嗅覺信息化產品的發(fā)展綜述及其設計研究

孫曉天

【工業(yè)設計】

嗅覺信息化產品的發(fā)展綜述及其設計研究

孫曉天

（北京交通大學，北京 100025）

目前物聯(lián)網和大數(shù)據(jù)主導下的工業(yè)設計不再只為視聽服務，未來多感官設計成為新的趨勢。為探究嗅覺信息化產品設計的需求和研發(fā)要素，尋找嗅覺信息化產品的設計思路和未來發(fā)展方向。通過對嗅覺信息化產品的歷史發(fā)展進行綜述，以現(xiàn)有嗅覺信息化產品的需求場景，實現(xiàn)技術及產品形態(tài)為研究對象，結合感官設計及交互體驗設計展開探討，分析總結現(xiàn)有科技手段下進行嗅覺信息化的設計思路與方向。未來嗅覺信息化必將介入工業(yè)設計，其應用前景廣闊，不僅幫助產品實現(xiàn)功能性創(chuàng)新，而且豐富了大眾完整體驗的過程，更緊密聯(lián)結人與設計的關系，符合我國新時代下創(chuàng)新設計的指導思想。

創(chuàng)新設計；嗅覺設計；嗅覺信息化

隨著信息時代的發(fā)展，在物聯(lián)網和大數(shù)據(jù)主導下的工業(yè)設計及交互體驗已經不僅僅停留在為視聽服務。在新時代的創(chuàng)新設計理念中，已提出了多種感官綜合體驗才是工業(yè)設計的最終目的[1]。在感官設計中我們早就發(fā)現(xiàn)，視聽體驗的信息化非常成熟并應用于各個領域，而對嗅覺的信息化卻還在探索階段。文中通過對嗅覺信息化產品的歷史發(fā)展進行綜述，探究嗅覺信息化產品需求、研發(fā)方向及設計目標，尋找嗅覺信息化產品的設計思路和未來發(fā)展方向。

1 嗅覺

嗅覺是唯一不經過下丘腦的感覺器官，是一種由感官感受的知覺。它由兩種感覺系統(tǒng)構成，即嗅神經系統(tǒng)和鼻三叉神經系統(tǒng)。嗅覺是一種遠感，即通過長距離感受化學刺激的感覺。沒有嗅覺，單細胞生物就無法覓食，也無法區(qū)分易消化和不易消化的食物。原始直觀和不可控制的氣味可能是人類體驗到的最強烈、最有趣的感覺。嗅覺與海馬體、杏仁體緊密相連，關系著我們的記憶和情感。正因如此，與后期進化而來的聽覺和視覺相比，嗅覺與人們的記憶和情感系統(tǒng)的聯(lián)系更加直接[2]。由于氣味圍繞人們并在空氣中擴散，大量的小顆粒到達我們的鼻腔后，形成數(shù)千條消息。因此，人們還不能充分利用嗅覺所提供的刺激和信息。嗅覺是人類感受到最強烈的與情感有關最原始的感覺，因此，氣味可以在其他任何感覺刺激之前到達大腦的邊緣區(qū)域。嗅覺是忠實的，它直接與人類聯(lián)系并交換信息[3]。

2 嗅覺信息化

數(shù)字氣味技術（或嗅覺信息技術）是處理嗅覺表征的工程學科，是一種感知、傳輸和接收啟用氣味的數(shù)字媒體（如網頁、視頻游戲、電影和音樂）的技術。這項技術的傳感部分通過使用嗅覺計和電子鼻來工作[4]。嗅覺計或電子鼻又被稱為機器嗅覺，機器嗅覺是對嗅覺的自動化模擬。它是現(xiàn)代工程中的一個新興應用，涉及使用機器人或其他自動化系統(tǒng)來分析空氣中的化學物質。迄今為止，電子鼻設備只對有限數(shù)量的化學物質做出反應，而氣味是由一組獨特的（可能是多種）氣味化合物產生的。因此機器嗅覺的發(fā)展變得復雜，該技術雖然仍處于發(fā)展的早期階段[5]。

