超越空間和距離的儀器——芳香氣味發(fā)生器

香味指令人感到愉快舒適的氣息和味感的總稱，它是通過人們的嗅覺和味覺器官感覺到的。一般情況下，人們要聞到一件物體本身具有的氣味，但是隨著香精的發(fā)明，現(xiàn)在很多時(shí)候香精能夠替代天然香味，隨著儀器儀表的發(fā)展，現(xiàn)在科學(xué)家已經(jīng)制造出了能產(chǎn)生香氣的芳香發(fā)生器。

以色列著名的威茨曼研究所的數(shù)學(xué)家巴威·哈爾和生物化學(xué)家科隆·蘭舍特經(jīng)過長達(dá)三年的合作研究，已經(jīng)能夠大致分析出150種不同氣味的特性。他們?cè)O(shè)想，如果能將氣味的信息電子化，那就可以把這一電子信息傳送到另一個(gè)遙遠(yuǎn)的地方，并且再在那兒把信息還原成氣味。他們認(rèn)為在不久的將來，我們完全可以利用一個(gè)電子鼻和一個(gè)氣味發(fā)生器通過因特網(wǎng)來傳送種種氣味。椐介紹，電子鼻可以把氣味轉(zhuǎn)變?yōu)殡娮有畔?，而在線路另一端的氣味發(fā)生器在接收到這一氣味信息后就可混合出真正的氣味來。這兩位專家已經(jīng)成功地研究出一套計(jì)算方法，此法可以把傳感器探測到的氣味電子化。此外他們表示，從技術(shù)上講已完全有能力制造氣味發(fā)生器。氣味發(fā)生器裝有150余種不同的“氣味基本元素”，在收到傳來的電子信息之后，就能調(diào)制出任意一種氣味來。氣味發(fā)生器還可以利用貯藏在CD或DVD光盤里的信息，重新制造氣味，其過程和圖像處理大同小異，只是在技術(shù)上更為復(fù)雜罷了。

氣體的產(chǎn)生和傳播

要了解氣味電子化，我們首先要了解，氣味是怎樣產(chǎn)生和傳播的？嗅覺器官又是如何感知?dú)馕兜哪兀狂樀聺h教授是廣東工業(yè)大學(xué)信息工程學(xué)院仿生嗅覺/味覺傳感技術(shù)研究室?guī)ь^人，多年從事機(jī)器嗅覺/味覺傳感理論、技術(shù)及應(yīng)用研究，在采訪中，駱教授告訴筆者，氣味是化學(xué)分子在嗅覺器官的反應(yīng)。當(dāng)某種物質(zhì)的分子擴(kuò)散到空氣中之后，它們被空氣送到我們的鼻腔里，并對(duì)人的神經(jīng)產(chǎn)生刺激，于是我們的鼻子便識(shí)別到了這種氣味。不同的物質(zhì)會(huì)散發(fā)出不同的氣味分子，由于這些氣味分子的結(jié)構(gòu)不同，其特性也就有所不同。

氣味的辨別方法

駱教授進(jìn)一步解釋道，人體辨別氣味的必要條件是氣味物質(zhì)必須不斷地向空氣中揮發(fā)分子并能被吸入鼻腔，然后通過嗅覺神經(jīng)到達(dá)大腦，由大腦作用形成嗅覺。人類的大腦可以辨別和記憶種類繁多的不同氣味，因?yàn)槿藫碛杏杉s1000種不同的基因組成的基因族群（約占人體基因的3％），正是它們產(chǎn)生了近千種氣味受體類型（注：所有的氣味受體都是相關(guān)的蛋白質(zhì)，但是在特定的細(xì)節(jié)上有差異。這就能夠解釋為什么它們能被不同的氣味分子所觸發(fā)）。這些受體位于氣味受體細(xì)胞上，專門用來辨別吸入的氣味分子。然后將信息集中傳給充當(dāng)鼻腦中轉(zhuǎn)站的嗅球，那里有結(jié)構(gòu)精致的“嗅覺布置圖”，它幫助大腦準(zhǔn)確認(rèn)知這些氣味，使人能辨認(rèn)出約1萬種不同的味道。

