Negli ultimi mesi, le discussioni sull'Intelligenza Artificiale sembrano essere ovunque. Uno dei motivi principali per cui la IA ha attirato così tanta attenzione negli ultimi tempi è che, secondo alcune misure, aziende come OpenAI (creatori di ChatGPT) e altre sono sul punto di risolvere, o almeno mitigare notevolmente, ciò che è noto nell'ambito della scienza computazionale, biologica e meccanica, come il compromesso velocità-precisione, o SAT.
L'intelligenza artificiale moderna è ora abbastanza veloce e precisa (sebbene ancora lontana dall'essere perfetta) da riuscire ad approssimare la conversazione naturale con velocità e precisione, imitando gli scambi umani con la velocità di recupero dei dati di un computer. Questo stesso atto di equilibrio tra velocità e precisione si manifesta nella scansione laser 3D e nelle sue derive correlate come la fotografia panoramica a 360 ° e la fotogrammetria.
Nella realtà 3D tradizionale, l'acquisizione di scansioni ad alta precisione può richiedere minuti, mentre l'elaborazione delle informazioni e la registrazione dei dati della nuvola di punti possono richiedere molto più tempo. Precisione a scapito della velocità. Che può comportare una potenziale perdita di affari per qualsiasi azienda che desidera completare scansioni di grandi volumi. Una telecamera panoramica, tuttavia, può catturare un'immagine con grande velocità, ma i dati corrispondenti sono molto meno dettagliati di una nuvola di punti 3D. Velocità a scapito della precisione.
Ma se la ricerca sulla IA suggerisce che la fine del compromesso velocità-precisione si avvicina, qual è il prossimo domino digitale che cadrà? Non abituato a essere lasciato in secondo piano, il settore della scansione laser 3D, che include visualizzazioni 3D per l'architettura, l'ingegneria, l'edilizia, le operazioni e la manutenzione e le applicazioni di pianificazione della sicurezza pubblica prima degli incidenti, è destinato a conquistare la vittoria anche in questo caso.
Un mondo in attesa di essere scansionato
Oggi, chi si occupa di documentazione as-built è anche alla continua ricerca di modi più rapidi, migliori e semplici per portare a termine il lavoro. L'obiettivo è semplificare le attività e snellire i flussi di lavoro, senza sacrificare la qualità per la velocità e la velocità per la qualità.
Perché stanno cercando questo "Santo Graal" di velocità e precisione? Perché l'intero settore dei servizi di misurazione professionale ha molto lavoro da fare. E sono in gioco molto tempo, denaro e risorse umane e tecnologiche se i modelli BIM non sono precisi o se le velocità di acquisizione ed elaborazione delle immagini sono troppo lente. In tutto il mondo, collettivamente, il settore sta scansionando l'interno e l'esterno di grandi strutture; sta mappando e misurando impianti industriali come le centrali elettriche, assistendo la polizia e le forze dell'ordine nella pianificazione pre-incidente, sta aiutando gli appaltatori specializzati e gli appaltatori generali nei loro progetti di ingegneria e sta fornendo ai gestori/proprietari delle strutture le informazioni sulla gestione degli edifici in tempo reale di cui hanno bisogno per monitorare le operazioni di costruzione e per snellire ed eliminare eventuali inefficienze scoperte.
Come era prevedibile, la ricerca di una soluzione al compromesso velocità-precisione ha preso due strade distinte: prodotti di scansione mobile e scanner laser 3D statici montati su treppiede.
Ma invece di porre veramente fine alla "battaglia" SAT, lo sviluppo ha causato la creazione di due sfere di influenza in competizione. Studi ripetuti come quello condotto dall'Università di Cambridge, che comprendeva un FARO Focus Laser Scanner, e condiviso alla 2021 European Conference on Computing in Construction sull'isola di Rodi, in Grecia, confermano che la scansione mobile, pur essendo veloce, non è precisa come quella statica.
Una sezione della conclusione del documento recita:
"Il nostro esperimento ha dimostrato che la densità dei bersagli scansionati misurata in punti al secondo diminuisce esponenzialmente insieme alla crescente distanza dal bersaglio e che gli scanner mobili superano i dispositivi di mappatura statica da questo punto di vista. La tendenza è opposta quando si tratta di precisione. Lo scanner statico produce scansioni almeno 20 volte meno sgranate di quelle dei dispositivi mobili. Mentre le specifiche di accuratezza per casi d'uso come i rilievi edilizi misurati, i rilievi topografici e l'allestimento a bassa precisione sono soddisfatte da tutti i dispositivi quasi nell'intera gamma fino a 40 metri, i casi d'uso più impegnativi come i rilievi ingegneristici potevano essere soddisfatti solo dallo scanner statico".
Hybrid computing 2.0
Se gli esseri umani e i computer erano considerati "ibridi" negli anni '60 alla NASA (i "computer" umani furono assunti per elaborare dati critici sui lanci e sui rientri, in parte perché il mainframe dell'agenzia spaziale, IBM 7090, pur essendo più veloce degli esseri umani, non era preciso come i loro geni), per l'acquisizione della realtà 3D l'ibrido sta per significare l'unione di due tipi di formati digitali, unendo le migliori qualità della scansione mobile con le migliori qualità dell'acquisizione della realtà statica.
Questa unione si concretizzerà in una nuova tecnologia e in un termine in attesa di brevetto. Con questa tecnologia ibrida, un'unione algoritmica dei dati contenuti in un'immagine panoramica, combinata con una nuvola di punti 3D statica, una scansione laser 3D a bassa risoluzione viene arricchita con i dati acquisiti da una telecamera a 360°. Il risultato è che per la prima volta la velocità e la precisione non vengono più sacrificate l'una per l'altra.