2004年諾貝爾生理學獎頒發(fā)給美國科學家理查德·阿克塞爾和琳達·巴克，以表彰他們在研究人體氣味受體和嗅覺系統(tǒng)組織方面的杰出貢獻。其主要研究氣味和信息素怎樣被鼻子發(fā)覺，再被大腦轉化成不同的感覺和行為，清楚地闡釋了人類的嗅覺系統(tǒng)是如何運作的。這使我們終于能夠理解“人類為什么能夠聞到春天紫丁香的香氣，并在未來能提取出這種嗅覺上的記憶。”人類用大約超過1 000個基因來編碼嗅覺感受器，而且每個嗅覺感受器基因在結構上與其他基因都不同，所以由這些基因編碼的每個感受器蛋白與嗅質結合的能力也有所不同。同時嗅覺具有群體編碼的特性，每個嗅覺感受器細胞與不同嗅質的結合程度也不同。一個嗅感受器細胞可對多種嗅質起反應，而一個嗅質又可激活多種嗅覺感受器細胞。因此，盡管嗅覺感受器細胞只有1000種，但它們可以產生大量的組合，形成大量的氣味模式，這就是人們能夠辨別和記憶1萬種不同氣味的基礎[6]。因此這一研究為嗅覺信息化記錄奠定了基礎。

3 嗅覺信息化項目發(fā)展

嗅覺一直難以滲透到數(shù)字化產品媒體中，人們嘗試使其進入電影的歷史可以追溯到20世紀30年代，迪斯尼樂園開始嘗試在某些景點中設置氣味。技術公司也開始嘗試將其添加到視頻游戲和電視中[7]。1933年科幻作家斯坦利·G·溫鮑勃（Stanley Grauman Weinbaum）預言了未來會出現(xiàn)一種能夠同時模擬觸覺、嗅覺和味覺的VR設備[8]。

1）1950—1980年。為了激發(fā)人們對電影的興趣，20世紀50年代和60年代，托德最早研發(fā)了嗅覺視覺系統(tǒng)（Scentovision系統(tǒng)）。最初是由放映員在電影中的特定位置手動釋放各種氣味，如浪漫場景中的花香或槍戰(zhàn)中的煙霧味。但最初的嗅覺視覺系統(tǒng)受許多原因影響未能流行起來，其中最重要的原因是大量相互沖突的、混合在一起的香味充斥了整個劇院，而這一問題至今也是嗅覺在場景應用中難以實現(xiàn)的原因[9]。1961年出現(xiàn)了由羅伯特·懷頓·蒙克里夫（Robert Wighton Moncrieff）發(fā)明的特定氣味檢測儀器—機械鼻。1964年由Wilkens和Hartman創(chuàng)造出第一個電子鼻傳感器，可以檢測和識別氣味和味道[10]。隨著電子鼻傳感器的出現(xiàn)，從1980年開始它被應用于包括食品、醫(yī)藥和環(huán)境等領域。80年代之前，電子鼻傳感器技術還只能對單一氣味進行處理。

