人工嗅覺的圖靈測試已誕生,如何精準再現氣味

這是個有趣的問題。談到人類感覺，我們已經找到了能夠相當精確複製真實世界的景象和聲音的方法。我們甚至還有用於複製特定體驗感受的技術，比如駕駛飛機和汽車的模擬裝置。

但是再現嗅覺的問題要棘手得多。1960年的SmelloVision實驗就是個實例：在電影播放過程中的特定時間點，影院中會釋放出各種氣味（總計約30種）。只有一部電影《神秘的氣味》曾使用過這個系統，但很快就失敗了。

實際上還沒有人找到能夠精確複製真實世界各種氣味的方法。也正因如此，人工嗅覺是種我們一直無法實現的技術。

瓶頸主要在於測量空間中某個點的氣味，然後在另一個點複製它——但這個任務的複雜和微妙程度都令人吃驚。

然而，即便它有可能實現，我們又該怎樣測試這樣一個系統？我們如何知道人工氣味是原始氣味的精確複製？

這聽起來可能是個瑣碎的問題，不過以色列魏茲曼科學研究院的大衛·哈雷爾（David Harel）對這個複雜的問題已經有了一個更深入的研究。哈雷爾已經為人工嗅覺開發了一種「圖靈測試」式的檢驗方法，它對解決這個問題很有幫助。

哈雷爾首先解釋了為什麼複製嗅覺與複製視覺或者聲音完全不同。重建視覺刺激就是簡單地複製光的波長與亮度的空間分布。而聲音的音調則是由音高、音量和音色所決定的。

哈雷爾舉了兩個例子：路易斯·達蓋爾（Louis Daguerre）於1838年拍攝的第一張真人照片，亞歷山大·格雷厄姆·貝爾（Alexander Graham Bell）打出的第一通電話（他在電話里成功傳喚了他在隔壁房中的助手）。他說：「這兩個例子中的人工產物都立即被辨認出是原型的真實演繹。雖然不完美，但卻是明白無誤的。」正因如此，認為攝影術和電話通訊是產生可靠複製品的方法也就順理成章了。

但是，嗅覺代表著一種不同的挑戰。氣味的原型是那些我們的嗅覺系統檢測到的分子。嗅覺系統會向大腦傳送能引起氣味知覺的相應信號。哈雷爾說：「所以，分析和合成氣味不僅僅是使用一組相關的數學函數所得出的波長問題。」

哈雷爾簡述了複製氣味所需的更為複雜的過程。它包括三個部分：第一個部分他稱為「嗅探器」——一個把輸入的氣味轉換成數字化特徵的設備。第二個部分是「噴霧器」——一個含有系列固定氣味的設備，這些固定氣味將以精確的體積與濃度混合後釋放。

該系統的第三個部分可能是最重要的，它是位於嗅探器和噴霧器之間的界面。它能分析來自嗅探器的信號並指導噴霧器操作「氣味調色板」，產生出人類可感知的最靠近原型的氣味。

基本工作原理確定下來後，哈雷爾開始思考設備能精確到什麼程度。他想知道研究的目標究竟應該是精確仿造氣味，還是只要複製出能夠讓人類識別的氣味就行。

二者之間有著重要的區別。在看一張照片或者聽收音機的時候，我們能夠識別出圖像和聲音，同時又知道那都不是真的。哈雷爾說：「在這兩種情況下，人們會立即感到這些人造品生動地複製了原型，儘管它們是人造的。」

不僅如此，一個人還會立馬確信這類複製過程是放之四海而皆準的，無論複製源為何物，效果都一樣好。所以攝影能夠複製城市景觀的同時也能複製風景或肖像也就理所當然了。

但是嗅覺是不同的，對嗅覺來說這類途徑完全不適合。

嗅覺技術遇到了一些關鍵的限制因素。這些限制里最要命的可能就是人類語言在描述氣味時的無能。哈雷爾說：「目前還沒有能夠口頭描述任意氣味精髓的方法。」

有些方法嘗試從其他感覺借用詞語來描述氣味，比如「涼爽的」或者「綠色的」。或者使用和氣味相關的詞語，比如：麝香味的，腐爛的和花香的。但是它們沒有一個能夠完整覆蓋所有人類可分辨的氣味。

這使得氣味識別變成了一個燙手的山芋。或許一個人能夠識別出咖啡或者橘子的氣味，但是請他辨別更加綜合的氣味場景，比如：黑暗洞窟里的苔蘚味、急剎車時輪胎的氣味，或者在遙遠森林裡一些不知名動物的氣味的時候，他肯定會失敗。

所以哈雷爾有一個替代方法，這個方法大致植根於人工智慧的圖靈測試。在圖靈測試中，測試者必須把人工智慧和人類智能區分出來。哈雷爾的想法是，請人們把由人工嗅覺機器製造的氣味從真正氣味中區分出來。

這個方法直截了當的，而且設計得很巧妙，可以免去任何言語描述。哈雷爾說，音頻和視頻能夠帶給受試者一種沉浸感。所以，該方法會請一位受試者觀看氣味採集處的視頻，隨後讓受試者判斷相應的氣味是真實的還是人造的（哈雷爾還給出了幾種改造版方案的提議。）

通過不斷重複這個過程，受試者很快就能感覺出人工嗅覺系統的表現如何。

當然，還必須注意不要讓任務過於艱難。例如讓受試者從10瓶紅酒開始測試，讓他們判斷這些氣味是真實的還是人造的——這對大多數人來說都太難了。但是原則上，這樣的測試系統能夠行得通。

這是個有趣的思維實驗，它的著眼點在於感官體驗的本質和我們如何理解這些體驗。不難想像會有更加擬真的、涉及不止一種感官（視覺、聽覺、觸覺等）的挑戰，我們是否可以把現實從這些人造體驗中區分出來？這是許多科幻電影都已經挖掘過的主題。

在這類情況下，我們可能才會明白嗅覺對真實體驗有多麼重要。對於與食物相關的體驗嗅覺當然非常重要。但是真相可能是：在其餘地方，嗅覺可能只是人類體驗中一個微不足道或無關緊要的組成部分。可能這也是造成我們缺乏精確描繪嗅覺詞語的原因吧。

至少在目前看來，人造嗅覺無論如何仍然無法實現。現在距離當初的SmelloVision實驗已經有50年。也許在不久的將來，哈雷爾的主意將幫助某些真正實現人工嗅覺的創新性想法的出現。

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