Suốt nhiều năm nay, lĩnh vực phát triển công nghệ thực tế ảo (VR) vẫn chật vật tìm cách đưa được đủ ngũ quan của con người vào trong môi trường ảo. Bên cạnh thị và thính giác, một người sử dụng kính VR sẽ cần cảm nhận vật thể, ngửi và nếm được nó thì trải nghiệm mới tiệm cận được mức chân thực.
Để giải quyết các bài toán xoay quanh khứu giác trong thế giới ảo, một nhóm các nhà khoa học Hồng Kông phát triển một thiết bị có hình dáng của một cây kẹo mút, có thể tái tạo một số vị nổi tiếng trong môi trường thực tế ảo. Kết quả nghiên cứu của họ đã được đăng tải trên tạp chí Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).
Một người tham gia thử nghiệm đang chọn vị trong môi trường thực tế ảo, trên tay cầm một chiếc "kẹo mút" - (Video: Yiming Liu/PNAS).
Chúng ta vẫn biết rằng vị giác của con người bao gồm năm vị cơ bản: ngọt, mặn, chua, đắng và vị umami (tiếng Nhật, tạm dịch là “vị ngọt thịt”). Những hương vị này được kích thích bởi các phản ứng hóa học trên lưỡi, và ở mức độ thấp hơn, là tại một số bộ phận khác như hầu, thanh quản và nắp thanh môn.
Việc tái tạo những cảm giác này trong môi trường thực tế ảo không hề đơn giản. Cho tới nay, khoa học đang sử dụng những cơ chế như kích thích hóa học, nhiệt, điện, và phương pháp điện chuyển ion (iontophoresis).
Việc tạo vị giác ảo thông qua phương pháp hóa học thường sẽ nhỏ hóa chất tạo hương vị trực tiếp lên lưỡi, nhưng điều này đòi hỏi những bình chứa hóa chất riêng, bên cạnh đó độ trễ cao khiến nó không phù hợp trong ứng dụng thực tế ảo. Biến đổi nhiệt độ cũng có thể kích thích vị giác, tuy nhiên lại cần hệ thống phức tạp gồm bộ làm lạnh và cảm biến nhiệt độ.
Các nhà khoa học tạo ra một chiếc "kẹo mút ảo" - (Ảnh minh họa).
Phương pháp phổ biến nhất là kích thích điện, giúp mô phỏng năm vị cơ bản qua tần số, cường độ, và hướng tín hiệu điện. Tuy nhiên, phương pháp này yêu cầu gắn các điện cực gần lưỡi, sẽ gây bất tiện và thậm chí dẫn tới những thiên kiến về vị.
Để tránh những sai lệch trong tái tạo hương vị, nhà nghiên cứu Yiming Liu từ Đại học Hồng Kông và các cộng sự đã chọn phương pháp iontophoresis; bằng cách đưa các ion di chuyển qua các hydrogel để đưa các hóa chất tạo vị vào lưỡi, bài thử vị giác đạt được độ ổn định mong muốn.
Phương pháp này an toàn, tiêu tốn ít năng lượng, cung cấp phản hồi vị giác chính xác, và mang lại giao diện tự nhiên hơn giữa con người và máy móc. Liu và nhóm nghiên cứu đã cải tiến phương pháp này bằng cách phát triển một thiết bị cầm tay có hình kẹo mút, giúp nâng cao chất lượng và độ nhất quán của hương vị.
Chi tiết chiếc kẹo mút ảo
Để có được một thiết bị thử nghiệm hợp lý, nhóm bố trí tối ưu các thành phần trên hai lớp mạch in siêu mỏng, đặt trong vỏ nylon nhẹ được in 3D có hình dạng kẹo mút. Thiết bị có chín kênh tạo vị, được nạp hydrogel tạo vị làm từ agarose pha với nước khoáng và các tinh chất hương vị, bao gồm đường, muối, axit citric, anh đào, sữa, trà xanh, chanh dây, sầu riêng và bưởi.
Các thành phần của hệ thống bao gồm pin lithium-ion, vi điều khiển, module Bluetooth, điện trở, tụ điện, MOSFET, cùng bộ điều chỉnh tuyến tính cho phép điều khiển các kênh vị giác qua giao diện đồ họa (GUI) trong môi trường ảo.
Thiết bị cuối cùng có kích thước 8×3×1 cm, nặng khoảng 15 gram, tương đương một chiếc kẹo mút.
Thử nghiệm kẹo mút ảo.
Hương vị được tạo ra thông qua dòng điện chạy qua gel, giải phóng hóa chất tạo vị lên bề mặt kẹo mút. Người dùng có thể liếm thiết bị để cảm nhận vị, với mùi hương bổ sung giúp tăng cường trải nghiệm vị giác. Hiện tại, thời gian hoạt động của thiết bị bị giới hạn ở khoảng một giờ do hydrogel co lại và mất hương vị.
Liu và đồng nghiệp đề xuất những ứng dụng tiềm năng sau cho thiết bị này:
Đầu tiên, là bài kiểm tra vị giác được thực hiện trong môi trường thực tế ảo. Nó có thể giúp đánh giá các rối loạn vị giác một cách khách quan và nhanh chóng hơn quá trình thử hiện tại, vốn cần nhiều thời gian và công sức sắp xếp.
Ứng dụng tiếp theo là mua sắm trực tuyến trong siêu thị ảo, nơi người dùng có thể nếm thử thực phẩm ảo.
Cuối cùng, thiết bị có thể hữu ích trong môi trường giáo dục thực tế hỗn hợp (Mixed Reality - MR), tại đó cha mẹ giúp con trẻ khám phá các hương vị khác nhau.