Media.lab: realidad virtual para el mundo real

El media.lab es un espacio multidisciplinario centrado en la investigación y desarrollo de aplicaciones de computación gráfica, realidad virtual e interacción humano-computadora. El equipo está formado por investigadores, docentes, becarios y estudiantes; y funciona como un área de I+D dentro del instituto PLADEMA perteneciente a la Facultad de Ciencias Exactas.

Simuladores de entrenamiento y realidad virtual

La línea central del grupo se centra en investigar e implementar técnicas innovativas para el diseño de simuladores de entrenamiento; sistemas que permiten capacitar operarios en el uso de máquinas y vehículos a través de una serie de ejercicios, haciendo sentir a los alumnos que se mueven en el mundo real.

Un simulador de entrenamiento permite la repetición de un determinado ejercicio tantas veces como el instructor considere necesario, así como la utilización de la maquinaria en situaciones que no son factibles con el equipo real: operación con fallas del equipo, condiciones meteorológicas extremas, operación en situaciones de presión, etc. Estos desarrollos tienen dos fases principales, una es la de los efectos gráficos de computadora, importantes para que sea impactante sensorialmente y el otro es el modelado numérico, mediante el cual se consigue modelar los comportamientos tal como ocurren en la realidad. 

Esto último es importante, ya que a diferencia de un videojuego no alcanza con parecer, tiene que ser real. Porque sino el operario no se está capacitando, simplemente está jugando. Por ejemplo, en un simulador de embarcación, no es lo mismo que la superficie del agua se mueva con ondas convincentes, que modelar la fluido-dinámica de esa superficie y considerar el oleaje que produce el paso de una embarcación cercana.

Hasta no hace mucho tiempo, este tipo de capacitación estaba restringida a pilotos de aeronaves y eventualmente a prácticos que manejan grandes embarcaciones. Esto se debía a que el costo de un simulador de realidad virtual era extremadamente alto, al punto que sólo existían una o dos instalaciones de este tipo en el país por las que se debió pagar varios millones de dólares. Hoy en día estos simuladores pueden ser completamente desarrollados aquí a una fracción de su costo internacional y a medida de los requerimientos locales.

El grupo lleva un largo camino en este campo, que comenzó en 2001 con el desarrollo de un simulador de radar para la Escuela de Náutica. En aquél trabajo (realizado en conjunto con INVAP) se modeló en tiempo real la visibilidad de topografía y objetos en la escena desde la posición actual de una embarcación. Luego siguieron un simulador de periscopio, uno de instrumentos de pesca, otro para maniobras en buques, otro para un radar de aeronaves, entre otros; sumando casi una docena.

El último proyecto, es un simulador que permite el entrenamiento en la operación de una máquina excavadora hidráulica. Surgió de un pedido explícito de la Secretaría de Empleo, del Ministerio de Trabajo y Seguridad Social de la Nación para ser utilizado en capacitación y formación de operarios. Actualmente el proyecto se encuentra en la fase final de desarrollo y el equipo interactúa con dicho Ministerio, con la Cámara Argentina de la Construcción y la Fundación UOCRA para establecer alcances y mejoras.

El simulador contempla la visual 3D de un entorno de trabajo, recreando la visual que tiene el operario desde la máquina. Como eje central, el sistema recrea un modelo estructural completo de la excavadora, determinando el valor de fuerzas y tensiones a las que está sometido el aparato durante su funcionamiento, calculando por ejemplo desplazamientos, esfuerzos y reacciones existentes en cada uno de los elementos de la estructura.

Dicho modelo tiene en cuenta, el peso propio de la máquina, el tipo de carga, situaciones de carga desfavorable, movimientos en los ejes de operación, fuerza centrífuga, consistencia del terreno, etc. También valida el modelo con valores admisibles de elasticidad, resistencia y estabilidad.

Está previsto que se instalen tres módulos del simulador en una unidad móvil que recorrerá el país capacitando operarios y generando nuevas y mejores posibilidades de empleo.

Tecnología para todos

Muchas de las tecnologías utilizadas en un simulador de entrenamiento pueden ser aplicadas en otras áreas. Por ejemplo, junto al CIDEP (Centro de Investigaciones del Desarrollo Psiconeurológico) ideamos “Simón”, una plataforma de software que permite crear videojuegos aplicados al aprendizaje de niños con autismo; el cual luego fue adaptado y ahora se está utilizando también en ATAD (Asociación Tandilense de Ayuda al Discapacitado). La propuesta se centra en el desarrollo de videojuegos para computadora con una base lúdica que permite su personalización a las capacidades motrices y cognitivas de cada niño, propiciando el aprendizaje de actividades de la vida diaria y motivando la comprensión y asimilación de conocimientos. Para ello, utilizamos tecnologías que permiten control e interacción sin necesidad de tener contacto físico con un controlador de videojuegos tradicional, mediante una interfaz natural de usuario que reconoce gestos, comandos de voz, y objetos e imágenes.

Este mismo concepto de interfaz natural se utilizó también en un sistema de domótica, el cual es capaz de automatizar distintas tareas cotidianas (como encender la TV o atender el teléfono) haciendo la vida más fácil para personas con movilidad reducida. Este sistema se está implantando con éxito en Francia y Noruega, junto a investigadores de institutos de I+D de dichos países.

También en el campo de la inclusión y la accesibilidad, media.lab creó un sistema que brinda soporte para libros “aumentados” para niños hipoacúsicos, una suerte de textos con contenido multimedial utilizando técnicas de Realidad Aumentada. El proyecto se encuentra ya en una fase avanzada y está contemplado editar libros en este formato en conjunto con asociaciones no gubernamentales y entidades nacionales y extranjeras.

Por último, vale destacar el caso de Iñaki, un niño de Olavarría que padece de cuadriparesia espástica, y hoy logra comunicarse en el aula gracias a un sistema diseñado por el equipo utilizando herramientas de software libre.

Así, la tecnología adquiere un rol protagónico como instrumento posibilitador que permite realizar ciertas acciones que se suman y potencian con lo que la persona es capaz de hacer. Un elemento facilitador y no una barrera para la participación.

El último desafío

El último desafío del media.lab es el desarrollo de una C.A.V.E (por sus siglas del inglés computer assisted virtual environment), una instalación que combina software y hardware permitiendo al usuario sentirse totalmente inmerso en un mundo que parece real pero es generado de manera virtual. Esto se logra en una sala con forma de cubo en la que hay proyectores orientados hacia paredes, suelo y techo, visualizando imágenes generadas por computadora, incluyendo estereoscopía.

Si bien este concepto no es nuevo (la primera se creó en EEUU en los años 90), la CAVE desarrollada por el equipo del media.lab es de muchísimo menor costo a las soluciones existentes, siendo la primera del país y una de las pocas de América. La CAVE tendrá aplicaciones importantes en áreas muy diversas; permitiendo por ejemplo emular el recorrido por instalaciones complejas como una plataforma de extracción de petróleo o una central nuclear, o visualizar información tridimensional compleja como la que se genera en prospección petrolera para entender que hay en el subsuelo.

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