2）1990—2000年。1997年的一項專利顯示了如何將香精結合到“虛擬現(xiàn)實”或計算機游戲中，以創(chuàng)造更加充分的感官體驗。1999年，DigiScents 公司開發(fā)了一種名為iSmell的計算機外設設備，旨在當用戶訪問網站或打開電子郵件時釋放氣味。該裝置包含一個帶有128種氣味的“墨盒”，可以將其混合以復制自然和人造氣味。DigiScents已將數(shù)千種常見氣味編入索引，這些氣味可以被編碼、數(shù)字化并嵌入到網頁或電子郵件中[11]。2003年，TriSenx公司也推出了一種名為 Scent Dome的氣味生成設備，該裝置從20個充滿液體的氣味膠囊中重新組合氣味，可以產生60種不同的氣味，裝有Scent Dome裝置的計算機使用軟件來識別嵌入在電子郵件或網頁中的氣味代碼[12]。2004年，Tsuji Wellness公司和法國電信開發(fā)了一種名為Kaori Web的氣味生成設備，它配備了6種不同的氣味[13]。2005年，一位浙江大學的學生設計了一臺模擬陽光曬干衣物氣味的烘干機在伊萊克斯設計比賽中獲獎。XML是一種最早的也是最常見的網絡傳輸協(xié)議，韋爾瓦大學的研究人員開發(fā)了XML 嗅覺設備，這是一種應用網絡上可以傳輸氣味的XML協(xié)議[14]。這個時期（代），研究者們已經開始嘗試在不同場景下，通過命令控制將不同氣味重組獲得更多的氣味。

隨著智能視覺識別、自然語言處理的發(fā)展，研究者們在這一時期也開始嘗試通過仿生、神經網絡的方式進行嗅覺信息化的探索。2009年，英國斯科塞斯大學的Thomas Nowotny搭建了一種基于昆蟲嗅覺的模型來識別氣味，但此技術僅停留在實驗室內[15]。2016年，華盛頓大學Charles Delahunt研究團隊創(chuàng)造出更完整的模型—模仿煙草天蛾嗅覺結構的人工神經網絡，可將氣味信息轉化成行為指令。研究團隊發(fā)現(xiàn)，由于神經層級較少且標簽各自獨立，不同于以往需要依靠大量數(shù)據(jù)來學習的算法，這種“自然的方法”只需極少數(shù)樣本，就能實現(xiàn)神經網絡的快速學習，這是仿生嗅覺系統(tǒng)最大的優(yōu)勢[16]。

3）21世紀10年代。2013年，東京農工大學公布了一項他們稱之為“嗅覺屏幕”的發(fā)明，見圖1。該設備結合了一個屏幕和4個小風扇，可將散發(fā)出的氣味引導至屏幕上的特定位置。風扇運行速度極低，用戶難以感知氣流；還有讓他們認為氣味直接來自屏幕和顯示在該位置的物體的錯覺。該設備可以在96種化學試劑的幫助下隨時進行復制、混合、加熱和汽化[17]。2013年西班牙工程師Raul Porcar開發(fā)并獲得了Olorama無線系統(tǒng)的技術專利，旨在將氣味融入電影、虛擬現(xiàn)實和各種視聽體驗中[18]。2015年由畢業(yè)于圣馬丁藝術學院的設計師Amy Radcliffe創(chuàng)建的“瑪?shù)铝铡保∕adeleine）是一款基于“頂空捕捉”的“模擬氣味相機”，見圖2。該技術流行于香水行業(yè)，用于分析和重建圍繞各種物體的氣味化合物[19]。2015年一些團隊已經對氣味的遠程共享和沉浸式體驗進行了更進一步地研究。FeelReal推出了可應用的VR外設氣味發(fā)生器。ChatPerf是一個智能手機端應用程序，其致力于氣味通信服務，使用其智能手機應用程序和設備通過網絡空間發(fā)送氣味[20]。oNotes由哈佛大學工程研究所設計，該項目允許用戶通過OSNAP應用程序在其圖片中添加氣味標簽，以通過電子郵件和社交平臺共享和發(fā)送圖片的氣味信息，設計團隊希望通過氣味找到與環(huán)境互動的新方法。

圖1 “嗅覺屏幕”

