Scentronic : une interface olfactive assistée par intelligence artificielle pour le partage et la transmission d’odeurs à distance
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Vous est-il déjà arrivé d’acheter un parfum en ligne, encensé par la critique et présenté dans un emballage somptueux, pour ensuite recevoir un colis dont la première inspiration vous a fait pleurer… des larmes de désespoir ? Eh bien, cela pourrait bientôt appartenir au passé, car des scientifiques ont trouvé un moyen de transmettre des odeurs via Internet. Du moins, techniquement parlant.
Des chercheurs de l’Université d’État de l’Ohio et du Laboratoire du Zhejiang en Chine ont créé un système qui détecte une odeur à un endroit et reproduit une odeur correspondante ailleurs.
Le système se compose de deux appareils : un nez électronique (e-nose) qui détecte les composés chimiques présents dans l’air à l’extrémité émettrice, et un appareil appelé Scentronic qui diffuse des parfums à l’extrémité réceptrice. Un logiciel d’apprentissage automatique et Internet assurent la connexion entre les deux. Jusqu’à présent, l’équipe a testé le système avec de la bière, du gâteau, du café, des oranges et du vin rouge.
Nous savons depuis longtemps comment capter et transmettre les images et les sons. Des appareils spécialisés peuvent même reproduire certains aspects du toucher. Les odeurs, en revanche, se sont révélées plus complexes. Une caméra enregistre la lumière qui frappe un capteur, tandis qu’un microphone enregistre les variations de pression atmosphérique provoquées par les ondes sonores. La lumière et le son obéissent aux lois de la physique, un cadre parfaitement compatible avec l’électronique, permettant ainsi leur reproduction numérique.
Une odeur, en revanche, est une réaction chimique, composée de molécules en suspension dans l’air, souvent en mélanges complexes. Leur nature et leur concentration déterminent ce que vous percevez. Un arôme n’a pas d’équivalent direct à une photographie ou à un fichier audio. Alors, comment le capturer et comment convertir ce qui a été capturé en signaux numériques ? Ce sont les questions auxquelles les chercheurs se sont attelés.
Le nez électronique se présente sous la forme d’un circuit imprimé circulaire comportant six capteurs de gaz à semi-conducteurs à oxyde métallique. Leur principal matériau sensible est le dioxyde d’étain.
Le nez électronique Scentronic, qui capture les odeurs à reproduire
Dans l’air ambiant, les molécules d’oxygène se déposent sur la surface du capteur et attirent les électrons du matériau, augmentant ainsi sa résistance électrique. Lorsque des composés organiques volatils (COV) provenant d’aliments ou de boissons atteignent cette surface, certains réagissent avec l’oxygène adsorbé et restituent des électrons au dioxyde d’étain. La résistance diminue et le circuit enregistre une augmentation de tension spécifique correspondante.
L’éthanol des boissons alcoolisées, le limonène des agrumes et le diacétyle des arômes beurrés font partie des COV susceptibles de provoquer ces réactions. Chaque capteur réagissant différemment, chaque source génère un profil de tension distinctif au sein du réseau. On peut le comparer à une empreinte chimique, certes assez floue.
Des données permettant d’associer approximativement une odeur à un profil de tension sont désormais disponibles. Toutefois, une correspondance précise est indispensable pour que le système soit utile. C’est pourquoi les chercheurs se sont tournés vers l’intelligence artificielle.
Ils ont recueilli 250 enregistrements étiquetés, 50 pour chacun des cinq aliments et boissons, et mesuré les variations de tension des capteurs pendant 200 secondes par enregistrement. Ils ont ensuite entraîné et comparé plusieurs modèles d’apprentissage automatique afin d’associer ces signaux aux catégories correspondantes. Une fois qu’un signal familier est reconnu par le système, il peut lui attribuer une étiquette telle que « café » ou « orange ». Un ordinateur classe les signaux numérisés, puis transmet le résultat via un serveur cloud connecté à Internet.
Passons maintenant au dispositif Scentronic, côté récepteur. Ce dispositif contient des chambres miniatures remplies de liquides parfumés pré-remplis, chacune reliée à son propre canal de diffusion. Un filtre en coton aspire le liquide vers un atomiseur piézoélectrique, un minuscule disque qui se déforme sous l’effet d’un courant électrique. Animé par environ 110 000 vibrations par seconde, il propulse le liquide à travers des ouvertures microscopiques sous forme d’une brume de gouttelettes parfumées.
Lorsqu’une instruction « café » est reçue sous forme de signal électronique, le récepteur active le canal contenant un parfum de café. Un microcontrôleur ESP32 pilote l’atomiseur par de rapides impulsions électriques, ajustant la fréquence de pulvérisation pour réguler l’intensité du parfum. Il peut également activer plusieurs canaux simultanément pour créer des mélanges, en modulant leur contribution relative grâce au contrôle indépendant de chaque canal.
Point important, l’appareil Scentronic ne crée pas le parfum de toutes pièces. Il est préchargé avec les cinq accents possibles. L’IA identifie la catégorie olfactive, tandis que le récepteur suit les instructions programmées pour diffuser les fragrances correspondantes déjà enregistrées.
