Tuoksujen teknologia kehittyy

Julkaistu 5.11.2018 - 14:34
Veikko Surakka/ Kuva: Jonne Renvall
Professori Veikko Surakka johtaa Tampereen yliopiston ja Tampereen teknillisen yliopiston yhteistutkimusta, jossa tunnistetaan aitoja ja keinotekoisia tuoksuja tekoälyn avulla.

Keinotekoisia tuoksuja voidaan hyödyntää esimerkiksi mainonnassa ja peliteollisuudessa

Teksti: Jaakko Kinnunen
Kuvat: Jonne Renvall

Koneoppimista hyödyntäen pystytään nykyisin tunnistamaan monia arkisia tuoksuja. Kehittyneen teknologian avulla pystytään myös tuottamaan keinotekoisia tuoksuja, joita on vaikeaa erottaa aidoista tuoksuista.

Tampereen yliopiston ja Tampereen teknillisen yliopiston yhteistyötutkimuksessa tunnistetaan aitoja ja keinotekoisia tuoksuja tekoälyn avulla. Aitoja tuoksuja mitataan ensin sähköisellä nenällä (electronic nose). Mittauksesta muodostuu sähköinen jälki, joka voidaan luokitella ja tunnistaa koneoppimisen keinoin. Tämän jälkeen tuoksu luodaan uudelleen eli syntetisoidaan.

Professori Veikko Surakan johtama ryhmä hyödyntää tuoksusyntetisaattoria, joka käyttää muutamia avaintuoksutekijöitä eri tuoksujen luomiseen.

– Esimerkiksi kahvista voidaan mittausmenetelmästä riippuen erotella 600-800 erilaista tuoksun osatekijää. Niistä vain osa on keskeisiä kahvin tuoksun osatekijöitä, Surakka kertoo.

Koneoppimisalgoritmi oppii luokittelemaan, mitä tuoksua se haistaa. Syksyllä julkaistussa uudessa tutkimuksessa Surakan ryhmä osoitti, että koneoppimisen avulla pystytään digitaalisesti luokittelemaan valittuja tuoksuja yli 90 prosentin tarkkuudella. Kokeessa testattiin sitruunan, rypäleen, kanelin, mansikan, kahvin, jasmiinin, vaniljan ja ananaksen tuoksuja.

Keinotekoiset tuoksut tuotetaan kaasusekoitusasemassa. Laite sekoittaa halutun tuoksun muutamasta nestemäisestä avaintuoksutekijästä. Neste höyrystetään lämpölevyillä tuoksuvaksi kaasuksi, joka voidaan ohjata henkilöiden aistittavaksi kantokaasun avulla. Tutkimuksessa käytetään kantokaasuna puhdistettua huoneilmaa.

Kaasusekoitusasema on rakennettu yhteistyössä Tampereen teknillisen yliopiston kanssa.

– TTY:lta mukana ovat Jukka Lekkalan ja Pasi Kallion tutkimusryhmät. Teemme paljon yhteistyötä tekniikan osaajien kanssa, Surakka sanoo.

Tuoksujen teknologiaa/ Kuva: Jonne Renvall
Tampereen yliopiston tiedottaja Jaakko Kinnunen kokeili tutkimusryhmän luomaa virtuaalitodellisuutta.

 

Virtuaalinen
sitruuna

Kaikessa tuoksuteknologiassa on haasteena se, miten tuotettavaa tuoksua hallitaan. Huonekoko voi esimerkiksi vaihdella. Ilma myös liikkuu eri tavoin eri tiloissa, ja ilmankosteus voi vaihdella. Ihmisten käyttämät hajusteet sekoittavat hajujen kokonaisuutta entisestään.

Näiden muuttujien kontrolloimiseksi Surakan tutkimusryhmä päätti luoda virtuaalitodellisuuden, jossa koehenkilö voi testata keinotekoisia tuoksuja, jotka tuodaan hengitysmaskin avulla suoraan ihmisen nenään.

Virtuaalitodellisuudessa henkilö istuu pöydän ääressä metsämaiseman ympäröimänä. Pöydällä on sitruuna ja kukkakimppu, joihin voi tarttua ohjaimen avulla. Kukkien ja sitruunan tuoksu voimistuu, kun koehenkilö tuo niitä lähemmäksi nenäänsä. Aivan kuten arkitodellisuudessakin virtuaalisen sitruunan tuoksu jää viipyilemään nenään hetkeksi senkin jälkeen, kun sen on laskenut pöydälle.

– Tämä meidän virtuaalitodellisuus on muodostunut pieneksi hitiksi. Ihmiset tykkäävät kokemuksesta, jossa he voivat nostaa esineitä virtuaalitodellisuudessa ja haistaa niitä, Surakka toteaa.

Virtuaalituoksut/ Kuva: Jonne Renvall
Virtuaalitodellisuudessa kävijä voi poimia pöydältä esimerkiksi sitruunan, jonka tuoksu luodaan kaasusekoitusasemassa.

 

Hajuaistin muutos voi kertoa
alkavasta muistisairaudesta

Tutkija osaa myös selittää monille tutun ilmiön, jossa jokin tuoksu laukaisee hyvin voimakkaan muistijäljen.

– Kun muiden aistien informaatio kulkee talamuksen kautta, hajuaistin tarjoama informaatio kulkee suoraan hajuepiteelistä aivorungon alueelle. Erityisesti amygdala ja hippokampus ovat yhteydessä ihmisen tunteisiin ja muistin toimintaan. Tästä syystä tietyt tuoksut nostavat esiin voimakkaita muistoja, Surakka toteaa.

Hajuaistin muutokset voivat johtua myös alkavasta sairaudesta.

– Tiedämme, että muistisairauksiin, kuten Alzheimeriin, liittyy hajuaistin muutos. Tämä muutos on monesti havaittavissa jo vuosia ennen sairauden diagnosointia. Monessa tutkimuksessa on esitetty, että hajuaistin toiminnan mittaamista voitaisiin käyttää kliinisessä työssä diagnostiikan apuna, Surakka kertoo.

Arkielämässä hajuaistin merkitystä ei aina huomata. Sillä on kuitenkin tärkeä rooli elämän kokonaisuudessa.

– Ihmiset kertovat siitä, kuinka elämän merkitys muuttuu, jos hajuaistin menettää. Elämästä puuttuu silloin palanen. Jotkut ovat kertoneet siitä, kuinka oma puolisokaan ei enää tunnu samalta, Surakka sanoo.

Mainostajat ja peliteollisuus
mahdollisia sovelluskohteita

Keinotekoisten hajujen tuottamisella on monenlaisia mahdollisia sovelluskohteita. Mainostajat ja peliteollisuus ovat kiinnostuneita järjestelmistä, joilla voitaisiin tuottaa haluttuja tuoksuja juuri oikealla hetkellä. Luonnon tuoksuilla voitaisiin myös helpottaa kaupunkiympäristössä elävien ihmisten luontokaipuuta.

– Tätä helpottaa se, että muutamilla avaintuoksutekijöillä voidaan luoda useampaa eri tuoksua. Tämä tekee järjestelmästä yksinkertaisemman. Sovelluskohteissa vain mielikuvitus on rajana, Surakka kertoo.