Ultrasonla koku algısı oluşturuldu

• Ultrason kullanılarak beynin koku işleme bölgesi uyarıldı ve insanlarda belirli koku duyumları oluşturuldu
• Alna bir transdüser yerleştirilip ultrason koku soğancığı yönüne odaklandı; iki kişide dört koku (temiz hava, çöp, ozon, odun ateşi) yeniden üretildi
• 300kHz düşük frekanslı ultrason, yaklaşık 39mm odak derinliği ve 50~55 derecelik açıyla ayarlanarak uyarım konumu hassas biçimde kontrol edildi
• Deneyde güvenlik doğrulaması için basınç, mekanik indeks ve ısı miktarı gibi ölçümler yapıldı; ayrıca optik sinir hasarını önlemek için açı sınırları belirlendi
• Koku uyarımı yoluyla invazif olmayan bir beyin bilgi giriş kanalı olasılığı araştırıldı ve gelecekte “anlamı koku olarak algılama” düzeyine uzanabilecek daha yüksek boyutlu sinir uyarımı çalışmalarına kapı aralandı

---

Deneyin genel görünümü

• Ultrason probu beynin koku işleme bölgesine (koku soğancığına) yöneltilerek çeşitli koku duyumları oluşturuldu
  • Farklı odak konumları farklı koku duyumlarıyla eşleşti
  • İki katılımcıda ilk denemede yeniden üretim başarıldı, ardından kör test ile doğrulandı
• Oluşturulan duyumlar dört türdü
  • Oksijen açısından zengin temiz hava kokusu
  • Çürümüş meyve kabuğunu andıran çöp kokusu
  • Hava iyonlaştırıcısının yakınındaki ozon kokusu
  • Yanan odun ateşi kokusu

Deney düzeni

• Koku soğancığı burnun üst kısmının arkasında yer aldığı için erişimi zordur
  • Burnun içi düz değildir ve hava ile dolu olduğundan ultrason iletimi için uygun değildir
• Transdüser alna yerleştirildi ve ultrason aşağı doğru hedeflendi
  • Frontal sinüs sinyali zayıflatsa da konum ayarlanarak hedef bölgeye ulaşmak mümkün oldu
• Başlangıçta prob elle sabitlendi, ancak kararlılık düşük olduğu için doğaçlama bir headset yapıldı
  • Jel yerine katı jöle biçimli ped kullanılarak kararlılık ve konfor sağlandı
  • Proba bir bıçak bantlanarak mekanik destek sağlandı (yazılım hatalarını önleme gerekçesiyle korundu)
  • Dişlere dayanan mouthguard yöntemi de denendi, ancak kokular tarif edilemediği için bırakıldı

Ultrason ayarları

• Lev'in MRI görüntüleri kullanılarak odak konumu ile koku soğancığının hizası doğrulandı
• En uygun koşullar
  • Frekans: 300kHz (kafatasından geçişe uygun düşük frekans)
  • Odak derinliği: yaklaşık 39mm
  • Hedefleme açısı: 50~55 derece
  • Darbe: 5 cycle, 1200Hz tekrar oranı
• Diğer katılımcıda (Albert) MRI olmadan da küçük konum ayarlamalarıyla aynı etkinin elde edildiği görüldü

Güvenlik doğrulaması

• Çıkış alanı ölçümü: su tankında 150~250kPa basınç, en fazla 0.4 mekanik indeks
  • Yaygın tFUS'a göre bir büyüklük mertebesi daha düşük şiddette olup mekanik ve termal güvenlik sınırları içinde kaldı
• Optik sinirden kaçınma: asimetriyi en aza indirmek için açı 15 derecenin altında tutuldu
  • Koku soğancığı merkezden biraz kayık olduğu için yaklaşık 2 derecelik yanal açı kullanıldı