La version bracelet de Scentronic
L’équipe a exploré plusieurs prototypes de Scentronic, dont un bracelet léger à deux canaux de diffusion de parfum, un collier à cinq diffuseurs disposés comme des perles sur un fil, et une version portable à cinq canaux. Le bracelet peut être porté au nez pour une inhalation, tandis que le collier maintient les émetteurs près du visage.
Lors de tests contrôlés, les modèles d’apprentissage automatique du nez électronique ont classé les cinq catégories d’odeurs avec une précision allant de 96 % à 100 %, selon la méthode utilisée. Cependant, lorsque 14 volontaires ont identifié des parfums à partir du Scentronic portable, ils ont obtenu un taux de réussite d’environ 73 % pour les odeurs individuelles et de 71 % pour les combinaisons de deux odeurs. Lors d’un test distinct de classement de l’intensité, la précision était d’environ 59 %.
Il convient de noter que des dispositifs portables diffusant des odeurs existent déjà. En 2023, par exemple, des chercheurs de Hong Kong ont présenté des interfaces de réalité virtuelle sans fil diffusant des parfums préchargés ; on a également vu une version à porter sur le visage capable de présenter plus d’une douzaine d’odeurs. L’équipe de Scentronic, quant à elle, combine la détection électronique, la reconnaissance par intelligence artificielle, la communication par Internet et la diffusion de parfums dans un système de partage à distance.
La version collier de Scentronic
Bien sûr, il y a des inconvénients majeurs. Le nez électronique ne reconnaît actuellement que cinq catégories, et l’apprentissage n’a utilisé qu’un seul produit par catégorie. De plus, Scentronic a besoin d’un parfum correspondant préchargé pour chaque odeur qu’il doit reproduire. Il ne peut pas détecter un parfum inconnu, en découvrir la composition moléculaire complète et le recréer fidèlement pour un acheteur en ligne. Avec seulement cinq canaux, le résultat est un substitut reconnaissable de l’odeur originale.
Il y a néanmoins un potentiel pour cette technologie. Un jour, les boutiques en ligne pourraient permettre à leurs clients de tester des parfums avant de commander – à condition que les fragrances souhaitées soient disponibles à la livraison. Une application plus concrète pourrait se trouver dans la réalité virtuelle : un jeu pourrait être livré avec un pack Scentronic dédié, contenant des senteurs qui se libèrent en fonction du gameplay. Toutefois , le nez électronique n’a pas forcément de rôle à jouer dans ce cas de figure.
Les chercheurs ont même pris en compte le goût.
Ils ont conçu une tasse expérimentale dotée de cinq canaux de diffusion de parfum et de cinq mini-pompes électromagnétiques qui versent des liquides aromatisants dans l’eau. Lorsqu’une personne portant un casque de réalité mixte sélectionne une bière ou un café virtuel, la tasse libère un arôme correspondant et ajoute le liquide approprié pour la dégustation. Ils ont également démontré les réactions de la tasse à la bière, au café et à leur mélange. Ce prototype illustre comment la vue, l’ouïe, l’odorat et le goût peuvent interagir.
Une tasse qui combine des générateurs d’odeurs et de goûts
« Ce système présente de nombreuses applications pour les patients souffrant de troubles nutritionnels et pour des populations comme les astronautes (confrontés à des compléments alimentaires peu appétissants) ou les militaires (consommant des rations de campagne), où l’amélioration de la qualité perçue des aliments peut avoir des conséquences cruciales sur la nutrition et les performances », ont écrit les chercheurs. Cependant ( une dernière fois ), ne pourraient-ils pas simplement ajouter ces améliorations eux-mêmes ? Il n’est pas aisé d’identifier un scénario adapté au système actuel. Cela dit, il s’agit d’un prototype qui peut être développé pour de nombreuses applications futures.
Les chercheurs s’attelleront ensuite à développer des capteurs plus sensibles, des ensembles de données d’entraînement plus importants, des canaux de diffusion de parfum supplémentaires et une meilleure gestion des mélanges complexes. Ils souhaitent également des tests humains plus rigoureux et des méthodes standardisées pour l’évaluation des odeurs médicales. En attendant, il faudra se contenter de ces achats de parfums à l’aveugle, souvent regrettables.
| A noter que ce n’est pas la première fois qu’une telle idée a été développée. En France, dans les années 1990, des chercheurs de France Télécom R&D en partenariat avec la société Ruetz Technologies et l’ISIPCA ont mis au point un dispositif qui prévoit que l’ordinateur de l’internaute reçoive en même temps que la page web (celle d’une jardinerie, par exemple) un « code d’odeur » qui lui est associé. Ce code est pris en charge par un logiciel de pilotage, qui le transmet par radio à un diffuseur d’odeur de la taille d’un baladeur placé autour du cou de l’internaute : c’est le dispositif Sniffman de Ruetz Technologies. Cette « boîte à odeurs » contient pour l’instant 64 types de parfums différents. Elle en proposera 200 à terme. En fonction du signal reçu, Sniffman sélectionne l’odeur correspondante, la chauffe pour la vaporiser et la diffuse sous le nez de l’internaute ! Aux Etats Unis, la société Digiscent a développé le iSmell, un petit boîtier synthétiseur d’odeurs, à brancher sur l’unité centrale et contenant 128 essences de base. Le problème est que cela n’a jamais été concluant. |
https://www.eurekalert.org/news-releases/1148253