嗅覺的組成

人體嗅覺系統(tǒng)是由嗅覺感受器接收氣味信號(hào)的，人體嗅覺感受器是位于上鼻道及鼻中隔后上部的嗅上皮。從仿生學(xué)角度考慮，人體嗅覺感受器構(gòu)成與機(jī)理可概括為三個(gè)部分：（1）鼻腔上皮組織（初級(jí)），那是接受氣體并產(chǎn)生信號(hào)的第一個(gè)地方；（2）嗅覺球（二級(jí)），氣體的種類通過“鏡像”在這里形成；（3）大腦皮層，信息之間的聯(lián)系在這里形成并存儲(chǔ)。通過這個(gè)過程，各種不同的氣味得以被人體所識(shí)別。

電子化原理

隨著科學(xué)技術(shù)水平的不斷提高，氣味電子化是可以實(shí)現(xiàn)的。駱教授向記者介紹，任何氣味都有其獨(dú)特的性質(zhì)，可以與某種化學(xué)物質(zhì)發(fā)生物理反應(yīng)或化學(xué)反應(yīng)，造成某一物理量的變化（比如質(zhì)量、顏色、電特性等變化），通過特定的信號(hào)轉(zhuǎn)換機(jī)制可以將其轉(zhuǎn)化成電信號(hào)，從而可以進(jìn)行電子化傳輸。目前，“氣味電子化”的實(shí)現(xiàn)方法可歸納為三種，即仿生學(xué)方法、數(shù)字化方法和仿生學(xué)與數(shù)字化相結(jié)合的方法。仿生學(xué)方法就是模仿生物嗅覺系統(tǒng)，可對(duì)任意不同多成分混合氣味進(jìn)行實(shí)時(shí)識(shí)別、記憶，并用因特網(wǎng)傳送信息，然后在接收終端由氣味元素合成產(chǎn)生氣味；數(shù)字化方法是對(duì)有限種類氣味進(jìn)行分析，事先形成氣味特性數(shù)據(jù)庫。在工作時(shí)，氣味發(fā)送端檢測氣味特征并用因特網(wǎng)傳送氣味特征編號(hào)，接收終端根據(jù)氣味特征編號(hào)從氣味特性數(shù)據(jù)庫選出已庫存的氣味進(jìn)行播放；仿生學(xué)與數(shù)字化相結(jié)合的方法就是在氣味發(fā)送端通過仿生嗅覺裝置實(shí)時(shí)檢測氣味，用因特網(wǎng)傳送氣味整體信息，在接收終端從氣味庫中播放氣味。

發(fā)展情況

前景

盡管技術(shù)上還存在很多難題，但目前氣味電子化已具備了一定的技術(shù)基礎(chǔ)，更重要的是電子氣味具有廣泛的應(yīng)用范圍，特別是在網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)成為人們生活中不可或缺內(nèi)容的今天和未來，只要解決了上述關(guān)鍵技術(shù)問題，氣味網(wǎng)絡(luò)傳輸一定會(huì)成為人們喜愛的一個(gè)附屬產(chǎn)品。

目前市場上已出現(xiàn)了一些初級(jí)的電子氣味產(chǎn)品，而且電子氣味的研究和應(yīng)用正處于不斷發(fā)展中。有報(bào)道稱，日本的資生堂公司就正在研發(fā)一種通過網(wǎng)絡(luò)傳輸香水氣味的裝置。它能通過電腦確認(rèn)使用者所需的氣味，然后通過特定裝置散發(fā)出所指定的氣味。法國電信也在進(jìn)行通過網(wǎng)絡(luò)傳氣味的研究。計(jì)算機(jī)需要連接上已含有各種香味的“香味發(fā)生器”，用戶點(diǎn)擊網(wǎng)站上所示的香水樣本后，將收到一個(gè)該樣本的信息，然后就可以通過“香味發(fā)生器”聞到氣味了。美國最大的計(jì)算機(jī)產(chǎn)品展示會(huì)“COMDEX”上就有氣味傳輸樣品的展示。這個(gè)名叫“iSmell”的香味合成裝置有點(diǎn)像鯊魚的魚翅，單外形就很特別，它內(nèi)置了各種氣味源的匣子，通過將各種氣味組成來實(shí)現(xiàn)各種香味。

