Depuis plusieurs mois, les discussions sur l'intelligence artificielle semblent être omniprésentes. L'une des principales raisons pour lesquelles l'IA a suscité tant d'intérêt ces derniers temps est que, des entreprises comme OpenAI (créatrice de ChatGPT) et d'autres sont sur le point de résoudre, ou du moins d'atténuer considérablement, ce que l'on appelle dans les sciences numériques, biologiques et mécaniques, le compromis entre vitesse et précision.
L'IA moderne est désormais suffisamment rapide et précise (bien qu'encore loin d'être parfaite) pour se rapprocher d'une conversation naturelle avec une vitesse et une précision qui imitent les échanges humains avec la vitesse de récupération des données d'un ordinateur. Ce même équilibre entre vitesse et précision se retrouve dans la numérisation laser 3D et ses dérivés comme la photographie panoramique à 360° et la photogrammétrie.
Dans la capture de réalité 3D traditionnelle, les numérisations de haute précision peuvent prendre plusieurs minutes et beaucoup plus de temps pour traiter les informations et enregistrer les données des nuages de points. La précision au détriment de la vitesse. Ce qui, pour toute entreprise cherchant à effectuer des numérisations de grands volumes, peut signifier une perte potentielle d'activité. Cependant, une caméra panoramique peut capturer une image à grande vitesse, mais les données correspondantes sont beaucoup moins détaillées qu'un nuage de points 3D. La vitesse au détriment de la précision.
Mais si les recherches sur l'IA suggèrent que la fin du compromis entre vitesse et précision est proche, quel sera le prochain domino numérique à tomber ? Le secteur de la numérisation laser 3D, qui comprend les visualisations 3D pour des applications de plans de gestion des incidents dans l'architecture, l'ingénierie, la construction, les opérations et la maintenance, ainsi que la sécurité publique, n'est pas près de se laisser distancer et est également sur le point de remporter la victoire.
Un monde qui attend d'être numérisé
Aujourd'hui, ceux qui travaillent dans le domaine de la documentation du tel que construit recherchent également en permanence des moyens plus rapides, plus efficaces et plus faciles d'accomplir leur travail. Ils cherchent à simplifier les tâches et à rationaliser les flux de travail sans sacrifier la qualité pour la vitesse et la vitesse pour la qualité.
Pourquoi recherchent-ils ce « Saint Graal » de la vitesse et de la précision ? Parce que l'ensemble du secteur des services de mesure professionnelle a beaucoup de travail à accomplir. Et beaucoup de temps, d'argent et de ressources humaines et technologiques sont en jeu si les modèles BIM ne sont pas précis ou si les vitesses de capture et de traitement des images sont trop lentes. Partout dans le monde, l'industrie numérise collectivement l'intérieur et l'extérieur des grandes structures, elle cartographie et mesure les installations industrielles telles que les centrales électriques, elle aide la police et les forces de l'ordre à planifier la gestion des incidents, elle assiste les entrepreneurs généraux et spécialisés dans leurs projets d'ingénierie, et elle donne aux gestionnaires/propriétaires d'installations les informations de gestion en temps réel dont ils ont besoin pour suivre les opérations de construction et pour rationaliser et éliminer les inefficacités qu'ils découvrent.
Comme on pouvait s'y attendre, la recherche d'une solution au compromis entre vitesse et précision a finalement emprunté deux voies distinctes : les produits de numérisation mobiles et les scanners laser 3D à numérisation statique sur trépied.
Mais au lieu de véritablement mettre fin à cette « bataille » du compromis entre vitesse et précision, le développement n'a fait que créer deux sphères d'influence concurrentes. Des études répétées, comme celle menée par l'université de Cambridge, qui comprenait un FARO Focus Laser Scanner, et présentée lors de la Conférence européenne sur l'informatique dans la construction de 2021 sur l'île de Rhodes, en Grèce, confirment que la numérisation mobile, bien que rapide, n'est pas aussi précise qu'une numérisation statique.
Une section de la conclusion du document indique :
« Notre expérience a montré que la densité des cibles numérisées, mesurée en points par seconde, diminue de manière exponentielle à mesure que la distance qui les sépare de la cible augmente et que les scanners mobiles sont plus performants que les appareils de cartographie statique à cet égard. Cette tendance s'inverse lorsqu'il s'agit de la précision. Le scanner statique produit des numérisations qui sont au moins 20 fois moins inexploitables que celles des appareils mobiles. Alors que les spécifications de précision pour des cas d'utilisation tels que les levés chiffrés de bâtiments, les relevés topographiques et les implantations de faible précision sont satisfaites par tous les appareils sur la quasi-totalité de la portée jusqu'à 40 mètres, les cas d'utilisation plus exigeants tels que les levés techniques ne peuvent être satisfaits que par le scanner statique. »
Informatique hybride 2.0
Si les humains et les ordinateurs étaient considérés comme « hybrides » dans les années 1960 à la NASA (des « ordinateurs » humains ont été engagés pour traiter les données critiques de lancement et de rentrée, en partie parce que l'ordinateur central de l'agence spatiale, l'IBM 7090, bien que plus rapide que les humains, n'était pas aussi précis que leur génie), la capture de réalité 3D hybride est sur le point de devenir l'union de deux types de formats numériques, alliant les meilleures qualités de numérisation mobile aux meilleures qualités de capture de réalité statique.
Cette union prendra la forme d'une nouvelle technologie et d'un terme en instance de brevet. Grâce à cette technologie hybride, une fusion algorithmique des données contenues dans une image panoramique, associée à un nuage de points 3D statique, une numérisation laser 3D de résolution inférieure est complétée par des données capturées à partir d'une caméra à 360°. Ainsi, pour la première fois, la vitesse et la précision ne sont plus sacrifiées l'une au détriment de l'autre.
