Appareil invisible

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Si vous téléchargez de la musique en ligne, vous pouvez obtenir des informations d'accompagnement intégrées dans le fichier numérique qui pourraient vous indiquer le nom de la chanson, son genre, les artistes en vedette sur une piste donnée, le compositeur et le producteur. De même, si vous téléchargez une photo numérique, vous pouvez obtenir des informations pouvant inclure l'heure, la date et le lieu où la photo a été prise. Cela a conduit Mustafa Doga Dogan à se demander si les ingénieurs pouvaient faire quelque chose de similaire pour les objets physiques. "De cette façon", songea-t-il, "nous pourrions nous informer plus rapidement et de manière plus fiable en nous promenant dans un magasin, un musée ou une bibliothèque".

L'idée, au début, était un peu abstraite pour Dogan, doctorant en 4e année au département de génie électrique et d'informatique du MIT. Mais sa pensée s'est solidifiée à la fin de 2020 lorsqu'il a entendu parler d'un nouveau modèle de smartphone avec une caméra qui utilise la gamme infrarouge (IR) du spectre électromagnétique que l'œil nu ne peut pas percevoir. De plus, la lumière infrarouge a une capacité unique à voir à travers certains matériaux opaques à la lumière visible. Il est venu à l'esprit de Dogan que cette fonctionnalité, en particulier, pourrait être utile.

Le concept qu'il a depuis mis au point - tout en travaillant avec des collègues du laboratoire d'informatique et d'intelligence artificielle du MIT (CSAIL) et un chercheur scientifique de Facebook - s'appelle InfraredTags. Au lieu des codes-barres standard apposés sur les produits, qui peuvent être retirés ou détachés ou devenir autrement illisibles au fil du temps, ces étiquettes sont discrètes (du fait qu'elles sont invisibles) et beaucoup plus durables, étant donné qu'elles sont intégrées à l'intérieur d'objets fabriqués sur des imprimantes 3D standard.

L'année dernière, Dogan a passé quelques mois à essayer de trouver une variété appropriée de plastique que la lumière infrarouge peut traverser. Il devrait se présenter sous la forme d'une bobine de filament spécialement conçue pour les imprimantes 3D. Après une recherche approfondie, il est tombé sur des filaments plastiques personnalisés fabriqués par une petite entreprise allemande qui semblaient prometteurs. Il a ensuite utilisé un spectrophotomètre dans un laboratoire de science des matériaux du MIT pour analyser un échantillon, où il a découvert qu'il était opaque à la lumière visible mais transparent ou translucide à la lumière infrarouge - exactement les propriétés qu'il recherchait.

L'étape suivante consistait à expérimenter des techniques de fabrication d'étiquettes sur une imprimante. Une option consistait à produire le code en creusant de minuscules entrefers - des proxys pour les zéros et les uns - dans une couche de plastique. Une autre option, en supposant qu'une imprimante disponible puisse le gérer, serait d'utiliser deux types de plastique, l'un qui transmet la lumière infrarouge et l'autre - sur lequel le code est inscrit - qui est opaque. L'approche à double matériau est préférable, lorsque cela est possible, car elle peut fournir un contraste plus clair et pourrait donc être plus facilement lue avec une caméra infrarouge.

Les étiquettes elles-mêmes pourraient consister en des codes-barres familiers, qui présentent des informations dans un format linéaire et unidimensionnel. Les options bidimensionnelles - telles que les codes QR carrés (couramment utilisés, par exemple, sur les étiquettes de retour) et les marqueurs dits ArUco (fiducial) - peuvent potentiellement regrouper plus d'informations dans la même zone. L'équipe du MIT a développé une "interface utilisateur" logicielle qui spécifie exactement à quoi la balise doit ressembler et où elle doit apparaître dans un objet particulier. Plusieurs balises peuvent être placées dans le même objet, en fait, ce qui facilite l'accès aux informations dans le cas où les vues sous certains angles sont obstruées.

