Per capire cosa StructCode si tratta, dice Mustafa Doğa Doğan, di pensare a Superman.
Non la versione “più veloce di un proiettile” e “più potente di una locomotiva”, ma un Superman, o una Superdonna, che vede il mondo in modo diverso dai comuni mortali: qualcuno che può guardarsi intorno in una stanza e raccogliere tutti i tipi di informazioni sulla vita quotidiana. oggetti che non sono evidenti alle persone con facoltà meno penetranti.
StructCode è nato da uno sforzo chiamato InfraredTags. Credito immagine: MIT
Questa, in poche parole, è “l’idea di alto livello dietro StructCode”, spiega Doğan, dottorando in ingegneria elettrica e informatica al MIT e affiliato al MIT Computer Science and Artificial Intelligence Laboratory (CSAIL).
“L’obiettivo è cambiare il modo in cui interagiamo con gli oggetti” – per rendere tali interazioni più significative e cariche di significato – “incorporando informazioni negli oggetti in modi facilmente accessibili”.
StructCode è nato da uno sforzo chiamato Tag a infrarossiche Doğan e altri colleghi hanno introdotto nel 2022. Quel lavoro e il progetto attuale sono stati svolti nel laboratorio della professoressa associata del MIT Stefanie Mueller, consulente di Doğan, che ha preso parte a entrambi i progetti.
Nell’approccio dello scorso anno, i tag “invisibili” – che possono essere visti solo con telecamere in grado di rilevare la luce infrarossa – rivelavano informazioni su oggetti fisici. Lo svantaggio era che molte fotocamere non riuscivano a percepire la luce infrarossa.
Inoltre, il metodo per fabbricare questi oggetti e fissare le etichette sulle loro superfici si basava sulle stampanti 3D, che tendono ad essere molto lente e spesso possono realizzare solo piccoli oggetti.
StructCode, almeno nella sua versione originale, si basa su oggetti prodotti con tecniche di taglio laser che possono essere fabbricati in pochi minuti, anziché nelle ore che potrebbero richiedere una stampante 3D. Da questi oggetti si possono estrarre informazioni, inoltre, con le fotocamere RGB che si trovano comunemente negli smartphone; non è richiesta la capacità di operare nella gamma degli infrarossi dello spettro.
Nelle prime dimostrazioni dell’idea, il team guidato dal MIT ha deciso di costruire i propri oggetti in legno, realizzando pezzi come mobili, cornici, vasi di fiori o giocattoli che ben si adattano alla fabbricazione con taglio laser.
Una questione chiave da risolvere era questa: come è possibile archiviare le informazioni in modo discreto e duraturo, rispetto ai codici a barre e ai codici QR applicati esternamente, senza compromettere l’integrità strutturale di un oggetto?
La soluzione che il team ha trovato, per ora, è quella di fare affidamento sui giunti, che sono onnipresenti negli oggetti in legno costituiti da più di un componente.
Forse la più familiare è l’articolazione a dita, che ha una sorta di disegno a zigzag in cui due pezzi di legno si uniscono ad angolo retto in modo tale che ogni “dito” sporgente lungo la giuntura del primo pezzo si inserisca in uno “spazio” corrispondente nella giuntura del primo pezzo. secondo pezzo e, analogamente, ogni spazio nella giuntura del primo pezzo viene riempito con un dito del secondo.
“I giunti hanno queste caratteristiche ripetitive, che sono come pezzi che si ripetono”, afferma Dogan.
Per creare un codice, i ricercatori variano leggermente la lunghezza degli spazi o delle dita. A una lunghezza di dimensione standard viene assegnato un 1. A una lunghezza leggermente più corta viene assegnato uno 0, mentre a una lunghezza leggermente più lunga viene assegnato un 2. Lo schema di codifica si basa sulla sequenza di questi numeri, o bit, che possono essere osservati lungo un giunto . Per ogni stringa di quattro bit ci sono 81 (34) possibili variazioni.
Il team ha anche dimostrato come codificare i messaggi nelle “cerniere viventi”, una sorta di giunto realizzato prendendo un pezzo di materiale piatto e rigido e rendendolo pieghevole tagliando una serie di linee verticali parallele.
Come con le articolazioni delle dita, la distanza tra queste linee può essere variata: 1 è la lunghezza standard, 0 è una lunghezza leggermente inferiore e 2 è leggermente più lunga. E in questo modo è possibile assemblare un codice da un oggetto che contiene una cerniera vivente.
L’idea è descritta in un articolo: “StructCode: sfruttare gli artefatti di fabbricazione per archiviare dati in oggetti tagliati al laser”, presentato questo mese al Simposio ACM sulla fabbricazione computazionale del 2023 a New York City.
