En los últimos meses, los debates sobre inteligencia artificial parecen estar en todas partes. Una de las principales razones por las que la IA ha acaparado tanta atención últimamente es que, en alguna medida, empresas como OpenAI (la creadora de ChatGPT) y otras están a punto de resolver, o al menos mitigar en gran medida, lo que en ciencias computacionales, biológicas y mecánicas se conoce como la disyuntiva entre velocidad y Exactitud (SAT).
La IA moderna ahora es lo suficientemente rápida y precisa (aunque sigue estando lejos de ser perfecta) como para aproximarse a una conversación natural con una velocidad y Exactitud que imitan los intercambios entre humanos con la velocidad de recuperación de datos de una computadora. Este mismo equilibrio entre velocidad y Exactitud se da en el escaneo láser 3D y otros sectores relacionados como la fotografía panorámica de 360° y la fotogrametría.
En los casos de captura de realidad 3D tradicional, los escaneos de alta Exactitud pueden tardar varios minutos en capturarse y mucho más en procesar la información y registrar los datos de la nube de puntos. Exactitud a costa de la velocidad. Algo que para cualquier empresa que busque hacer escaneos de gran volumen puede significar una posible pérdida de negocios. Sin embargo, una cámara panorámica puede capturar una imagen con gran velocidad, pero los datos correspondientes son mucho menos detallados que una nube de puntos 3D. Velocidad a costa de la Exactitud.
Pero si la investigación sobre IA sugiere que el fin de esta disyuntiva entre velocidad y Exactitud ya está a la vista, ¿cuál es la próxima pieza del dominó digital que sigue? No muy perteneciente a los segundos puestos, la industria del escaneo láser 3D, que incluye visualizaciones 3D para arquitectura, ingeniería, construcción, operaciones y mantenimiento, y aplicaciones de planificación previa a incidentes de seguridad pública, está preparada para reclamar la victoria aquí también.
Un mundo esperando a ser escaneado
Hoy en día, quienes están en el negocio de la documentación as-built, también buscan continuamente formas más rápidas, mejores y más fáciles de hacer el trabajo. Buscan simplificar las tareas y optimizar los flujos de trabajo, sin sacrificar la calidad por la rapidez ni la rapidez por la calidad.
¿Por qué buscan este "santo grial" de velocidad y Exactitud? Porque toda la industria de servicios de medición profesional tiene mucho trabajo en sus manos. Y hay mucho tiempo, dinero y recursos humanos y tecnológicos en juego si los modelos de información de la construcción (BIM) no son precisos o si las velocidades de captura y procesamiento de imágenes son demasiado lentas. En todo el mundo, de forma colectiva, la industria está escaneando el interior y exterior de grandes estructuras; mapeando y midiendo instalaciones industriales como centrales eléctricas; ayudando a la policía y a las fuerzas del orden con su planificación previa a incidentes; ayudando a contratistas generales y especializados en sus proyectos de ingeniería; y facultando a los administradores/propietarios de las instalaciones con la información administrativa en tiempo real que necesitan para hacer un seguimiento de las operaciones de construcción y para optimizar y eliminar cualquier ineficiencia que descubran.
Como era de esperarse, la búsqueda para solucionar la disyuntiva entre velocidad y Exactitud tomó dos caminos distintos: los productos de escaneo móvil y los escáneres láser 3D estáticos montados en trípode.
Pero en lugar de terminar finalmente la "batalla" de la disyuntiva, todo lo que el desarrollo hizo realmente fue labrarse dos esferas de influencia competidora. Estudios repetidos como uno realizado por la Universidad de Cambridge (que incluyó un FARO Focus Laser Scanner), y compartidos en la Conferencia Europea de Computación en la Construcción de 2021 (2021 European Conference on Computing in Construction) llevada a cabo en la isla de Rodas, Grecia, confirman que el escaneo móvil, si bien es rápido, no es tan preciso como un escaneo estático.
Una sección de la conclusión del artículo dice lo siguiente:
"Nuestro experimento demostró que la densidad de los objetivos escaneados medidos en puntos por segundo disminuye exponencialmente junto con la distancia creciente al objetivo y que los escáneres móviles superan a los dispositivos de mapeo estático en este sentido. La tendencia es lo opuesto cuando se trata de Exactitud. El escáner estático produce escaneos que tienen al menos 20 veces menos ruido que los de los dispositivos móviles. Si bien todos los dispositivos satisfacen las especificaciones de Exactitud para casos de uso como levantamientos medidos de edificios, levantamientos topográficos y disposiciones de baja Exactitud en casi todo el rango hasta 40 metros, los casos de uso más exigentes, como los levantamientos de ingeniería, solo podrían satisfacerse con el escáner estático".
Computación híbrida 2.0
Si los humanos y las computadoras eran lo que contaba como "híbrido" en la década de 1960 en la NASA (las "computadoras" humanas fueron contratadas para procesar datos críticos de lanzamiento y de reingreso en parte porque la computadora central de la agencia espacial, la IBM 7090, si bien era más rápida que los humanos, no era tan precisa como sus mentes), la captura de realidad 3D híbrida está a punto de significar una unión de dos tipos de formatos digitales, lo que unirá las mejores cualidades del escaneo móvil con las mejores cualidades de la captura de realidad estática.
Esta unión adoptará la forma de una nueva tecnología y un término pendiente de patente. Con esta tecnología híbrida (una fusión algorítmica de los datos contenidos en una imagen panorámica y una nube de puntos 3D estática), un escaneo láser 3D de menor resolución se mejora con datos capturados por una cámara de 360°. El resultado es que, por primera vez, ya no hay que elegir entre velocidad y Exactitud.
