Cuando los drones convierten la realidad virtual en real

La relación de los seres humanos con los datos es cada vez más real. Investigadores del Human Media Lab de la Queen's University en Kensington (Canadá) proponen un sistema llamado BitDrones que permite a los usuarios explorar la información virtual en 3D gracias a la interacción con pequeños drones que flotan en el aire. 

El profesor Roel Vertegaal y un equipo de estudiantes han presentado esta propuesta (PDF) en el Simposio ACM de Software de Interfaz de Usuario y Tecnología en Charlotte, Carolina del Norte (EEUU). El origen de este sistema en concreto es sorprendentemente prosaico, tal y como comenta el propio Vertegaal a EL ESPAÑOL: "A uno de mis estudiantes le gusta construir drones y yo quería trabajar en materia programable que no se cayera". Es decir, que se sostuviera en el aire.

El investigador español Juan Pablo Carrascal también ha participado en el desarrollo del sistema. Cuenta a este diario que "el proyecto está basado en el concepto de materia programable, es decir, poder controlar los átomos de la misma manera en que se puede controlar la información digital".

El término materia programable fue utilizado por primera vez en 1991 por dos científicos del MIT, Tommaso Toffoli y Norman Margolus, al referirse a un grupo de minúsculas partículas que cooperan entre sí al interactuar con la vecina más cercana.

El experimento es todo un paso hacia la creación de materia programable generada por una nube de pequeños drones cuadrirrotores o nano-quadricópteros. Los autores plantean que este avance supera limitaciones de otras tecnologías orientadas a este mismo fin, como el proyecto Claytronics (Universidad Carnegie Mellon, 2002) y sus minúsculas partículas inteligentes o "cátomos": éstos no son capaces de flotar en el aire.

Una antigua meta

El proyecto BitDrones menciona el trabajo del pionero y visionario Ivan Sutherland, quien ya en 1965 preveía en su famoso artículo Ultimate display (publicado en la revista Proceedings of IFIP Congress, PDF) una interfaz como una sala en la que un equipo informático controla la existencia de la materia. "Este concepto ha sido más recientemente trabajado desde diversas perspectivas, como las Interfaces Orgánicas (OUIs) que desarrollamos aquí en el Human Media Lab, los Radical Atoms del MIT y otros proyectos con enjambres de robots", comenta Juan Pablo Carrascal.

"BitDrones convierte en algo cercano a la realidad la materia voladora programable, tal como aparece en la película de Disney Big Hero 6", afirma Vertegaal, que añade: "Es un primer paso hacia lo que permitirá a las personas interactuar con objetos virtuales en 3D de igual forma a como lo hace con objetos físicos reales". Carrascal añade que el aporte de BitDrones es "avanzar hacia la materia programable levitante". "Así se limitaría su dependencia de cualquier soporte estructural y se maximizaría su movilidad", apunta.

Entre las muchas aplicaciones posibles de este prototipo se encuentra la representación de modelos 3D en el aire como imágenes médicas o modelos moleculares, e incluso la visualización física de información digital, todo en el aire. Eso sin mencionar el potencial que encierra para la creación de juegos y la telepresencia.

En realidad, las posibilidades son tantas como la realidad virtual puede ofrecer, afirma Vertegaal: "Una silla generada en este tipo de sistema debería ser lo suficientemente buena como para poder sentarse en ella". ¿Somos capaces de imaginarnos una silla flotante? 

Videoconferencia sin manos, algo posible. HML Queen's U.

Los investigadores han creado tres tipos de BitDrones: los PixelDrones están equipados con una luz LED y una pequeña consola con botones; los ShapeDrones van encerrados en un cubo de malla muy ligero y sirven como bloques de construcción para modelos 3D complejos, como si fueran píxeles volumétricos o vóxeles; por último, los DisplayDrones van equipados con una pantalla táctil flexible, una cámara de vídeo frontal y la placa de un smartphone Android.

Estos tres tipos de BitDrone están equipados con unos marcadores reflectantes, lo que permite controlar su vuelo en tiempo real gracias a la tecnología de seguimiento con cámaras. El sistema también registra el movimiento de la mano del usuario, lo que permite a los usuarios manipular los pequeños drones en el espacio.

"A todo esto lo llamamos una interfaz de realidad real en lugar de virtual, y es lo que le distingue de tecnologías como HoloLens de Microsoft y Oculus Rift: en realidad se pueden ver estos vóxeles sin necesidad de gafas especiales y auriculares, y también es posible tocarlos", comenta Vertegaal.

Construcciones flotantes en 3D, una forma de representar la 'materia programable'. HML Queen's U.

En un vídeo, Vertegaal y su equipo describen una serie de posibles aplicaciones de esta tecnología. En un ejemplo, los usuarios pueden explorar físicamente una carpeta de archivos al tocar un PixelDrone asociado a dicha carpeta. Al abrirse, otros PixelDrones muestran su contenido mientras vuelan en círculo debajo del primer dron. Los archivos pueden ser consultados mientras se desliza esta especie de rueda de drones hacia la izquierda o hacia la derecha.

Los usuarios también serán capaces de manipular ShapeDrones en el aire como si fueran bloques de construcción para generar modelos 3D en tiempo real. De hecho, en la prueba se puede ver cómo los investigadores imitan el gesto de ampliar o reducir el tamaño de un espacio al unir o separar dos drones mientras vuelan.

Por último, se muestra una videoconferencia por Skype en la pantalla de un DisplayDrone. Este pequeño dron es capaz de rastrear automáticamente todos los movimientos de la cabeza del usuario remoto, de tal modo que puede perseguirlo mientras se mantiene la conversación.

Turbulencias

Los investigadores reconocen que el sistema actualmente sólo es capaz de manejar unas decenas de drones relativamente grandes, de unos ocho centímetros de diámetro y seis centímetros de alto. Uno de los problemas con los que se encontraron con este experimento han sido las turbulencias que generan las aspas de los drones.

No obstante, ya trabajan en ampliar su sistema para dar soporte a miles de estos robots. "Cuando los drones son más pequeños, las turbulencias se convierten en un problema menor", recuerda Vertegaal. Estos futuros ingenios voladores medirán como mucho 1,2 centímetros de diámetro, lo que permitirá que las estructuras generadas programables sean más fluidas y tengan mayor resolución.

"Otro problema es colocar estos pequeños drones uno justo encima del otro", afirma el científico, que concluye: "Algunas de estas dificultades pueden ser resueltas si los drones, literalmente, se pegan entre sí con imanes".

Por su parte, Carrascal comenta que si se consigue en un futuro desarrollar materia programable levitante "se podrían crear no sólo estructuras dispersas como las logradas con BitDrones, sino generar, al vuelo, cualquier tipo de objeto material, de la misma forma que se hace de manera virtual con software de 3D". "Falta aún mucho para esto, pero confiamos en que éste sea un primer paso", afirma.

Los drones reaccionan y 'obedecen' al hombre mientras flotan. HML Queen's U.