圖2 “瑪?shù)铝铡蹦M氣味相機

“Molecules that Matter”項目是CRISP研究機構幫助失憶癥患者通過“熟悉的味道”回憶往事來加強記憶[21]。藝術家Kate Mclean的城市氣味地圖計劃，是把“城市不同角落的氣味”通過體驗的方式標記下來，制作嗅覺可視化圖表[22]。2019年，由Google、多倫多大學等研究團隊進行了視覺可視化機器學習氣味，提出利用圖神經網絡（Graph Neural Networks, GNNs），以向量形式代表氣味分子，氣味被標記為多個分類標簽，使人工智能將單個特定分子與其氣味聯(lián)系起來，為人工智能嗅覺建立基礎[23]。隨著媒介不停地演變，氣味設備作為搭載設備從最早期的電影大屏幕發(fā)展到個人電腦、智能手機及VR設備。而從2010年開始，對氣味的感知、傳輸和接收等各個方面的研發(fā)都呈現(xiàn)了百花齊放的局面。

4）21世紀20年代。2020年，OVR Technology推出了他們的Scent?平臺架構系統(tǒng)及連接AR或VR耳機的硬件設備，供內容開發(fā)人員為虛擬現(xiàn)實對象添加氣味觸發(fā)器，有助于為虛擬現(xiàn)實培訓和健康應用提供更好的沉浸感和臨場感[24]。英特爾神經形態(tài)計算實驗室與康奈爾大學推出了進階版英特爾自學習神經擬態(tài)芯片Loihi，可以成功識別10種有害氣體。研究人員采用一個由72個化學傳感器采集的數(shù)據(jù)集，通過配置生物嗅覺的電路圖來“教”Loihi聞味道。Loihi可通過脈沖傳遞氣味信息，利用環(huán)境中的各種反饋信息進行自主學習、下達命令。運用仿大腦嗅覺電路的神經網絡機制算法，模仿人類聞到某種氣味后大腦的運作機制[25]。2021年，Pedro Lopes領導的人機交互實驗室提出一種全新的嗅覺裝置，它能將外部氣味/氣體傳感器的讀數(shù)傳送到三叉神經。通過電刺激產生的感覺將嗅覺增強或替代，而不需要在嗅球中植入電極。為了實現(xiàn)這一點，該團隊設計了一個自給自足的系統(tǒng)可以穿過鼻中隔，通過藍牙與外部氣體傳感器進行通信[26]。從2020年開始，氣味已經和沉浸式體驗緊密結合，并在更多氣味探測的電子鼻傳感器研發(fā)上實現(xiàn)了突破。

在國內，清華大學未來實驗室就嗅覺信息化進行了相關探索，包括研發(fā)新型電子鼻，氣味數(shù)據(jù)可視化，及研究電子嗅覺（電子鼻）在物聯(lián)網條件下的實際應用[27]。重慶大學研發(fā)了嗅覺體驗智能測試儀，通過腦電及面部表情參與進行嗅覺計算。華東理工大學也有相關電子鼻的研究。目前很多電子鼻已在產業(yè)中應用，但大多數(shù)電子鼻都是探測單一氣味，其概念、設計及構造都局限于結構和功能上的仿生，氣味識別過程和能力都非常有限。同時電子嗅覺的重要突破在于傳感器，而相關的傳感器目前還屬于未被開拓的領域。我們可以看到，目前大多數(shù)的嗅覺計算處于概念化階段。雖然在嗅覺信息化的領域開始引來了科技行業(yè)的目光，但目前大多數(shù)的解決方案都具有局限性，因此嗅覺信息化還處于初期探索階段，但由于信息時代的發(fā)展及大眾的需求，在未來嗅覺交互及信息化的趨勢必然將成為智能化計算的一部分。

4 嗅覺信息化的方式及研究要素

4.1 嗅覺信息化的主要方式

從對單一氣味的檢測或通過神經網絡標記氣味，才經歷了短暫幾十年的歷史。通過分析26種包括軟件、硬件、傳感器、實驗裝置甚至包括算法等比較經典的嗅覺信息化。人們發(fā)現(xiàn)在嗅覺信息化工作中，建立嗅覺信息化的主要方式有：用戶預置氣味、氣味標簽、模擬單一氣味、氣味編碼及化學揮發(fā)物特征識別、電刺激氣味受體和頂空捕捉等。其中頂空捕捉是傳統(tǒng)的香水工業(yè)汲取氣味的方式，化學揮發(fā)物特征識別以電子鼻傳感器為主，電刺激氣味受體目前還停留在實驗階段，為人工智能嗅覺建立基礎。

