Het is moeilijk om Nimesha Ranasinghe niet te zien als een digitaal tijdperk Willy Wonka. Maar zijn laboratorium, aan de Universiteit van Maine, zit niet vol met chocolade en het ruikt niet naar suikerspin. In plaats daarvan zijn de materialen van het werk van de ingenieur elektroden en draden, LED's en pH-sensoren.
Ranasinghe is een van 's werelds toonaangevende onderzoekers op het gebied van elektrische smaaksimulatie - met behulp van elektronische hulpmiddelen om de tong voor de gek te houden en smaken te ervaren die er niet zijn. Gebruik zijn in elektroden ingebedde eetstokjes om romige, zoute aardappelpuree te eten. Behalve dat ze helemaal niet gezouten zijn - de smaak van zoutheid komt volledig uit de stroom in de eetstokjes. Slok scherpe gele limonade van een tuimelaar. Het is eigenlijk helemaal geen limonade, maar gewoon water gekleurd geel met een LED, de zuurgraad een gevolg van een elektrische stroom die door de beker loopt. Lik een 'Virtual Lollipop' en ontdek welke smaak je specifieke biochemische make-up voelt - het kan zuur, zoet, zout of zelfs bitter zijn. Er is in elk geval geen echt voedsel bij betrokken, alleen zilveren elektroden.
"Ik hou van eten, " zegt Ranasinghe. "Maar de beheersbaarheid van smaak is waar ik echt in geïnteresseerd ben en enthousiast over ben."
Ranasinghe's onderzoek omvat het beheersen van smaaksensaties door middel van elektriciteit, kleur, warmte en geur. Hij ziet een toekomst waarin gesimuleerde smaken onderdeel kunnen zijn van virtuele of augment-reality-ervaringen, een nieuwe stap in de richting van alomvattende faux-realiteit.
Ranasinghe komt oorspronkelijk uit Sri Lanka en heeft een achtergrond in zowel elektrotechniek als informatica. Toen hij aan de National University of Singapore arriveerde om te promoveren, was hij geïnteresseerd in het bedenken van een manier om zintuigen buiten zicht en geluid in virtual reality te brengen. Toen hij zich realiseerde dat er heel weinig onderzoek was naar het elektrisch simuleren van smaken, was zijn studierichting vastgesteld.
"Aanvankelijk had ik eigenlijk geen idee hoe ik dit moest doen", zegt hij. “Tenzij je een reeks chemicaliën hebt en die in de mond van de gebruiker stopt. Maar dat klonk niet digitaal. Ik was vastbesloten om iets te vinden dat volledig elektrisch of volledig digitaal was. "
Ranasinghe vond wat papieren uit de jaren '70 die beschrijven hoe zilveren draden worden gebruikt om de organisatie van het smaaksysteem te verkennen. Studie deelnemers hadden gemeld dat ze zure of zoute smaaksensaties hadden wanneer de draden op hun tong werden geplaatst. Dit was logisch, wist Ranasinghe, omdat zure en zoute sensaties worden gedetecteerd via ionkanalen.
De andere primaire smaken - zoet, bitter en umami - zijn moeilijker te simuleren. Het is mogelijk, ontdekte Ranasinghe, om een klein gevoel van zoetheid te creëren door thermische stimulatie - waarbij de tong wordt blootgesteld aan afwisselend warme en koude temperaturen. Verwarming en koeling kunnen ook percepties van kruidigheid of kou simuleren, zoals het gevoel van een munt te zuigen.
"De uitdaging met thermische stimulatie is dat we deze verwarmings- en koelingsmechanismen moeten bedenken, en dat je deze grote hitte-dingen moet gebruiken [om de vloeistof te verwarmen], " zegt hij. "Het is niet makkelijk."
Een andere uitdaging betrof umami - de smaak van overvloed die overvloedig voorkomt in voedsel zoals Parmezaanse kaas, tomaten, zeewier en sojasaus. Ranasinghe ontdekte dat, hoewel de meeste mensen gemakkelijk konden beschrijven wanneer iets 'zout' of 'zoet' was, ze weinig woordenschat hadden om umami te beschrijven. Omdat hij vreesde dat dit het verzamelen van gegevens extreem moeilijk zou maken, besloot hij zich te concentreren op andere smaken.
Uiteindelijk had Ranasinghe genoeg informatie om te proberen smaaksimulatietechnologie uit het lab te halen. Om dit te doen, besloot hij de technologie in te bedden in gewoon keukengerei - eetstokjes, kommen, cocktailglazen.
"Toen ik twee zilveren elektroden gebruikte, aarzelden mensen om ze in hun mond te stoppen", zegt hij.
Hij experimenteerde met gesimuleerde zoutheid door gebruikers aardappelpuree te laten eten met in elektroden ingebedde eetstokjes. Hoewel eetstokjes over het algemeen niet het favoriete gebruiksvoorwerp zijn voor het eten van aardappelpuree, vond hij dat gebruikers de neiging hadden om de plakkerige aardappelen van de eetstokjes te likken, zodat hun tongen in contact kwamen met de elektroden. Een in elektroden ingebedde soepkom werd gebruikt om de zuurheid van verdunde misosoep te verbeteren, op voorwaarde dat de testers de soep in Japanse stijl dronken, van mond tot rand.
