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Inteligência Artificial gera hologramas em tempo real

por Redação 360 | 15/03/2021

Os pesquisadores estão usando deep learning para acelerar as holografias, permitindo sua criação em tempo real

Um estudo do Massachusetts Institute of Technology (MIT), nos EUA, está contribuindo para que hologramas em tempo real sejam possíveis. Esta tecnologia que já existe há 60 anos está sendo readaptada para o mundo digital, e pode contribuir consideravelmente para um uso menos prejudicial dos equipamentos de RA.

Recentemente, soube-se que a Apple planeja lançar headsets e óculos de RA até 2030, por exemplo. No entanto, ainda falta um longo caminho para que equipamentos como esses substituam TVs e computadores.

Um dos motivos principais é seu uso seguro, que ainda não é plenamente possível. Isto é, apesar de estarem na moda antes mesmo de se produzi-los em série, os dispositivos de realidade virtual podem nos deixar doentes. Náuseas e cansaço ocular podem acontecer, pelo fato de que o usuário tem a ilusão de uma visão em 3D. Contudo, na realidade ele está olhando em uma distância fixa para uma tela 2D. E justamente os hologramas podem ajudar a resolver este problema.

Hologramas oferecem uma perspectiva dinâmica baseada na posição do espectador. Essa dinâmica permite que o olho humano ajuste a profundidade focal entre figura e fundo, o que na visão 2D não acontece, pois nela só temos a visão de um plano. Dessa maneira, hologramas podem proporcionar uma representação bastante fiel do mundo em três dimensões, fazendo com que a visão reaja assim como ela reage ao mundo real, ajustando o foco de acordo com a perspectiva.

A missão por um 3D melhor

Pesquisadores sempre buscaram diminuir o tempo necessário para se produzir um holograma fiel. Tradicionalmente, foram precisos supercomputadores para simular eventos físicos, que ainda por cima só produziam efeitos não tão realistas.

Entretanto, descobriu-se uma nova maneira de produzir hologramas quase instantaneamente, inclusive em laptops. O estudo é realizado no MIT e liderado pelo pesquisador Liang Shi.

Uma fotografia típica, produzida a partir de uma lente, codifica o brilho de cada onda luminosa, para então reproduzir em uma imagem a cores – que, no entanto, é plana.

Em contrapartida, um holograma codifica, além do brilho, a fase de cada onda. Desse modo, é possível reproduzir uma versão mais fiel da imagem, levando em conta a perspectiva e a profundidade.

Uma foto poderia, por exemplo, reproduzir um quadro impressionista de Monet levando em conta sua paleta de cores com uma certa fidelidade. Já o holograma pode trazer à tona, mais fielmente, aspectos como as pinceladas e a textura do quadro, tão caras à estética impressionista. Mas apesar de ser uma ideia atraente, hologramas como esse ainda são difíceis de fazer e ser reproduzidos.

Buscando soluções: dos raios laser à IA

Em meados do século XX, os primeiros hologramas eram estáticos, sendo produzidos por meio de raios laser. Ainda que fosse trabalhoso produzi-los, o fato de torná-los reais já foi uma grande conquista. E graças a estas primeiras conquistas, com o tempo foi possível superar alguns desafios nessa área, até chegar no que temos hoje.

A princípio, a ideia é simular o sistema óptico humano. Mas o processo para isso é um trabalho além do que os computadores podem realizar. Liang Shi exemplifica: “Cada ponto de uma cena tem uma profundidade diferente, você (o computador) não pode aplicar as mesmas operações para todos eles.”

A solução que Shi encontrou foi deixar o computador aprender física por si mesmo. Por isso, ele tem usado o deep learning (“aprendizagem profunda”) para acelerar as holografias, permitindo sua criação em tempo real.

Demonstração de foco frontal (esquerda) e posterior (direita) de holograma
Demonstração de foco frontal (esquerda) e posterior (direita). Créditos: Liang Shi, Wojciech Matusik.

Hologramas podem ser realidade comercial em 10 anos

“As pessoas antes pensavam que, com os hardwares comuns existentes, seria impossível realizar holografias 3D em tempo real,” afirma Shi. Ele ainda ressalta o paradoxo entre a expectativa do mercado e o tempo necessário para as pesquisas: “É dito com frequência que as telas holográficas disponíveis comercialmente serão factíveis em 10 anos, mas isso é dito há décadas.”

A nova abordagem utilizada por Shi em suas pesquisas, chamada holografia tensorial, é o que o faz acreditar que essa expectativa de 10 anos finalmente possa se tornar real. O avanço poderia provocar um boom da holografia em áreas como a Realidade Virtual e impressões 3D.

Há ainda outros nomes envolvidos na pesquisa, além de Liang Shi, como por exemplo o orientador e co-autor Wojciech Matusik. Além disso, inclui como co-autores nomes como Beichen Li, membro do mesmo instituto, e também antigos membros, como Changil Kim (agora trabalhando para o Facebook) e Petr Kellnhofer (atualmente na Universidade de Stanford).

Fonte: Phys.org

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