Doğan, il primo autore dell’articolo, è affiancato da Mueller e quattro coautori: la recente ex studentessa del MIT Grace Tang ’23, MNG ’23; Richard Qi, studente universitario del MIT; Vivian Hsinyueh Chan, studentessa laureata dell’Università della California a Berkeley; e il professore assistente della Cornell University Thijs Roumen.
“Nel campo dei materiali e del design, c’è spesso la tendenza ad associare novità e innovazione a materiali o tecniche di produzione completamente nuovi”, osserva Elvin Karana, professore di innovazione e design dei materiali presso l’Università di Tecnologia di Delft.
Una delle cose che impressiona maggiormente Karana di StructCode è che fornisce un nuovo mezzo per archiviare dati “applicando una tecnica comunemente usata come il taglio laser e un materiale onnipresente come il legno”.
L’idea di StructCode, aggiunge Ellen Yi-Luen Do, scienziata informatica dell’Università del Colorado, “è” semplice, elegante e assolutamente sensata. È come avere la Stele di Rosetta che aiuta a decifrare i geroglifici egiziani.”
Patrick Baudisch, informatico presso l’Istituto Hasso Plattner in Germania, vede StructCode come “un grande passo avanti per la fabbricazione personale. Prende una funzionalità chiave che oggi viene offerta solo per i beni prodotti in serie e la porta negli oggetti personalizzati”.
Ecco, in breve, come funziona: in primo luogo, un laser cutter, guidato da un modello creato tramite StructCode, fabbrica un oggetto in cui sono state incorporate informazioni codificate.
Dopo aver scaricato un’app StructCode, un utente può decodificare il messaggio nascosto puntando la fotocamera del cellulare verso l’oggetto, che può (aiutato dal software StructCode) rilevare sottili variazioni di lunghezza riscontrate nelle articolazioni rivolte verso l’esterno o nei cardini mobili di un oggetto.
Il processo è ancora più semplice se l’utente è dotato di occhiali per realtà aumentata, afferma Doğan. “In tal caso, non è necessario puntare una telecamera. Le informazioni vengono visualizzate automaticamente.” E questo può dare alle persone più “superpoteri” che i progettisti di StructCode sperano di conferire.
“Non è necessario che l’oggetto contenga molte informazioni”, aggiunge Doğan. “Quanto basta – sotto forma, ad esempio, di URL – per indirizzare le persone verso luoghi in cui possono trovare ciò che hanno bisogno di sapere”.
Gli utenti potrebbero essere indirizzati a un sito web dove possono ottenere informazioni sull’oggetto: come prendersene cura e forse eventualmente come smontarlo e riciclare (o smaltire in modo sicuro) il suo contenuto.
Un vaso da fiori realizzato con cerniere mobili potrebbe informare l’utente, sulla base dei record conservati online, su quando la pianta all’interno del vaso è stata annaffiata l’ultima volta e quando deve essere annaffiata nuovamente.
I bambini che esaminavano un coccodrillo giocattolo potevano, attraverso StructCode, apprendere dettagli scientifici su varie parti dell’anatomia dell’animale. Una cornice realizzata con giunture delle dita modificate da StructCode potrebbe aiutare le persone a scoprire il dipinto all’interno della cornice e la persona (o le persone) che hanno creato l’opera d’arte, magari collegandosi a un video di un artista che parla direttamente di quest’opera.
“Questa tecnica potrebbe aprire la strada a nuove applicazioni, come mostre museali interattive”, afferma Raf Ramakers, scienziato informatico presso l’Università di Hasselt in Belgio.
“Ha il potenziale per ampliare la portata del modo in cui percepiamo e interagiamo con gli oggetti di tutti i giorni” – che è proprio l’obiettivo che motiva il lavoro di Doğan e dei suoi colleghi.
Ma StructCode non è la fine del percorso, per quanto riguarda Doğan e i suoi collaboratori. Lo stesso approccio generale potrebbe essere adattato ad altre tecniche di produzione oltre al taglio laser, e la memorizzazione delle informazioni non deve essere limitata alle giunture degli oggetti in legno.
I dati potrebbero essere rappresentati, ad esempio, nella trama della pelle, all’interno del modello di pezzi intrecciati o lavorati a maglia, o nascosti con altri mezzi all’interno di un’immagine.
Doğan è entusiasta dell’ampiezza delle opzioni disponibili e del fatto che “le loro esplorazioni in questo nuovo regno di possibilità, progettate per rendere gli oggetti e il nostro mondo più interattivi, sono appena iniziate”.
Scritto da Steve Nadis
Da un’altra testata giornalistica. news de www.technology.org