Vanaf hier Ranasinghe en zijn team - eerst aan het Keio-National University of Singapore's Connective Ubiquitous Technology for Embodiments (CUTE) Center, en nu aan het University of Maine's Multisensory Interactive Media (MIM) Lab - uitgebreid onderzoek naar het combineren van andere stimuli smaak en smaakervaringen veranderen. Ze creëerden een "Vocktail" (afkorting voor "virtuele cocktail") - een martini-glas met elektroden, geurpatronen en een LED. De drinker kan de zuurheid of zoutheid van de drank in het glas regelen met de elektroden, kan verschillende geuren toevoegen zoals chocolade, munt, aardbei of banaan en kan de kleur veranderen met de LED. Gebruikers kunnen een zure, groen-gekleurde mint mojito of een zout-zure rood-gekleurde aardbeienmargarita maken. Alles uit gewoon water.
Ranasinghe zegt dat er verschillende potentiële real-world toepassingen voor de technologie zijn. Ten eerste is er de gezondheidshoek: de technologieën kunnen worden gebruikt om mensen te helpen zout of suiker in hun voeding te verminderen door de smaakpapillen voor de gek te houden. Het kan ook mensen met een verminderd smaakvermogen - bijvoorbeeld chemotherapiepatiënten of ouderen - helpen weer van voedsel te genieten. Ten tweede kunnen smaakbedrijven - bedrijven die smaakstoffen ontwikkelen en produceren voor de voedingsmiddelen- en drankenindustrie - een smaaksimulator gebruiken om direct feedback van de tester te krijgen over smaakprofielen (te zuur drinken? Hoe zit het nu?). De derde heeft te maken met virtual of augmented reality: hoe cool zou het zijn om een stuk cake te kunnen 'proeven' terwijl je ronddwaalt in een virtuele recreatie van een Weense patisserie uit de 19e eeuw? Of nippen aan een gloeiende kop alien grog terwijl je een verre planeet verkent?
Matthias Harders, co-auteur van het boek Virtual Reality in Medicine, speculeert dat smaaktechnologie in VR ooit zou kunnen worden gebruikt om eetstoornissen te behandelen.
"Maar de technologie is nog steeds te rudimentair om een duidelijk voordeel in de geneeskunde te zien, " zegt hij.
Harders denkt dat we geurtechnologie veel sneller in virtual reality zullen zien dan smaaktechnologie. Sommige ultra-high-tech bioscopen, merkt hij op, maken al gebruik van geurtechnologie om de ervaringen van kijkers te verbeteren (theaters gebruiken in feite al bijna 100 jaar geur, van leidingen in parfum tijdens een romantisch stuk tot de beruchte Smell-o -Visie van de jaren 1960).
Adrian David Cheok, professor informatica aan de City University of London, die werkt aan smaaksimulatie, is het daarmee eens.
"We ruiken eigenlijk ons eten, " zegt hij. "Op de lange termijn wordt het belangrijker om geur te simuleren."
Cheok, die dienst deed als promovendi van Ranasinghe, denkt dat werk zoals dat van hem en Ranasinghe mensen op onverwachte manieren kon verbinden. Mensen die ver van familie wonen, richten soms Skype op terwijl ze eten, zegt hij, om het diner met geliefden te "delen". Maar wat als ze de geur en smaak ook zouden kunnen delen? Smaak- en geurtechnologie kan ook een leerhulpmiddel zijn in scholen of musea, zegt hij.
"Stel je voor dat je ook het voedsel kunt proeven en ruiken dat mensen in het oude Rome aten?" Zegt hij.
Hoewel Cheok zegt dat het huidige werk aan smaaksimulatie vrij beperkt is, zijn er naast zichzelf en Ranasinghe een paar onderzoekers. Japanse onderzoekers ontwikkelden een voedselsimulator die in de mond past, waardoor de gebruiker het gevoel van kauwen krijgt, terwijl een in-ear-luidspreker tegelijkertijd passende geluiden levert (knarsen als je bijvoorbeeld een cracker moet kauwen). Tegelijkertijd spuit het mondstuk in kleine stralen chemicaliën om de vijf basissmaken weer te geven. Een ander apparaat, TasteScreen uit 2005, maakt gebruik van chemische smaakcartridges om smaken op een computerscherm af te leveren. Gemaakt door een toenmalige Stanford-gradstudent, waarmee gebruikers het scherm letterlijk kunnen likken om te proeven wat ze zien.
Er is veel meer nodig dan het stimuleren van de smaakpapillen (of het spuiten van chemicaliën op een computerscherm) om de smaak van echt eten helemaal opnieuw te creëren. Terwijl zure, zoete, zoute, bittere en umami smaken worden gedetecteerd door de tong, houdt de ervaring van eten ook smaak en mondgevoel in. Smaak - denk aan geroosterd, fruitig of bloemig - omvat het reukvermogen en textuur (romig, knapperig, taai) gaat over ons tastgevoel.
Ranasinghe's toekomstige werk omvat dit alles. Hij is geïnteresseerd in het gebruik van olfactorische en haptische technologie om geur en aanraking op te nemen in VR-smaakervaringen. Stelt u zich eens voor dat u "koffie" nipt in een virtueel kantoor terwijl er koffie wordt geparfumeerd en tastbare sensoren u het gevoel geven echte suiker in uw mok te schudden, die warme lucht in uw neusgaten blaast om als stoom aan te voelen.
Klinkt als magie?
Zoals Willy Wonka zei: "Uitvinding, mijn beste vrienden, is 93 procent transpiratie, 6 procent elektriciteit, 4 procent verdamping en 2 procent butterscotch rimpel."
In het geval van Ranasinghe is het zwaarder voor de elektriciteit, maar niet minder inventief.
