Un team del MIT sviluppa tag stampati in 3D per classificare e archiviare dati su oggetti fisici. Etichette invisibili leggibili dalla macchina che identificano e tracciano gli oggetti
Se scarichi musica online, puoi ottenere informazioni di accompagnamento incorporate nel file digitale che potrebbero dirti il nome della canzone, il suo genere, gli artisti presenti in una determinata traccia, il compositore e il produttore. Allo stesso modo, se scarichi una foto digitale, puoi ottenere informazioni che possono includere l'ora, la data e il luogo in cui è stata scattata la foto. Ciò ha portato Mustafa Doga Dogan (1) a chiedersi se gli ingegneri potessero fare qualcosa di simile per gli oggetti fisici. «In questo modo», ha riflettuto, «potremmo informarci più velocemente e in modo più affidabile mentre camminiamo in un negozio, in un museo o in una biblioteca».
L'idea, all'inizio, era un po' astratta per Dogan, uno studente di dottorato nel Dipartimento di Ingegneria Elettrica e Informatica del MIT. Ma il suo pensiero si è consolidato alla fine del 2020 quando ha sentito parlare di un nuovo modello di smartphone con una fotocamera che utilizza la gamma degli infrarossi (IR) dello spettro elettromagnetico che l'occhio nudo non può percepire. La luce IR, inoltre, ha una capacità unica di vedere attraverso alcuni materiali che sono opachi alla luce visibile. A Dogan venne in mente che questa caratteristica, in particolare, poteva essere utile.
Il concetto che ha elaborato da allora, mentre lavorava con i colleghi del Computer Science and Artificial Intelligence Lab (CSAIL) del MIT e un ricercatore su Facebook, si chiama InfraredTags. (2) Al posto dei codici a barre standard apposti sui prodotti, che possono essere rimossi o staccati o diventare altrimenti illeggibili nel tempo, questi tag sono discreti (perché invisibili) e molto più durevoli, dato che sono incorporati all'interno di oggetti fabbricati su stampanti 3D standard.
L'anno scorso, Dogan ha trascorso un paio di mesi cercando di trovare una varietà adatta di plastica che la luce IR potesse attraversare. Dovrebbe presentarsi sotto forma di una bobina di filamento progettata specificamente per le stampanti 3D. Dopo un'ampia ricerca, si è imbattuto in filamenti di plastica personalizzati realizzati da una piccola azienda tedesca che sembravano promettenti. Ha quindi utilizzato uno spettrofotometro in un laboratorio di scienze dei materiali del MIT per analizzare un campione, dove ha scoperto che era opaco alla luce visibile ma trasparente o traslucido alla luce IR, proprio le proprietà che stava cercando.
Il passo successivo è stato sperimentare le tecniche per creare tag su una stampante. Un'opzione era produrre il codice ritagliando minuscoli spazi d'aria - proxy per zero e uno - in uno strato di plastica. Un'altra opzione, supponendo che una stampante disponibile possa gestirla, sarebbe quella di utilizzare due tipi di plastica, una che trasmette luce IR e l'altra, su cui è inciso il codice, che è opaco. L'approccio a doppio materiale è preferibile, quando possibile, perché può fornire un contrasto più chiaro e quindi potrebbe essere letto più facilmente con una telecamera IR.
I tag stessi potrebbero essere costituiti da codici a barre familiari, che presentano le informazioni in un formato lineare e unidimensionale. Le opzioni bidimensionali, come i codici QR quadrati (comunemente usati, ad esempio, sulle etichette di reso) e i cosiddetti marcatori ArUco (fiduciali), possono potenzialmente racchiudere più informazioni nella stessa area. Il team del MIT ha sviluppato una “interfaccia utente” software che specifica esattamente come dovrebbe apparire il tag e dove dovrebbe apparire all'interno di un particolare oggetto. Più tag possono essere posizionati sullo stesso oggetto, infatti, facilitando l'accesso alle informazioni nel caso in cui le viste da determinate angolazioni siano ostruite.
