторожность людей, и для позиционирования своей системы, как безопасной.

А дальше пойдёт химия. Вы же сами написали « ... В идеале, исследователи планируют найти химическое вещество, которое работает лучше, чем капсаицин (и также не имеет какого-либо обнаруживаемого запаха). На роль «заморозки» есть ицилин — синтетическое химическое вещество ... ». И это только начало. Потом будет только химия.

А «розовый запах» в смысле розового шума, а не цветков розы тоже натуральный и безопасный? И не будет вызывать аллергии?

В свете повсеместной экономии, и жажды быстрых денег, ожидать длительных и всесторонних исследований безопасности данных веществ я считаю нецелесообразным.

PS. А потом подключатся китайцы, и начнут продавать поддельные или «совместимые» картриджи для запахов...

Нет, эта задумка — зло для здоровья, учитывая нашу (общемировую) реальность.
27 июня 2020 в 17:44
#
Егор Морозов
+1765
А дальше пойдёт химия.
Разумеется пищевая. Любой продукт, с которым будут взаимодействовать люди, проходит тесты на безвредность, а уж тот, который будут вдыхать — тем более. И разумеется будут написаны противопоказания для алергиков.
ожидать длительных и всесторонних исследований безопасности данных веществ я считаю нецелесообразным.
Для пищевой химии это и близко не так. А с учетом того, что VR сейчас занимаются в основном крупные известные компании, исследования будут максимально полными — им проблемы с пользователями точно не нужны, ибо последние могут очень много отсудить за нанесенный вред здоровью.
А потом подключатся китайцы, и начнут продавать поддельные или «совместимые» картриджи для запахов...
А тут уж виноваты те, кто это будет покупать. Это как винить Apple, купив восстановленный iPhone на Aliexpress.
27 июня 2020 в 19:04
#
+237
Оригинальную статью по вашей ссылке не читал. Вникать в подробности на техническом английском в выходные, и не запланированный дождь — не хочется. Поэтому ориентируюсь по вашей статье.
И из неё выходит, что это чуть сложнее, чем пищевая химия или парфюмерия.
С помощью аэрозольного распыления, в носовой проход вводятся специальные химические вещества, в идеале — неощущаемые и не осознаваемые человеком. Они вызывают ложную, ошибочную реакцию нервных рецепторов, и отправку в мозг неправильных, ошибочных сигналов («хакнули» нос, как вы выразились). Эти исследователи начали с температурных эффектов, но планируют расширять исследования.

Если они не схалтурят, не ошибутся и знаний хватит, то всё будет хорошо (возможно).

Но воздействие запахов на организм ещё не достаточно изучено. Запахи могут успокаивать или бодрить, снимать или вызывать головную боль, вызывать сексуальное возбуждение и тд. Существует фитотерапия. А ещё есть запахи страха, смерти. Люди их не замечают, но реагируют. Многие животные это чувствуют намного лучше.

Были неоднократные исследования (искать ссылки мне сейчас проблематично), суть которых в том, что информация о всех запахах, которые наш нос в принципе воспринимает, поступает в основном в служебные отделы мозга, сознанию передаётся лишь небольшая часть.

И это речь была о запахах. Это микрограммы, нанограммы вещества. А в статье речь о химических веществах, измеряемых миллилитрами в несколько дней, в легко усваиваемой форме — аэрозольной.

Представим, что одно из новых веществ, вызывающее, к примеру, чувство лёгкого волнения, захватывания духа (для VR симуляторов гонок, прыжков с парашюта, скоростных спусков и тд.) будет вызывать ещё и депрессию. Депрессия развивается медленно, испытуемые ничего не заметят, исследователи тоже. Крысам на кожу нанесли — всё нормально, кролику в глаз закапали — раздражений нет. Безопасно.

Релиз прошёл успешно, покупатели в восторге. А через пару лет, то там, то здесь начались самоубийства. На самом деле они начались раньше, но этому никто не придал значения. Жизнь нервная, экология плохая, и всё такое.
Кто, где, и через сколько лет сможет выявить вину этого вещества? Особенно учитывая, что это вещество вводилось не постоянно, а в определённые моменты некоторых игровых симуляций, и воздействовало не на всех людей?

А если добавить сочетание с визуальным рядом? Помните историю с эпилепсиями у японских детей, от одной из игр с яркими вспышками?

Да, я представил возможный момент будущего, но видя, с какой скоростью развиваются технологии, это будущее намного ближе, чем многим кажется.

Ароматы, вкусы — это одно. А воздействие на нервную систему хим препаратами — это другое. Это уже медицина. У фарм компаний и опыта побольше, чем у ITшников, и лаборатории хорошие, и специалистов много, а всё равно косячат.
Вон, у меня лежит пузырёк от эреспала. Много лет продавался, а запретили, сняли с производства. Серьёзная побочка с нарушением сердечного ритма.
И это серьёзная фарм компания с многодесятилетним опытом. А тут какие то айтишники. Не надо им лезть в эту область. Просто запахи — пожалуйста, играйтесь, развлекайтесь. А хим воздействие на организм — оставьте другим.

Спасибо за внимание. Прошу прощения за длинный текст. Дача, дождь, гроза, света нет, а спать не хочется. :-)
27 июня 2020 в 22:28
#
Егор Морозов
+1765
Они вызывают ложную, ошибочную реакцию нервных рецепторов
Нет, не так. В чем суть работы рецепторов? Если в веществе есть определенная молекула/соединение — значит надо передать об этом сигнал в мозг. Соответственно тут никакой ошибочной реакции нет — все дело в том, что для мозга сигнал с такого рецептора означает сразу две вещи, например холод и запах мяты. Но при этом другие наши рецепторы — те же глаза — мяты в игре не фиксируют. Поэтому мозг вполне логично считает, что возбуждение рецептора было вызвано холодом.
чувство лёгкого волнения, захватывания духа
то есть психотропное вещество? С учетом боязни всего и вся и кучи запретов в играх его просто не пропустят.
Кто, где, и через сколько лет сможет выявить вину этого вещества?
Вот тут ваша главная ошибка. Соединения, на которые реагируют такие рецепторы — всегда органика, разлагаемая организмом. И если такое вещество опасно, то убить оно сможет только введением смертельной дозы. Введение раз в неделю по одной сотой дозы не даст аккумулирующего эффекта, потому что организм успевает переработать такое соединение. Самый банальный пример — сахар. Употребите сразу кило — и вы с высокой долей вероятности больше ничего в своей жизни не съедите. Но суммарно за год вы съедаете ощутимо больше, а уж за жизнь — страшно представить.
А тут какие то айтишники.
Они лишь идею предложили, разумеется если этим заинтересуется HTC или Sony — подключат фармакологические компании и будут уже рассчитывать вещества и дозы. Вы же не думаете, что прогерам доверят аэрозоли делать и продавать?
Дача, дождь, гроза, света нет
Сочувствую. Но надеюсь наша беседа скрашивает ваш досуг).
27 июня 2020 в 23:27
#
¯\_(ツ)_/¯
+1705
Напишу так, чтобы почти никто не понял. VR facesitting 🤣🤣 оооо как тут жарко!
28 июня 2020 в 00:04
#
+909
Может быть у сразу чип вживлять, чем так нос мучить?...
29 июня 2020 в 22:18
#