L'ibridazione della scansione mobile e della scansione statica, con una perdita minima in termini di precisione e velocità, è il prossimo passo nelle soluzioni di scansione 3D. Considera le implicazioni di una tecnologia fino al 50% più rapida rispetto ai tradizionali flussi di lavoro di scansione laser. E che offre la migliore combinazione di produttività in loco, precisione prevedibile e chiarezza visiva all'avanguardia, a un prezzo altamente accessibile.
I vantaggi di una tale fusione dovrebbero essere chiari:
- Una scansione di precisione ridotta, progettata per essere significativamente più veloce delle scansioni tradizionali.
- Immagini a 360° che arricchiscono i set di dati meno densi per garantire il completamento del progetto con flussi di lavoro accelerati.
- Il risparmio di intere giornate alla settimana, consentendo l'esecuzione di scansioni aggiuntive che probabilmente non sarebbero state eseguite senza l'aggiunta di velocità e risparmio di tempo, garantendo progetti più completi ed esaurienti.
- Immagini colorate che consentono agli utenti di vedere più chiaramente i bordi e gli angoli degli oggetti e di identificare le geometrie definite con maggiore facilità, portando a una migliore analisi ed esecuzione in altri software.
Mentre le innovazioni tecnologiche che hanno portato il settore della scansione laser 3D al punto in cui si trova oggi sono di natura evolutiva, i primi dispositivi di scansione laser sono stati sviluppati negli anni '60 e utilizzavano luci, telecamere e proiettori per scansionare gli oggetti, ma richiedevano molto tempo ed erano soggetti a errori, la fusione di dati di scansione statici e immagini mobili a 360° senza perdita di velocità e precisione è rivoluzionaria.
Una soluzione di acquisizione della realtà fino al 50% più veloce rispetto alla scansione tradizionale, senza praticamente alcuna perdita di qualità dei dati, significa che i settori che si affidano alla scansione su larga scala, dall'architettura, all'ingegneria, all'edilizia, alle operazioni e alla manutenzione, fino alla sicurezza pubblica, disporranno ora di un modo rapido, accurato e affidabile per acquisire migliaia di scansioni e utilizzare quei dati per guidare i risultati aziendali o ottenere risultati situazionali, come la scansione rapida dei punti di ingresso e di uscita di un grande edificio o la localizzazione degli ostacoli per l'accesso. Considerando che nel mondo ci sono circa 100 miliardi di edifici e che una percentuale considerevole di questo numero comprende costruzioni su larga scala, l'opportunità di accelerare la conversione del mondo fisico in quello digitale non è mai stata così grande.
È come se a un computer umano della NASA fosse stato dato accesso a Frontier, attualmente il computer più veloce del mondo, con la totale certezza che il suo quintilione di operazioni in virgola mobile al secondo fosse accurato al 100%.
Nuove frontiere
Che si tratti della frontiera fisica, di quella biologica, di quella meccanica o di quella computazionale/digitale, i cui limiti sono superati dai computer più veloci e dagli algoritmi sempre più intelligenti di oggi, ciò che è stato vero fin da quando le prime città emersero dalla Mezzaluna Fertile del Mediterraneo orientale, migliaia di anni fa, rimane vero anche oggi. Finché gli esseri umani popoleranno questo mondo, verranno costruite strutture grandi e complesse, che richiedono un assemblaggio rapido e preciso e una supervisione del progetto a lungo termine. E per la sicurezza pubblica, la necessità di mitigare gli scenari peggiori prima che si verifichino sarà sempre presente.
Con questi due dati di fatto, la scansione laser 3D continuerà a progredire. Non aumenteranno solo la velocità e la precisione, ma anche le dimensioni, il peso e l'ingombro delle apparecchiature continueranno a diminuire. Sebbene la scansione LiDAR basata su app sia al di là del campo di applicazione di questo articolo, i progressi della tecnologia generalista, non più grande di uno smartphone o di un tablet, sono il futuro.
In combinazione con la promessa che offre l'informatica quantistica, il primo computer quantistico universale al mondo con più di 1.000 qubit sarà lanciato da IBM nel corso di quest'anno, è probabile che la nuova frontiera si spinga ben oltre il compromesso velocità-precisione nei decenni a venire.
Ma per ora, Hybrid Reality Capture è la svolta tecnologica sui cui il settore della scansione laser 3D sta appena iniziando a capitalizzare. Il compromesso velocità-precisione, a lungo il punto dolente essenziale per una varietà di discipline nel tempo, è sempre più una sfida alla ricerca di una soluzione che sta per essere trovata. L'acclamato scrittore britannico di fantascienza Arthur C. Clarke è noto per la sua osservazione spesso citata che: "Qualsiasi tecnologia sufficientemente avanzata è indistinguibile dalla magia".
Ma, pur essendo vera, la citazione di Clarke non dice nulla di quanto possa essere emozionante la magia, se si è uno dei visionari che aiutano a dare vita a questa magia.
Informazioni sull'autore:
Oliver BürklerOliver Bürkler è Director of Laser Scanning, FARO Technologies, Inc. Ha conseguito il master in ingegneria di precisione e amministrazione aziendale e ingegneria presso l'Università di Scienze Applicate di Monaco, in Germania. Come parte del team di product manager degli scanner laser 3D di FARO, Bürkler si concentra sullo sviluppo dell'hardware di documentazione 3D di FAROe sulle relative innovazioni.
Sei entusiasta di questa nuova tecnologia e dei vantaggi che può apportare a te e ai tuoi flussi di lavoro?