模擬單一氣味，最早的氣味模擬落地項目可追溯到2006年，美國一個創(chuàng)新技術研究所研制開發(fā)出一種可模擬戰(zhàn)爭“氣味環(huán)境”的DarkCon模擬器，讓即將部署到伊拉克的士兵提前接觸這些難聞的氣味，經過這種模擬器訓練的新兵能更快地適應實戰(zhàn)環(huán)境[33]。早期的氣味模擬在使用方式上是通過在場地中安裝氣味釋放器來進行氣味傳播，而且在效果上要顯得單一和笨拙。

用戶預置氣味，早期的智能嗅覺信息化產品都提前預設幾種氣味，在通過人工，遙感或自動化的指令單獨釋放氣味，或將氣味混合釋放。將氣味應用在環(huán)境互動或通信的場景中，其原因在于氣味數(shù)字化還在早期探索中，而預設氣味簡單快捷，但是有限的預設氣味并不能滿足所有的應用場景，并在多種氣味釋放時產生沖突，體驗較差。

氣味標簽，一種是指用戶通過體驗和嗅探的方式，將一定地理區(qū)域內的所有氣味通過人工的形式進行可視化標記，是氣味可視化的一種方式。另一種是利用計算機圖神經網絡，以向量形式代表氣味分子，將氣味標記為多個分類標簽，通過人工智能的方式將單個特定分子與其氣味聯(lián)系起來。

表1 嗅覺信息化項目分析

Tab.1 Analysis of olfaction informatization projects

氣味編碼，是指將氣味如同顏色、形狀或聲音等視覺聽覺轉換成數(shù)字信息，而這些數(shù)字信息可以通過計算機等媒介下達命令或遠程傳輸。但氣味編碼或以數(shù)字方式感知感應氣味至今仍然非常困難，這一問題能否解決將成為嗅覺信息化的關鍵。

4.2 嗅覺信息化的研究要素

嗅覺信息化是以嗅覺作為切入點，探索新型智能嗅覺的應用和發(fā)展，使機器深層理解嗅覺信息并與人類行為或環(huán)境關聯(lián)交互。通過研究以上經典案例得到嗅覺信息化的主要設計目的包括通信、可視化氣味、心理滿足、加強記憶、探測、氣味與環(huán)境互動及模擬氣味等。根據(jù)嗅覺信息技術的定義，我們將嗅覺信息化的研究要素分為3部分：感知、傳輸和接收。

感知，即通過有效的手段或方法檢測到目前區(qū)域內的氣味組成，也是嗅覺信息化最主要的課題。早期的感知檢測手段主要以傳感器、電子鼻等，而目前很多研究機構已經開始著手通過人工智能的方式仿生嗅覺來分辨氣味。也有很多設計師嘗試使用其他的方式來感知氣味，例如通過信息傳輸通道轉換的方法——“聯(lián)覺”為人們提供盡可能多的不同感官體驗。聯(lián)覺是人腦中的一種現(xiàn)象，可以描述為“感覺屬性從一個感覺域到另一個感覺域的轉換”。感官之間是相互連接的，多感官器官是各種感官器官系統(tǒng)的綜合。多感官器官作為一種認知理論和模型，它從各個角度和方向改變人們的生理和心理狀況，并最終改變人們的認知。由于人腦混合了多種信息模式，因此感覺器官相互變化，相互觸發(fā)和放大[34]。聯(lián)覺是多種感覺的混合效應，這種感覺隨機地將那些看似無關的認知實體（例如物質和聲音）聯(lián)系起來。通過視覺與嗅覺的信息轉換，在計算機視覺識別的基礎上介入嗅覺信息化，建立嗅覺計算模型。