Sonuçlar

• Her iki katılımcı da dört farklı duyumu yaşadı
  • Kokular güçlü ve burun çevresinde sınırlıydı, duyum ise zayıf ve daha yaygındı
  • En güçlü algı nefes alma sırasında hissedildi
  • Bir katılımcı çöp kokusunu alıp gerçekten çöp kamyonunun geldiğini sandı
• Yaklaşık 14mm'lik odak kaydırma aralığında farklı kokular ayırt edilebildi
  • Temizlik hissi ile yanık kokusu arasındaki odak farkı yaklaşık 3.5mm idi
• İşitsel maskeleme (AirPods ile müzik çalma) kullanılarak plasebo etkisi dışlandı
• Kör testte odak konumuna göre kokular başarıyla ayırt edildi
• Küçük odak kaymalarıyla bile farklı kokular oluşturulabildi; bu da ultrason çözünürlüğünün ötesinde bir uyarım ayrıştırma gücü olduğunu gösterdi
  • Bu durum “sinir uyarımında süper çözünürlük (super-resolution)” olarak ifade edildi
• Gelecekteki iyileştirme yönleri: daha kararlı cihazlar, daha yüksek frekans, odak konumu/boyutu/dalga biçimi ayarı

Koku uyarımının anlamı

• Koku uyarımı, yalnızca VR'da koku üretimi ile sınırlı olmayıp invazif olmayan bir beyin giriş kanalı olarak da kullanılabilir
  • İnsanlarda yaklaşık 400 tür koku reseptörü bulunur ve bunların kombinasyonları çok ince farkları ayırt etmeyi sağlar
• İki burun deliği birlikte düşünüldüğünde en fazla 800 boyutlu bir giriş kanalı elde edilebilir; bu da LLM'nin latent space boyutlarına benzer
  • Teorik olarak bir paragrafın anlamı 400 boyutlu bir vektöre kodlanıp “anlamı kokuyla anlama” mümkün olabilir
• Koku sistemi hipokampus (hafıza) ve amigdala (duygu) ile doğrudan bağlantılı olduğu için bilgi iletim yolu basittir
  • Görsel sistemde çok sayıda ara işleme aşaması bulunduğundan aynı yaklaşım daha zordur
• Koku, görme ve işitmeye göre daha az kullanılan bir duyu kanalı olduğundan yeni bir sinir uyarım arayüzü için uygundur
• Şimdilik dört koku oluşturuldu; ancak koku uyarımının bitrate'ini artırarak daha fazla koku ve anlam ifade etme olasılığı bulunuyor
  • “400 temel vektörün tamamı kontrol edilirse anlam kokuyla hissedilebilir”
  • Şu anda bunun ilk %1'ine ulaşılmış durumda

Teşekkür

• Raffi Hotter, Aidan Smith, Mason Wang geri bildirimleri için teşekkür edildi

[GN⁺]

