五种感官的传感器

早在 2015 年，我就探索过如何使用传感器重建我们的五种主要感官——视觉、嗅觉、味觉、触觉和听觉。 我们的感官决定了我们的生活：它们让我们了解周围的环境，并帮助我们解释我们所生活的世界。 但我们也受到感官世界的限制。 如果某种感觉减弱了，那么可能有办法近似或增强其效果（就像我们使用助听器一样）或以补偿的方式依赖另一种感觉（就像盲文和手语一样）。

如今，各种小工具（和物联网技术）正在不断涌现，它们可以与眼睛、耳朵、鼻子、舌头和手的功能协同工作，甚至完全取代这些功能。 感觉受体可以被微型芯片装置取代，这些装置执行与这些受体相同的功能，并附着在我们的身体上或与我们的身体整合在一起。

2015 年的技术令人大开眼界（哈哈），但我想研究一下过去几年技术取得了多大的进步。

视觉： 还记得谷歌眼镜吗？ 在其消亡之前，工程师们正在致力于研发可连接到汽车的眼镜，并在镜片上提供遥测显示。 如今，您可以获得一种将此类信息传送到挡风玻璃上的设备，或者使用玻璃内置的技术将其显示出来。 我们还拥有能让你“看穿”墙壁的技术。

全球有视障人士2.85亿，其中完全失明者3900万。 过去，基于传感器的盲人辅助设备功能有限，通常只能提醒用户存在障碍物。 现在，研究人员开发出了一种可穿戴辅助设备，使人们能够感知周围环境并更安全地移动。 这些设备（目前可用作配备声纳的腕带或雷达监视器）使用频率波并通过振动或音频提供反馈。

然而，事实并非如此，仿生眼正在研发中，盲人患者正在测试依赖脑机接口的仿生植入物。 这些装置可以使某些患有遗传性眼病的患者恢复视力。 植入在眼睛和视网膜细胞周围的摄像头和电极阵列可以沿着视神经将视觉信息传输到大脑，在患者的视野中产生光的图案。 结果并不完美，但这确实给视力有限或下降的人带来了希望。

闻： 从 20 世纪 40 至 50 年代的Smell-O-Vision和 Smell-O-Rama 到连接到移动设备以发出气味的小型设备，旨在产生气味的物体已经存在了一段时间，以及旨在“嗅出”空气中物质的设备，例如烟雾、氡和一氧化碳探测器。 研究人员已经开发出可以通过检测呼吸中的丙酮来闻到糖尿病气味的可穿戴传感器，并且已经找到了如何使用传感器识别黑色素瘤的气味。 此外，苹果还计划在 iPhone 和 Apple Watch 中添加传感器，以根据体味检测低血糖。 目前的电子鼻使用选择性重叠的气体传感器阵列以及模式重组组件，可以比人鼻更有效地嗅觉。 气味或味道被视为整体指纹，并生成用于表征气味的信号模式（数字值）。 “臭味”的 N 次方是多少？

听力： 据英国Wifore Consulting公司称，到 2020 年，仅听力技术一项就将形成一个价值 400 亿美元的市场。 2018年，这一数字为50亿美元。 我们有警报装置、人工耳蜗和可穿戴背心，可以帮助聋人通过一系列振动听到声音。 一套传感器可以拾取声音并产生振动，让佩戴者能够感觉到声音而不是听到声音。 振动以与声音相同的频率发生。 （您是否曾在音乐会上站在轰鸣的扬声器旁边并感受到声音？ 您不需要听到就能知道低音的砰砰声。）

那么如何与那些不懂手语的人交流呢？ 原型SignAloud手套将美国手语的手势翻译成口语英语。 由于翻译错误，以及设备没有捕捉到手语的细微差别（例如眉毛运动、手语者身体变化和嘴部动作等次要信号），该设备受到了一些批评，而这些细微差别有助于传达含义和意图。 使用另一只手套，用户可以记录并命名与单词或短语相对应的手势，从而无需面部添加；另一个版本可以将翻译直接发送到佩戴者的智能手机，然后智能手机可以发音单词或短语。

触碰： 早在2013年，研究人员就开发出了一种能够同时检测温度、压力和湿度的柔性传感器，朝着模仿人体皮肤的传感功能迈出了一大步。 另外，匹兹堡大学医学中心设计了一款机械臂，让用户可以感受到机械手指上的触摸。

现在我们有了人工神经！ 与我们皮肤中嵌入的感觉神经元类似，一个看起来像创可贴的可弯曲装置可以检测触摸、处理信息并将其发送到其他神经。 这种神经不使用零和一，而是使用与生物神经相同的语言，可以直接与身体进行交流——无论是蟑螂的腿还是截肢留下的神经末梢。

今天的假肢可以读取用户的大脑活动并相应地移动，但想象一下相反的情况：将电压转换为电脉冲的电路。 这种人工神经的输出是人体可以理解的电模式——“神经代码”。 忘记电脑吧，是时候使用神经了！

品尝： 食品互联网正在不断扩大。 我曾经写过关于智能筷子的文章，它可以检测出含有不卫生污染程度的油；智能叉子可以监控你吃了多少口；智能杯子可以计算你的饮水量和卡路里。

化学感官研究领域专注于识别味觉细胞表达的关键受体，并了解这些受体如何向大脑发送信号。 例如，研究人员正在努力更好地了解甜味和苦味物质如何附着于其目标受体。 我们所认为的味道通常来自于食物成分的分子组成和气味。 据IBM 研究博客称，IBM 的 Hypertaste 使用“由多对电极组成的电化学传感器，每个电极通过电压信号对分子组合的存在作出反应……所有电极对的组合电压信号代表液体的指纹”。 它也像人类的味觉一样需要训练！ 另一个以味道为中心的系统使用传感器和电极，可以将柠檬水的基本颜色和酸度以数字方式传输到一杯水中，使其看起来和尝起来都像夏天最受欢迎的饮料。

无论如何，所有这些技术都需要应用、服务和一些代码才能正常运行。 抛开科幻小说不谈，谁会想到个人的观点会如此迅速地融入软件中？