"InfraredTags est une approche vraiment intelligente, utile et accessible pour intégrer des informations dans des objets", commente Fraser Anderson, chercheur principal principal au Autodesk Technology Centre à Toronto, en Ontario. "Je peux facilement imaginer un avenir où vous pouvez pointer une caméra standard vers n'importe quel objet et cela vous donnerait des informations sur cet objet - où il a été fabriqué, les matériaux utilisés ou les instructions de réparation - et vous n'auriez même pas à rechercher un code-barres. "

Dogan et ses collaborateurs ont créé plusieurs prototypes dans ce sens, notamment des tasses avec des codes à barres gravés à l'intérieur des parois du conteneur, sous une coque en plastique de 1 millimètre, lisible par des caméras infrarouges. Ils ont également fabriqué un prototype de routeur Wi-Fi avec des balises invisibles qui révèlent le nom ou le mot de passe du réseau, selon la perspective à partir de laquelle il est vu. Ils ont créé une manette de jeu vidéo bon marché, en forme de roue, qui est complètement passive, sans aucun composant électronique. Il a juste un code-barres (marqueur ArUco) à l'intérieur. Un joueur tourne simplement la roue, dans le sens des aiguilles d'une montre ou dans le sens inverse des aiguilles d'une montre, et une caméra infrarouge peu coûteuse (20 $) peut alors déterminer son orientation dans l'espace.

À l'avenir, si des balises comme celles-ci se généralisent, les gens pourraient utiliser leur téléphone portable pour allumer et éteindre les lumières, contrôler le volume d'un haut-parleur ou réguler la température sur un thermostat. Dogan et ses collègues étudient la possibilité d'ajouter des caméras infrarouges aux casques de réalité augmentée. Il s'imagine se promener un jour dans un supermarché, porter de tels casques et obtenir instantanément des informations sur les produits qui l'entourent - combien de calories contient une portion individuelle et quelles sont les recettes pour la préparer ?

Kaan Akşit, professeur agrégé d'informatique à l'University College London, voit un grand potentiel pour cette technologie. "L'industrie de l'étiquetage et de l'étiquetage représente une grande partie de notre vie quotidienne", déclare Akşit. "Tout ce que nous achetons dans les épiceries jusqu'aux pièces à remplacer dans nos appareils (par exemple, les batteries, les circuits, les ordinateurs, les pièces automobiles) doit être identifié et suivi correctement. Le travail de Doga résout ces problèmes en fournissant un système d'étiquetage invisible qui est principalement protégé contre les sables du temps. " Et alors que des notions futuristes comme le métaverse deviennent une partie de notre réalité, ajoute Akşit, "le mécanisme de marquage et d'étiquetage de Doga peut nous aider à apporter une copie numérique des éléments avec nous lorsque nous explorons des environnements virtuels en trois dimensions".

L'article, "InfraredTags : Embedding Invisible AR Markers and Barcodes into Objects Using Low-Cost Infrared-Based 3D Printing and Imaging Tools", est présenté à la conférence ACM CHI sur les facteurs humains dans les systèmes informatiques, à la Nouvelle-Orléans ce printemps, et sera publié dans les actes de la conférence.

Les coauteurs de Dogan sur cet article sont Ahmad Taka, Michael Lu, Yunyi Zhu, Akshat Kumar et Stefanie Mueller du MIT CSAIL ; et Aakar Gupta de Facebook Reality Labs à Redmond, Washington.

Ce travail a été soutenu par une bourse de recherche de la Fondation Alfred P. Sloan. Dynamsoft Corp. a fourni une licence de logiciel libre qui a facilité cette recherche.

Une équipe de scientifiques du MIT et de Facebook a créé un nouveau système de marquage d'objets appelé InfraredTags, rapporte Charlotte Hu pour Popular Science. "InfraredTags utilise des codes-barres et des codes QR basés sur la lumière infrarouge qui sont intégrés de manière permanente dans le corps des objets imprimés en 3D", rapporte Hu.

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