Hacker News görüşleri

• Yakın gelecekte AI tarafından üretilmiş simülasyon dünyalarının içinde süresiz yaşayacağımızı öngörüyorum
  AI sinir sistemimizi “hackleyip” yapay olarak oluşturulmuş deneyimleri doğrudan sunacak
  Bu tür araştırma sonuçlarını görünce o gelecek epey gerçekçi geliyor
  • Zaten birçok insanın sosyal medya algoritmalarının yarattığı sahte bir dünyanın içinde sıkışıp yaşadığını düşünüyorum
  • Belki de bu zaten olmuş olabilir, ne dersiniz?
• Sonunda Smell-o-vision yolunda bir ilerleme var gibi görünüyor
  • Apple da belki bu fırsatı bekliyordu — adı da tabii ki iNose olurdu
  • Smelloscope'dan bahsetmiyor musun?
• Bu gerçekten harika bir proje
  Sadece gönderi çok ilgi görmüyor gibi, o yüzden second chance pool'a ekleyip ana sayfaya bir kez daha çıkarmayı deneyeceğim
  • Eklendi. Böyle iyi bir yazı gözden kaçarsa [e-mail] adresine haber verebilirsiniz; second-chance pool'a (açıklama bağlantısı) alınıp rastgele tekrar gösterilebilir
    Kendi yazınız için de istekte bulunabilirsiniz ama başka birinin tesadüfen keşfedip önermesi daha iyi olur
• Kod incelemesi sırasında code smell'i gerçekten koklatan bir cihaz çıkarsa Kickstarter'da büyük iş yapar
  • O zaman kötü kod kokusu yerine, iyi kodu kiraz çiçeği kokusuyla mı ilişkilendirsek?
  • Artık vibe coding bitti
• Koku ile ilgili araştırmalara bakınca, çoğu alanın büyük ihtimalle rahatsız edici kokularla dolu olacağını düşünüyorum
  COVID sonrası parosmia yaşayan insanlar da çoğunlukla kötü kokular deneyimledi
  • Tanıdığım biri küçük bir felçten sonra tat alma duyusunu kaybetti; her şeyin eski çorap gibi koktuğunu söylüyor. Gerçekten korkunç olmalı
  • Bende de bazen buna benzer belirtiler oluyor. Aralıklı olarak kimyasal benzeri kokular geliyor ve tat alma duyum kayboluyor
    İlginç olan şu ki çok kötü kokuları neredeyse hiç almıyorum. Ama gaz kokusunu ayırt edebiliyorum
  • Ben de COVID olduğumda birkaç hafta boyunca sürekli yanık kokusu alma deneyimi yaşamıştım
• Gelecekte porno endüstrisinin bir kez daha teknolojik yeniliğin ön cephesinde olacağını düşünüyorum
  porn + VR + smell kombinasyonu gelecektir
  • Yine de böyle içeriklerde gerçek cinsel kokuları almak ister miyim emin değilim
    Bunun yerine parfüm iş birliği fikri ilginç — oyuncunun çekimde kullandığı parfümü sıkarak izlemek gibi
    Ama üst düzey parfüm markaları böyle bir iş birliği ister mi, emin değilim
  • Pi-hole yeni bir anlamda daha faydalı olabilir
  • Bu konu olduğu için downvote alıyor olabilirim ama tarihsel olarak porno endüstrisi yeni teknolojileri benimsemede en hızlı sektörlerden biri
    Ticarileşmenin ilk aşamalarında bu tarafta önce uygulanması çok olası
  • Kokular da 3D olarak üretilecek mi acaba?
  • Bir mum yakmak yetmez mi?
• Yetişkin video sektörü bu teknolojiyi zaten izliyordur diye düşünüyorum
  Yakında ilgili araştırmalara doğrudan yatırım bile yapabilirler. Hatta VHS vs Betamax rekabeti gibi bir şeye dönüşebilir
  • Ah, koku değil başka uyarılar için yapılan araştırmadan bahsediyordun demek
• 2032'deki ben, atıştırmayı azaltmak için kokuları A/B test eden bir akıllı buzdolabı dünyasında yaşıyor
  Bir havuç yedim ve terfi etmişim gibi hissettim
• Bu araştırma bana koku almanın titreşim teorisini hatırlatıyor
  Vibration theory of olfaction
  • Sonuçta her şeyin dalga mı bit mi olduğu meselesi gibi geliyor
    Eğer dalgaysa müzikteki uyum ve uyumsuzluk ilkeleri de uygulanabilir olabilir
    Robert Hooke'un da buna benzer bir fikri varmış — orijinal metin
  • Bana daha çok sanal kimyasalların titreşim teorisini çağrıştırıyor. Eskiden mermilerin patlamasını sesle kontrol ederek engelleyen bir SF hikâyesi vardı
• İki kişide aynı koku uyarım deseninin aynı koku olarak algılanması şaşırtıcı
  • Ben de aynı şeyi düşündüm. Tıpkı başkasının gözünden bakınca renklerin farklı görünebilmesi gibi
    Ama koku reseptörlerini doğrudan uyaran bir yöntemse, uyarının etkisinin kendisini taklit ettiği için tutarlılık sağlanabilir
  • Belki de bu, moleküler rezonans frekansı yüzündendir