傳輸，是指通過遠程的指令控制，感知或模擬嗅覺。目前已經有研究團隊在探索嗅覺電子協(xié)議的方向，該方向可以使嗅覺體驗實現(xiàn)跨平臺傳輸和分享，但其實現(xiàn)也建立在氣味編碼和氣味數(shù)據(jù)庫技術完善的前提下，因此實現(xiàn)氣味編碼和氣味數(shù)據(jù)庫的技術完善是目前亟待解決的問題。

接收，通常與人體感受有關，是指將嗅覺轉換成人體可以接收和辨認的信號，是用戶最終體會到數(shù)字化嗅覺的關鍵部分。人們更全面、更有效地感受、感知氣味體驗也是嗅覺化設計的目的和意義。目前釋放氣味的電子設備通常是通過模擬氣味搭載個人終端機來實現(xiàn)通信或與環(huán)境互動。在釋放設備中，“氣味膠囊”也是影響體驗的重要部分，這部分涉及如何更換新的氣味劑，如何模擬或復現(xiàn)氣味等一系列終端的交互體驗問題。通過以前的經驗獲知，如何避免在同一時間或空間的氣味沖突引起用戶不適，和避免用一些較容易引起過敏癥患者的過敏源氣味也是在后期研發(fā)中值得關注的部分。以上這些項目的推動需要計算機視覺、計算機圖形學、視神經信號處理，化學，生物學等多學科協(xié)作的研究和探索。

5 嗅覺信息化產品的設計目標

嗅覺信息化設計是新時代背景下匯聚了多學科背景資源的一種活動，是在信息化的基礎下討論與嗅覺相關的產品設計。因此需要在傳統(tǒng)設計思維的基礎上，引入三層次模型作為分析框架，經討論適用于嗅覺信息化設計的新需求，見表2。“FeelReal”設備是搭載在VR設備上能夠提供嗅覺體驗的電子設備[35]。它不僅能夠模擬某些氣味，而且還能讓你的臉感受到雨水、熱和風等。FeelReal VR Mask兼容大部分VR頭顯設備，包括Oculus Rift/Go，三星Gear VR、HTC Vive和PlayStation VR，見圖3。根據(jù)設計的三層次模型，設計活動可以分為本體層設計活動、行為層用戶體驗和價值層價值共創(chuàng)3個層次，根據(jù)三層次模型分析嗅覺信息化產品的設計目標，見圖4[36]。再研究分析歸納“FeelReal”VR設備，從設計思維角度總結其在產品和服務設計上的應用方法，以討論嗅覺信息化設計在更廣泛場景和設計對象應用中的參考借鑒價值。

表2 嗅覺信息化設計特征對三層次模型提出的新需求

Tab.2 The new requirement of olfaction informatization design features for three-level model

圖3 “FeelReal”設備

本體層的設計目標是設計活動的根基，因此功能性和美觀性兼具的氣味媒介，載體或界面是嗅覺信息化產品設計目標的基礎。從解決用戶能夠釋放、傳輸或接收到氣味的功能出發(fā)，在外觀上使其具有吸引力。但解決嗅覺信息化產品目前面對的更多問題是其成功的必要條件，即是完善的氣味探測感知技術，機器學習嗅覺感知技術，氣味模擬及電刺激產生嗅覺技術等。“FeelReal”設備作為搭載在VR設備上能夠提供嗅覺體驗的電子設備，既具有提供嗅覺與視頻場景相結合的嗅覺體驗，也具有設計美觀性，同時還可以搭載不同的VR設備平臺。該設備的嗅覺釋放與平臺游戲或電影相匹配實時釋放相應的氣味，如鮮花，槍彈，咖啡等。釋放氣味的部分利用超聲波電離系統(tǒng)與用戶面部緊密連接釋放水霧感氣味，形成半密閉的小空間充分使用戶獲得沉浸式感受。該硬件設備還配有軟件平臺的編輯器，可以輕松地為視頻、游戲等在可被體驗和感知的關鍵幀上設置及編輯嗅覺以增強體驗。經驗豐富的改裝者甚至可以自己修改香味盒，創(chuàng)造自己獨特的體驗。

