máquina invisible

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Si descarga música en línea, puede obtener información adjunta incrustada en el archivo digital que podría decirle el nombre de la canción, su género, los artistas destacados en una pista determinada, el compositor y el productor. De manera similar, si descarga una foto digital, puede obtener información que puede incluir la hora, la fecha y el lugar en que se tomó la foto. Eso llevó a Mustafa Doga Dogan a preguntarse si los ingenieros podrían hacer algo similar con los objetos físicos. "De esa manera", reflexionó, "podríamos informarnos de manera más rápida y confiable mientras caminamos por una tienda, un museo o una biblioteca".

La idea, al principio, era un poco abstracta para Dogan, un estudiante de doctorado de cuarto año en el Departamento de Ingeniería Eléctrica e Informática del MIT. Pero su pensamiento se solidificó a finales de 2020 cuando se enteró de un nuevo modelo de teléfono inteligente con una cámara que utiliza el rango infrarrojo (IR) del espectro electromagnético que el ojo humano no puede percibir. Además, la luz IR tiene la capacidad única de ver a través de ciertos materiales que son opacos a la luz visible. A Dogan se le ocurrió que esta característica, en particular, podría ser útil.

El concepto que se le ocurrió desde entonces, mientras trabajaba con colegas en el Laboratorio de Ciencias de la Computación e Inteligencia Artificial (CSAIL) del MIT y un científico investigador en Facebook, se llama InfraredTags. En lugar de los códigos de barras estándar adheridos a los productos, que pueden quitarse o separarse o volverse ilegibles con el tiempo, estas etiquetas son discretas (debido al hecho de que son invisibles) y mucho más duraderas, dado que están incrustadas dentro del interior de objetos fabricados en impresoras 3D estándar.

El año pasado, Dogan pasó un par de meses tratando de encontrar una variedad adecuada de plástico que pudiera atravesar la luz infrarroja. Tendría que venir en forma de bobina de filamento diseñada específicamente para impresoras 3D. Después de una extensa búsqueda, se encontró con filamentos de plástico personalizados fabricados por una pequeña empresa alemana que parecían prometedores. Luego usó un espectrofotómetro en un laboratorio de ciencia de materiales del MIT para analizar una muestra, donde descubrió que era opaca a la luz visible pero transparente o translúcida a la luz IR, justo las propiedades que estaba buscando.

El siguiente paso fue experimentar con técnicas para hacer etiquetas en una impresora. Una opción era producir el código tallando pequeños espacios de aire (representantes de ceros y unos) en una capa de plástico. Otra opción, suponiendo que una impresora disponible pueda manejarlo, sería usar dos tipos de plástico, uno que transmita luz IR y el otro, sobre el cual está inscrito el código, que sea opaco. El enfoque de material dual es preferible, cuando sea posible, porque puede proporcionar un contraste más claro y, por lo tanto, podría leerse más fácilmente con una cámara IR.

Las etiquetas en sí podrían consistir en códigos de barras familiares, que presentan información en un formato lineal unidimensional. Las opciones bidimensionales, como los códigos QR cuadrados (comúnmente utilizados, por ejemplo, en las etiquetas de devolución) y los llamados marcadores ArUco (fiduciales), pueden incluir potencialmente más información en la misma área. El equipo del MIT ha desarrollado una "interfaz de usuario" de software que especifica exactamente cómo debe verse la etiqueta y dónde debe aparecer dentro de un objeto en particular. De hecho, se pueden colocar varias etiquetas en el mismo objeto, lo que facilita el acceso a la información en caso de que se obstruyan las vistas desde ciertos ángulos.

"InfraredTags es un enfoque realmente inteligente, útil y accesible para incrustar información en objetos", comenta Fraser Anderson, científico investigador principal sénior en el Centro de Tecnología de Autodesk en Toronto, Ontario. "Puedo imaginar fácilmente un futuro en el que pueda apuntar una cámara estándar a cualquier objeto y le brinde información sobre ese objeto (dónde se fabricó, los materiales utilizados o las instrucciones de reparación) y ni siquiera tendría que buscar un código de barras".

Dogan y sus colaboradores han creado varios prototipos en este sentido, que incluyen tazas con códigos de barras grabados dentro de las paredes del contenedor, debajo de una carcasa de plástico de 1 milímetro, que puede ser leída por cámaras IR. También fabricaron un prototipo de enrutador Wi-Fi con etiquetas invisibles que revelan el nombre o la contraseña de la red, según la perspectiva desde la que se mire. Han hecho un controlador de videojuegos barato, con forma de rueda, que es completamente pasivo, sin ningún componente electrónico. Solo tiene un código de barras (marcador ArUco) en su interior. Un jugador simplemente gira la rueda, en sentido horario o antihorario, y una cámara IR económica ($20) puede determinar su orientación en el espacio.

En el futuro, si las etiquetas como estas se generalizan, las personas podrían usar sus teléfonos celulares para encender y apagar las luces, controlar el volumen de un altavoz o regular la temperatura de un termostato. Dogan y sus colegas están estudiando la posibilidad de agregar cámaras IR a los auriculares de realidad aumentada. Se imagina caminando por un supermercado, algún día, usando esos auriculares y obteniendo instantáneamente información sobre los productos que lo rodean: ¿cuántas calorías hay en una porción individual y cuáles son algunas recetas para prepararla?

Kaan Akşit, profesor asociado de informática en el University College London, ve un gran potencial para esta tecnología. "La industria del etiquetado y etiquetado es una gran parte de nuestra vida cotidiana", dice Akşit. "Todo lo que compramos, desde las tiendas de comestibles hasta las piezas que se reemplazarán en nuestros dispositivos (por ejemplo, baterías, circuitos, computadoras, piezas de automóviles) debe identificarse y rastrearse correctamente. El trabajo de Doga aborda estos problemas al proporcionar un sistema de etiquetado invisible que en su mayoría está protegido contra las arenas del tiempo." Y a medida que las nociones futuristas como el metaverso se vuelven parte de nuestra realidad, agrega Akşit, "el mecanismo de etiquetado y etiquetado de Doga puede ayudarnos a llevar una copia digital de los elementos con nosotros mientras exploramos entornos virtuales tridimensionales".

El documento, "InfraredTags: Embedding Invisible AR Markers and Barcodes into Objects Using Low-Cost Infrared-Based 3D Printing and Imaging Tools", se presentará en la Conferencia ACM CHI sobre factores humanos en sistemas informáticos, en Nueva Orleans esta primavera, y se publicará en las actas de la conferencia.

Los coautores de Dogan en este artículo son Ahmad Taka, Michael Lu, Yunyi Zhu, Akshat Kumar y Stefanie Mueller de MIT CSAIL; y Aakar Gupta de Facebook Reality Labs en Redmond, Washington.

Este trabajo fue apoyado por una beca de investigación de la Fundación Alfred P. Sloan. Dynamsoft Corp. proporcionó una licencia de software libre que facilitó esta investigación.

Un equipo de científicos del MIT y Facebook ha creado un nuevo sistema de etiquetado de objetos llamado InfraredTags, informa Charlotte Hu para Popular Science. "InfraredTags utiliza códigos de barras basados ​​en luz infrarroja y códigos QR que se incrustan de forma permanente en los cuerpos de los objetos impresos en 3D", informa Hu.

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