La hibridación del escaneo móvil y el estático con una pérdida mínima de Exactitud y velocidad es el siguiente paso en lo que respecta a soluciones de escaneo 3D. Considere las implicaciones de una tecnología que es hasta un 50% más rápida que los flujos de trabajo tradicionales de escaneo láser y que ofrece la mejor combinación de productividad in situ, Exactitud predecible y claridad visual de vanguardia a un precio muy accesible.
Los beneficios de dicha fusión deberían quedar claros:
- Un escaneo con menos Exactitud diseñado para ser significativamente más rápido que los escaneos tradicionales.
- Imágenes de 360° que mejoran conjuntos de datos menos densos para garantizar la finalización del proyecto con flujos de trabajo acelerados.
- Ahorro de días completos por semana, lo que permite tomar más escaneos que probablemente no se hubieran aceptado si no fuera por la velocidad y el ahorro de tiempo adicionales obtenidos, lo que garantiza que los proyectos sean más completos y exhaustivos.
- Imágenes a color que permiten a los usuarios ver los bordes y las esquinas de los objetos con mayor claridad e identificar geometrías definidas con más facilidad, lo que conduce a un mejor análisis y ejecución en otro software.
Mientras que las innovaciones tecnológicas que llevaron a la industria del escaneo láser 3D a su posición actual son de naturaleza evolutiva (los primeros dispositivos de escaneo láser se desarrollaron en la década de 1960 y utilizaron luces, cámaras y proyectores para escanear objetos, pero requerían mucho tiempo y eran propensos a errores), la fusión de datos de escaneo estático e imágenes móviles de 360° sin pérdida de velocidad ni Exactitud es revolucionaria.
Una solución de captura de realidad que es hasta un 50% más rápida que el escaneo tradicional y que no tiene prácticamente pérdidas de calidad en los datos significa que las industrias que dependen del escaneo a gran escala, como arquitectura, ingeniería, construcción, operaciones y mantenimiento, y seguridad pública, ahora dispondrán de una forma rápida, precisa y confiable para realizar miles de escaneos y utilizar esos datos para impulsar los resultados empresariales o lograr resultados situacionales, como el escaneo rápido de puntos de entrada y salida de un edificio grande o la localización de obstáculos para el acceso. Teniendo en cuenta que hay aproximadamente cien mil millones de edificios en el mundo y que un porcentaje considerable de ese número incluye construcciones a gran escala, la oportunidad de acelerar la conversión del mundo físico al digital nunca ha sido más grande.
Es como si una computadora humana de la NASA tuviera acceso a Frontier, actualmente la computadora más rápida del mundo, con total confianza de que su quintillón de operaciones de punto flotante por segundo, fuera 100% precisa.
Nuevas fronteras
Ya sea que sean los límites de la frontera física, la biológica, la mecánica o la computacional/digital los que se extiendan gracias a las computadoras más rápidas y los algoritmos cada vez más inteligentes de la actualidad, lo que ha sido verdadero desde que surgieron las primeras ciudades de la Creciente Fértil del Mediterráneo oriental hace miles de años continúa siéndolo hoy. Por el tiempo que los seres humanos habiten este mundo, se seguirán construyendo estructuras grandes y complejas, lo que requerirá un ensamblaje rápido y preciso, y una supervisión de proyectos a largo plazo. Y para la seguridad pública, siempre estará presente la necesidad de mitigar los peores escenarios posibles antes de que ocurran.
Con estas dos realidades garantizadas, el escaneo láser 3D continuará avanzando. No solo aumentará la velocidad y la Exactitud, sino que también el tamaño, peso y volumen de los equipos serán cada vez menores. Si bien el escaneo LiDAR basado en aplicaciones está fuera del alcance de este artículo, los avances en tecnología generalista, no más grandes que un smartphone o una tablet, es donde reside en última instancia el futuro.
Si se combina esto con la promesa que ofrece la computación cuántica (la primera computadora cuántica universal del mundo con más de 1000 cúbits está lista para ser implementada por IBM a finales de este año), es probable que la nueva frontera cubra mucho más que la disyuntiva entre velocidad y Exactitud en las próximas décadas.
De todas formas, por el momento, Hybrid Reality Capture es el avance tecnológico que la industria del escaneo láser 3D está comenzando a capitalizar. La disyuntiva entre velocidad y Exactitud, que durante mucho tiempo ha sido el principal punto débil de diversas disciplinas a lo largo del tiempo, representa un desafío cuya solución está cada vez más cerca. El aclamado escritor británico de ciencia ficción Arthur C. Clarke suele ser conocido por su observación a menudo citada sobre que "Cualquier tecnología lo suficientemente avanzada es indistinguible de la magia".
Sin embargo, aunque verdadera, la cita de Clarke no dice nada sobre lo emocionante que puede llegar a ser la magia, si eres uno de los visionarios que ayudan a hacerla realidad.
Acerca del autor:
Oliver BürklerOliver Bürkler es el director de Escaneo Láser en FARO Technologies, Inc. Obtuvo sus maestrías en ingeniería de precisión e ingeniería y administración empresarial en la Universidad de Ciencias Aplicadas en Múnich, Alemania. Como parte del equipo a cargo del producto FARO 3D Laser Scanner, Bürkler se enfoca en el desarrollo del hardware de documentación 3D y las nuevas innovaciones relacionadas de FARO.
¿Le entusiasma esta nueva tecnología y cómo puede beneficiarle a usted y sus flujos de trabajo?