行為層的設計目標關注用戶與產品的交互模式、體驗感受及產品的服務整體流程，產品的使用不僅需要關注大多數(shù)用戶，更需要關懷少數(shù)感官功能障礙者。不僅需要簡潔明了的易用性交互模式，還要低認知負荷、低使用成本，及在氣味接收過程中令用戶產生的新奇感、愉悅感與友好感。為滿足這一目標的必要條件是多種良好的使用體驗、多種易用的交互方式及多種易實現(xiàn)、易操作的氣味呈現(xiàn)及接收方式。同時還需要關注的問題是嗅覺的信息化，即與以往嗅覺化產品最大的區(qū)別：氣味的辨識度及在整個嗅覺信息化產品架構中氣味的意義。因此為達成這一目標的必要條件是氣味編碼技術及建立氣味數(shù)據(jù)庫等相關技術。“FeelReal”設備通過磁鐵可以簡單便捷地安裝在多種VR設備頭盔上，并通過藍牙方式連接。硬件設備交互操作非常容易，軟件編輯界面也非常易用。采用為視頻編輯音軌同樣的邏輯為用戶呈現(xiàn)氣味軟件編輯，既容易上手操作也容易理解。FeelReal不僅提供用戶自己編輯氣味與視頻同步，也提供與游戲電影廠商合作的“氣味包”，可以更簡單直接地獲得愉悅的嗅覺體驗。不僅體現(xiàn)了其適配的通用型，更體現(xiàn)了其交互的易用性，低認知負荷及低使用成本。該設備中內置9個獨立的氣味膠囊，選擇了能夠準確模擬游戲和電影氛圍的獨特氣味。Feelreal香氣可以安全吸入，與食品行業(yè)中的香味相似，可以配合VR場景按照指令釋放給用戶。在調香師和嗅覺學家Bogdan Zubchenko的設計下，F(xiàn)eelReal能夠模擬255種不同的氣味以形成氣味數(shù)據(jù)庫。

價值層的設計目標關于用戶價值、社會價值、產業(yè)價值的3個方面。對嗅覺化產品的基礎價值便是對用戶的情感需求，通過嗅覺與用戶的回憶進行連接。而嗅覺化信息產品的基礎價值則是建立用戶之間嗅覺交流、通信的社會價值，因此建立嗅覺信息化交流共識成為這項目標成功因素的必要條件。嗅覺信息化產品的存在并不只為嗅覺，更多是為多感官協(xié)作及沉浸式體驗服務，因此在產業(yè)價值中促進嗅覺，多感官及沉浸式體驗的產業(yè)鏈服務及產業(yè)發(fā)展是這項目標成功因素的必要條件。“FeelReal”設備和很多嗅覺信息化設計項目一樣，為嗅覺、場景進行了共情的連接，但目前缺少了與用戶之間的嗅覺通信交流。但“FeelReal”設備不僅是模擬各種氣味，而且引入“多感官協(xié)作”的概念增加觸覺反饋（包括用于生成水霧的超聲波電離系統(tǒng)、用于熱感的微型加熱器、用于產生風的微型冷卻器和用于振動的觸覺電機）。因此“FeelReal”設備提供了嗅覺、多感官及沉浸式體驗服務，而以“FeelReal”設備為中心的軟件，氣味膠囊的更換，與電影游戲廠商的合作及未來的觸覺系統(tǒng)升級等已經形成了一條沉浸體驗產業(yè)鏈式的生態(tài)。