«InfraredTags è un approccio davvero intelligente, utile e accessibile per incorporare informazioni negli oggetti», commenta il dottor Fraser Anderson, (3) ricercatore senior presso l'Autodesk Technology Center di Toronto, Ontario. «Posso facilmente immaginare un futuro in cui puoi puntare una fotocamera standard su qualsiasi oggetto ed avere informazioni su quell'oggetto - dove è stato prodotto, i materiali utilizzati o le istruzioni per la riparazione - e non dovresti nemmeno cercare un codice a barre».
Il dottor Mustafa Doga Dogan e i suoi collaboratori hanno creato diversi prototipi in questo senso, comprese tazze con codici a barre incisi all'interno delle pareti del contenitore, sotto un guscio di plastica di 1 millimetro, che può essere letto dalle telecamere IR. Hanno anche fabbricato un prototipo di router Wi-Fi con tag invisibili che rivelano il nome della rete o la password, a seconda della prospettiva da cui viene visualizzata. Hanno realizzato un controller per videogiochi economico, a forma di ruota, completamente passivo, senza componenti elettronici. Ha solo un codice a barre (marcatore ArUco) all'interno. Un giocatore gira semplicemente la ruota, in senso orario o antiorario, e una telecamera IR economica ($ 20) può quindi determinare il suo orientamento nello spazio.
In futuro, se tag come questi si diffonderanno, le persone potrebbero usare i loro cellulari per accendere e spegnere le luci, controllare il volume di un altoparlante o regolare la temperatura su un termostato. Dogan e i suoi colleghi stanno esaminando la possibilità di aggiungere telecamere IR alle cuffie per realtà aumentata. Immagina di andare in giro per un supermercato, un giorno, indossando tali cuffie e ottenendo immediatamente informazioni sui prodotti che lo circondano: quante calorie ci sono in una singola porzione e quali sono alcune ricette per prepararla.
Il dottor Kaan Aksit, (4) professore associato di informatica presso l'University College di Londra, che vede un grande potenziale per questa tecnologia, dice: «L'industria di etichettatura e di lettura dell'etichettatura è una parte importante della nostra vita quotidiana. «Tutto ciò che acquistiamo dai negozi di alimentari ai pezzi da sostituire nei nostri dispositivi (ad es. batterie, circuiti, computer, parti di automobili) deve essere identificato e tracciato correttamente. Il lavoro di Mustafa Doga Dogan affronta questi problemi fornendo un sistema di etichettatura invisibile che è per lo più protetto contro l'usura del tempo». E mentre nozioni futuristiche come il metaverso (realtà virtuale condivisa tramite internet, dove si è rappresentati in tre dimensioni attraverso il proprio avatar) diventano parte della nostra realtà, Aksit aggiunge: «Il meccanismo di etichettatura e di lettura dell'etichettatura di Doga Dogan può aiutarci a portare con noi una copia digitale degli oggetti mentre esploriamo ambienti virtuali tridimensionali».
Il documento, “InfraredTags: Embedding Invisible AR Markers and Barcodes into Objects using low-cost Infrared-based 3D Printing and Imaging Tools”, verrà presentato alla conferenza ACM CHI Conference on Human Factors in Computing Systems, a New Orleans questa primavera, e verrà pubblicato negli atti del convegno.
I coautori del dottor Dogan in questo articolo sono Ahmad Taka, Michael Lu, Yunyi Zhu, Akshat Kumar e Stefanie Mueller del MIT CSAIL; e Aakar Gupta di Facebook Reality Labs a Redmond, Washington.
Questo lavoro è stato sostenuto dala Alfred P. Sloan Foundation Research Fellowship. La Dynamsoft Corp. ha fornito una licenza software gratuita che ha facilitato questa ricerca.
Riferimenti:
(3) Fraser Anderson
(4) Kaan Aksit
Descrizione foto: Gli scienziati del MIT hanno costruito un'interfaccia utente che facilita l'integrazione di tag comuni (codici QR o marcatori ArUco utilizzati per la realtà aumentata) con la geometria dell'oggetto per renderli stampabili in 3D come InfraredTags. - Credit: MIT CSAIL.
Autore traduzione riassuntiva e adattamento linguistico: Edoardo Capuano / Articolo originale: Invisible machine-readable labels that identify and track objects