L'hybridation de la numérisation mobile et de la numérisation statique avec une perte minimale de précision et de vitesse est la prochaine étape des solutions de numérisation 3D. Tenez compte des implications d'une technologie jusqu'à 50 % plus rapide que les flux de travail de numérisation laser traditionnels, et qui offre la meilleure combinaison de productivité sur site, de précision prévisible et de clarté visuelle de pointe à un prix très abordable.
Les avantages d'une telle fusion doivent être clairs :
- Une numérisation dont la précision est réduite et qui est conçue pour être nettement plus rapide que les numérisations traditionnelles.
- Des images à 360° qui augmentent les ensembles de données moins denses pour garantir l'achèvement du projet grâce à des flux de travail accélérés.
- L'économie de jours entiers par semaine, permettant la réalisation de numérisations supplémentaires qui n'auraient probablement pas été effectuées sans les gains de vitesse et de temps supplémentaires, garantissant des projets plus complets et plus exhaustifs.
- Des images en couleur qui permettent aux utilisateurs de voir plus clairement les bords et les angles des objets et d'identifier plus facilement les géométries définies, ce qui améliore l'analyse et l'exécution dans d'autres logiciels.
Si les innovations technologiques qui ont permis au secteur de la numérisation laser 3D d'atteindre son niveau actuel sont de nature évolutive — les premiers appareils de numérisation laser ont été développés dans les années 1960 et utilisaient des lumières, des caméras et des projecteurs pour numériser les objets, mais étaient chronophages et sujets aux erreurs — la fusion des données de numérisation statiques et des images mobiles à 360°, sans perte de vitesse et de précision, est révolutionnaire.
Une solution de capture de la réalité jusqu'à 50 % plus rapide que la numérisation traditionnelle, sans pratiquement aucune perte de qualité des données, signifie que les secteurs qui dépendent de la numérisation à grande échelle, qu'il s'agisse des secteurs de l'architecture, de l'ingénierie, de la construction, des opérations et de la maintenance ou de la sécurité publique, disposeront désormais d'un moyen rapide, précis et fiable d'effectuer des milliers de numérisations et d'utiliser ces données pour obtenir des résultats commerciaux ou des résultats situationnels, comme la numérisation rapide des points d'entrée et de sortie d'un grand bâtiment ou l'emplacement des obstacles à l'accès. Considérant qu'il y a environ 100 milliards de bâtiments dans le monde et qu'un pourcentage non négligeable de ce nombre comprend des constructions à grande échelle, l'opportunité d'accélérer la conversion du monde physique en monde numérique n'a jamais été aussi grande.
C'est comme si un ordinateur humain de la NASA avait accès à Frontier, l'ordinateur le plus rapide au monde à l'heure actuelle, avec la certitude totale que son quintillion d'opérations en virgule flottante par seconde est exact à 100 %.
Nouvelles frontières
Qu'il s'agisse de la frontière physique, de la frontière biologique, de la frontière mécanique ou de la frontière numérique dont les limites sont repoussées par les ordinateurs les plus rapides d'aujourd'hui et les algorithmes toujours plus intelligents, ce qui est vrai depuis que les premières villes ont émergé du Croissant fertile de la Méditerranée orientale il y a des milliers d'années reste vrai aujourd'hui. Tant que les humains peupleront ce monde, de grandes structures complexes seront construites, nécessitant un assemblage rapide et précis et une supervision à long terme des projets. Et pour ce qui est de la sécurité publique, la nécessité d'atténuer les pires scénarios avant qu'ils ne se produisent sera toujours d'actualité.
Ces deux réalités étant acquises, la numérisation laser 3D continuera à progresser. Non seulement la vitesse et la précision augmenteront, mais la taille, le poids et le volume de l'équipement continueront de diminuer. Si la numérisation LiDAR basée sur des applications dépasse le cadre de cet article, les avancées technologiques généralistes, qui ne sont pas plus grandes qu'un smartphone ou une tablette, constituent l'avenir.
Associée à la promesse que l'informatique quantique offre — le premier ordinateur quantique universel au monde avec plus de 1 000 qubits devrait être déployé par IBM dans le courant de l'année — la nouvelle frontière devrait être repoussée bien au-delà du compromis entre vitesse et précision dans les décennies à venir.
Mais pour l'instant, Hybrid Reality Capture est une avancée technologique dont le secteur de la numérisation laser 3D commence à peine à tirer parti. Le compromis entre vitesse et précision, qui a longtemps été le principal point sensible d'une variété de disciplines à travers le temps, représente un défi de plus en plus important pour la recherche d'une solution sur le point d'être résolue. Le célèbre écrivain britannique de science-fiction Arthur C. Clarke est peut-être connu pour son observation souvent citée selon laquelle « toute technologie suffisamment avancée est indiscernable de la magie ».
Toutefois, bien qu'elle soit vraie, la citation de Clarke ne dit pas à quel point la magie peut être passionnante, si vous êtes l'un des visionnaires qui contribuent à donner vie à cette magie.
À propos de l'auteur
Oliver BürklerOliver Bürkler est directeur de la numérisation laser chez FARO Technologies, Inc. Il est titulaire d'un master en ingénierie de précision et en administration et ingénierie des affaires de l'université de sciences appliquées de Munich, en Allemagne. En tant que membre de l'équipe de chefs de produit du scanner laser 3D de FARO, M. Bürkler se concentre sur le développement du matériel de documentation 3D de FARO et sur les nouvelles innovations associées.
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