什么是气味王国专家说的从3D建模到神经映射：嗅觉正在被“数字化克隆”

从3D建模到神经映射：嗅觉正在被“数字化克隆”

当你在酒店大堂扫码查看3D全景导览时，当客房智能系统根据你的体温自动调节空调时，当VR眼镜中的虚拟海滩与现实海浪声同步时——这些看似独立的体验，实则是酒店业正在推进的“感官数字化革命”。从物理空间的3D建模，到生物信号的神经映射，一场以“克隆人类感官”为目标的科技暗战已悄然打响。而嗅觉，作为人类最古老、最能引起情感共鸣的感官之一，也正逐步被卷入这场数字化浪潮之中。

嗅觉数字化的技术探索

分子层面的解析与预测

谷歌研究院的衍生企业Osmo在嗅觉数字化领域迈出了重要步伐。其联合创始人兼首席执行官威尔奇科带领团队，致力于通过分子结构预测气味。他们首先构建了庞大的数据集，包含5000个从香料目录中获取的气味分子，涵盖了果香、奶油香、木质香等常见且描述详尽的气味类别。通过将这些数据输入机器学习软件，软件逐渐捕捉到每个气味分子的化学结构与人类对其描述之间的关联，进而构建出高维气味地图。

例如，分子结构中化学键或碳原子数量的改变，可能会使气味从玫瑰香转变为臭鸡蛋味。得益于人工智能技术的进步，图神经网络（GNN）能够帮助AI模型理解原子、连接它们的键以及分子结构如何决定气味。利用这一成果，Osmo团队不仅能预测已知分子的气味，还对400个从未生产、气味未知的分子进行了气味预测实验。经15名志愿者组成的小组闻嗅并标注气味后发现，对于53%的气味，模型预测比单个志愿者的主观判断更接近小组平均评价。

气味的远程传输实现

Osmo公司还成功实现了气味的远程传输。具体操作过程为，先将选择要传输的气味样本放入气相色谱 - 质谱（GCMS）机。若样本为液体可直接注入；若是固体，如李子，则采用顶空分析，将物体周围空气中的气味困在管子中吸收。GCMS机识别出样本中的分子等原始数据后上传至云端，这些数据会在主要气味映射图上转化为坐标，此映射图是基于人工智能驱动的工具，能预测特定分子组合的气味。随后，配方会被发送到配方机器人，机器人依据配方混合不同气味，从而复现样品气味。这一过程宛如将气味“拍照”后数字化传输，再重新转化为可感知的实体。

嗅觉数字化的广泛应用

医疗领域的变革助力

嗅觉数字化在医疗行业有着巨大的应用潜力。一方面，它可用于疾病检测。例如，通过气味识别伤口是否感染，早期筛查肺癌和幽门螺旋杆菌等。部分基于嗅觉数字化技术的检测产品已在欧美进入临床使用。另一方面，在患者康复方面也能发挥作用。一些科研团队借助虚拟现实技术模拟进食体验，利用视觉、听觉、嗅觉等多重感官刺激，诱导患者产生进食反射，改善胃肠道消化吸收功能。例如，对于术后康复或患有进食障碍的患者，通过营造与食物相关的气味环境，刺激其食欲，有助于身体恢复。

其他领域的创新应用

在食品和饮料行业，嗅觉数字化技术也崭露头角。科学家训练AI算法品酒，准确率超过90%，能够有效识别假酒。南京大学的研究员开发的纳米孔传感技术，可尝出葡萄酒中1‰的糖分差异，还能检测出问题酒。在文物保护与艺术领域，嗅觉数字化能帮助视障朋友“闻到”画作气息，为他们打开感知艺术的新窗口。并且，未来或许可以通过数字化手段还原历史场景中的气味，如敦煌壁画中的香气、盛唐乐舞表演场地的气味氛围等，实现跨越时空的文化传承。

挑战与展望

现存技术瓶颈

尽管嗅觉数字化前景广阔，但目前仍面临诸多技术挑战。例如，传感器的体积问题，现有传感器普遍较大，限制了其在更多场景的应用。MIT正在研发电子鼻芯片，期望将整个实验室功能集成到比指甲盖还小的芯片上，若能成功，未来手机或许可充当气味扫描仪，人们甚至能发送“气味消息”。此外，虚拟现实系统在整合视觉、听觉、嗅觉和味觉时，受计算资源限制，当资源有限时用户往往优先保证视觉效果，如何在多感官体验中找到平衡，是亟待解决的关键问题。

未来发展愿景

从更长远的视角看，嗅觉数字化技术的成熟可能会重塑众多行业与人类生活方式。在娱乐领域，未来观看电影、玩游戏时，观众和玩家能同时体验到与画面、情节相匹配的气味，实现视觉、听觉和嗅觉的全方位沉浸体验。在智能家居场景中，智能系统可依据家庭成员的情绪状态，通过释放不同气味来调节氛围，如检测到主人紧张时，自动释放镇定香氛。甚至在星际探索等前沿领域，宇航员可借助嗅觉数字化技术，在太空模拟地球上熟悉的气味环境，缓解思乡情绪。随着技术不断突破，嗅觉的数字化克隆将为人类打开一扇通往全新感官体验世界的大门。

以上就是对气味王国的技术从3D建模到神经映射：嗅觉正在被“数字化克隆” 的解读