可以預(yù)見，隨著計(jì)算機(jī)嗅覺研究的深入發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)氣味電子化將得以實(shí)現(xiàn)，我們的生活也會(huì)因此而變得更為方便、快捷和豐富多彩。

遠(yuǎn)距離傳播

以色列科學(xué)家所設(shè)想的“氣味電子化”，簡言之就是“氣味采集-氣味遠(yuǎn)距離電子傳輸（有別于其他氣味傳送方法）-氣味復(fù)現(xiàn)”的過程。那么要實(shí)現(xiàn)這一過程，當(dāng)前存在的技術(shù)難關(guān)是什么呢？要實(shí)現(xiàn)氣味電子化，關(guān)鍵在于氣味采集和氣味復(fù)現(xiàn)這兩個(gè)環(huán)節(jié)，需要突破的技術(shù)難關(guān)主要是氣味采集裝置和氣味發(fā)生裝置的研制和開發(fā)。首先是仿生嗅覺檢測裝置的研制，目前氣味采集研究已有了一定的技術(shù)基礎(chǔ)，并在某些領(lǐng)域獲得初步應(yīng)用，但由于仿生嗅覺傳感器技術(shù)還很不成熟，因此要實(shí)現(xiàn)多成分混合氣味的采集，難度很大。氣味發(fā)生器研制也是個(gè)難題，因?yàn)闅馕冻煞謽O其復(fù)雜，要產(chǎn)生多個(gè)不同氣味元素并進(jìn)行不同比例配伍，有很大困難，而氣味復(fù)現(xiàn)研究在國際上才剛剛起步，要在接收終端的計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)這一技術(shù)還尚待時(shí)日。至于氣味遠(yuǎn)距離電子傳輸，就是應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將采集的氣味信息轉(zhuǎn)換為電子信息，通過互聯(lián)網(wǎng)傳送到任何遠(yuǎn)距離的計(jì)算機(jī)接收終端，目前的網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)已能基本滿足這種氣味電子信息傳輸要求。

面臨的問題

由于氣味信號(hào)采集裝置和氣味發(fā)生器的制造難度大，在現(xiàn)有科技水平條件下，研究成本應(yīng)該會(huì)很高，特別是研究仿生學(xué)氣味電子化的成本將會(huì)更高，因此，實(shí)現(xiàn)氣味電子化的應(yīng)用尚待時(shí)日。不過，駱教授也指出，若采用數(shù)字化方法，實(shí)現(xiàn)有限種類氣味的電子化，成本將要低很多，它只用數(shù)個(gè)傳感器對(duì)特定幾種氣味檢測，并可通過氣味庫產(chǎn)生特定氣味。要真正實(shí)現(xiàn)氣味電子化，我們還有很多的路要走。

發(fā)展現(xiàn)狀

日本的NTT公司日前推出了一個(gè)大膽的設(shè)想：計(jì)劃通過網(wǎng)絡(luò)來傳遞香味。

這種香味傳遞服務(wù)將由兩個(gè)氣味編碼、解碼服務(wù)器的協(xié)作來完成工作。首先香味傳遞方通過設(shè)備將香味解析成若干個(gè)數(shù)字符號(hào)，然后通過網(wǎng)絡(luò)將數(shù)字符號(hào)傳輸?shù)浇邮辗?，而接收方的設(shè)備會(huì)將數(shù)字符號(hào)進(jìn)行解碼，并還原出傳遞方想要傳遞的香味。

當(dāng)年，人們?cè)J(rèn)為語音遠(yuǎn)距離傳遞是個(gè)神話，而今日卻早已成為事實(shí)。同樣的，誰能說NTT公司的想法過于天真了呢？