圖4 嗅覺信息化產品設計目標

“FeelReal”設備是目前嗅覺信息化項目較為成功且典型的一項案例，提供了嗅覺信息化、產品化難得的范本。從“FeelReal”設備案例的研究分析中可以看出，以嗅覺信息化為目標的“FeelReal”設備面對了極大的挑戰(zhàn)，而通過三層次模型從本體層、行為層、價值層的子目標深入分析項目的關鍵成功因素和其必要條件，并在研究中總結發(fā)現(xiàn)“FeelReal”設備基本符合嗅覺信息化項目的設計目標要求，并可供未來的嗅覺信息化參考討論。嗅覺信息化在設計領域應用時間尚短，相關理論、方法論及支持技術仍處于探索和建構中。在未來，更多新的人機交互或體驗方式將出現(xiàn)。眾所周知，各種類型的人機交互或體驗的發(fā)展都依賴于傳感器技術的發(fā)展。隨著傳感器技術的發(fā)展和完善，嗅覺信息化的互動會應用于各行各業(yè)，無論是沉浸式體驗的娛樂行業(yè)，醫(yī)療健康行業(yè)，還是具有封閉式環(huán)境的交通運輸類行業(yè)等，嗅覺信息化將發(fā)揮擁有的潛能。

6 結語

文中通過對嗅覺信息化設計項目時間發(fā)展順序梳理，對嗅覺信息化產品形態(tài)，技術及產業(yè)的發(fā)展進行了綜述。顯而易見，隨著科技的發(fā)展嗅覺信息化必將是未來的重要設計趨勢。不僅能夠促進多感官的遠程交互體驗，更促進沉浸式體驗產業(yè)的全面發(fā)展。通過對嗅覺信息化設計項目的研究，深入分析了嗅覺信息化的主要方式和研究要素。并以“FeelReal”設備為例通過三層次模型深入研究嗅覺信息化設計項目的設計目標。主要的研究結論是，嗅覺信息化設計項目是設計“美學性功能性兼具，愉悅感易用性兼?zhèn)洌|發(fā)用戶情感需求的氣味媒介、載體或界面，以提供用戶沉浸式體驗及嗅覺交互。”目前除了技術本身的瓶頸外，應用場景局限、企業(yè)投入低所導致的研究人才缺乏也是造成人工智能嗅覺發(fā)展緩慢的原因。目前，視嗅覺信息化還處于初期，并面對兩方面的挑戰(zhàn)（人們對嗅覺本身的理解和研究及完全將其信息數(shù)字化的方法或模型）。但因為一般人對氣體檢測與環(huán)境分析的需求度不高，嗅覺信息化還未真正進入人們生活的場景需求中，所以嗅覺信息化及智能嗅覺技術的研究將具有巨大的前景。

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Development and Design of Olfaction Informationization

SUN Xiao-tian

(Beijing Jiaotong University, Beijing 100025, China)

Industrial design already dominated by the Internet of Things and big data technology, from now on it have not only serving the visual and auditory senses, but also now focus on multi-sensory design. This article explores the demand scenarios, design ideas and future development directions of olfactory informatization product design by reviewing the historical development of olfactory informatization products, taking the demand scenarios, implementation technologies and product forms of existing olfactory informatization products as the research objects, and combining sensory design and interactive experience design to discuss, analyzes and summarizes the design direction of olfactory informatization under the existing scientific and technological means. In the future olfactory informatization will inevitably intervene into industrial design. It will not only help products realize innovation, but also enrich product functions and complete design experience. Multi-sensory exploration connect the relationship between people and design, and also in line with the guiding ideology of innovative design in the new era of our country.

innovative design; olfaction design; olfaction informationization

TB472

A

1001-3563(2022)06-0024-08

10.19554/j.cnki.1001-3563.2022.06.003

2021-11-04

孫曉天（1987—）,女，博士，主要研究方向為感官設計，交互設計以及數(shù)字媒體藝術。