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percorso 03/2001

Una nuova dimensione, tra reale e virtuale

Anche se il termine "realtà virtuale" indica una precisa esperienza immersiva in uno scenario digitale, le continue polemiche, i servizi sensazionalistici dei media e gli entusiasti del mezzo digitale, hanno fatto in modo che tutto quello che ha a che fare con un computer assumesse un'aura di "realtà virtuale".
Il vociferare intorno alla RV aveva lo scopo di screditare o promuovere, a seconda di chi ne parlasse, il mezzo informatico come "veleno" dei rapporti sociali e della genuinità della vita reale o, al contrario, come "toccasana" dei problemi del mondo materiale. Il risultato è stato quello di creare, nella coscienza comune, uno stacco netto tra tutto ciò che era normalmente materiale e tutto quello che, invece, usciva dai computer. Unica eccezione, forse, erano le applicazioni aziendali come il cad-cam o i sistemi robotizzati in cui informatica e dinamica materiale entrano in stretto rapporto.
Al tempo di Internet il divario reale/virtuale ha conosciuto una doppia evoluzione: l'enorme sviluppo dei servizi e-mail e world wide web hanno, da un lato, accresciuto la percezione di un nuovo mondo in cui il bit era il supporto unico e primo, e dall'altro, contribuito a legare vita quotidiana a comodità digitali. Un doppio movimento di avvicinamento e allontanamento: la scoperta di una via digitale dell'informazione e della produzione e l'utilizzo sempre più diffuso dei contenuti e dei servizi "virtuali" nella vita di tutti i giorni. Ma come è possibile che in questa lotta non si verifichi l'indebolimento di una delle parti ma, anzi, ci sia un generale beneficio dallo sviluppo di anche solo uno dei due campi in gioco?
Non era possibile continuare con la menzogna di una contrapposizione netta tra ciò che si considera virtuale e ciò che invece siamo abituati a considerare reale. 

La grande "elasticità" del digitale ha fatto pensare che potesse porsi come mezzo parallelo, se non alternativo, alla realtà. In effetti però l'informatica è stata sempre al servizio della vita quotidiana, relegata, per problemi di hardware (letteralmente: ferramenta) a manifestarsi al di là di un pesante schermo, collegato, attraverso incomprensibili sistemi, a chi sa quali diavolerie. L'esperienza del bit ha avuto a che fare per molto tempo con una serie di complicate operazioni e con una dotazione di misteriose macchine: vincolato in questo modo l'accesso al mondo digitale avveniva attraverso una "porta" che ha mantenuto ben separata la vita quotidiana dai miracoli del virtuale. Fortunatamente l'immateriale bit dell'informazione digitale ha avuto negli anni sempre meno bisogno di pesanti sistemi di visualizzazione ed elaborazione: in poco più di 50 anni il peso di un computer è sceso dalle tonnellate dei primi computer alle poche centinaia di grammi dei sistemi portatili più evoluti. Alla perdita di peso e alla contrazione dei volumi dovuta alla miniaturizzazione, è seguito, passo passo, un progressivo avvicinamento della società ai sistemi digitali, avvicinamento divenuto opportunità di progettazione dei computer come sistemi trasportabili personali, idea esplicitata nella telefonia mobile e nei computer portatili.
Su questa linea si è evoluta la ricerca che ha portato alla sperimentazione e alla realizzazione dei primi wearable computer (computer indossabili), ovvero di computer pensati per poter essere usati come le scarpe, i guanti, la borsa e gli occhiali. Imperativo della ricerca era la comodità di utilizzo, cioè la possibilità di tenerli addosso senza impicci e di poterli utilizzare in modo rapido e semplice. 
Un prodotto wearable, nato dall'incontro di queste esigenze con i sistemi immersivi VR, ha stravolto la concezione sia del mondo reale sia di quello digitale: un visore, indossato come un paio di occhiali, proietta su una lente trasparente l'insieme dei dati digitali provenienti dall'elaboratore ad esso collegato, permettendo, contemporaneamente, la visualizzazione dell'ambiente circostante. Una sovrapposizione, quindi, tra informazioni e ambiente in un unica interfaccia, quella corrispondente al nostro campo visivo. Questa nuova dimensione che nasce dallo stravolgimento di senso della realtà virtuale, della informazione digitale e del mondo reale è stata chiamata Augmented Mixed Reality, AMR, o più semplicemente Augmented Reality (realtà aumentata). Nel documento web "Augmented Reality Application" (http://science.ksc.nasa.gov/payload/projects/borg/areal.html) è disponibile un'efficace definizione: "Augmented reality is a computer generated, interactive, three dimensional environment in which a person is immersed. In short, it is the overlaying of information on to real world objects. The user receives information from both the environment and the computer. The user perceives the world as everyone else, but additional information in the form of text or even videos which augments the real world object. Thus, the user can interact with a mixed virtual and real world in a natural way". 
Un modo naturale per interagire in un mondo misto tra reale e virtuale.
Dalle prime sperimentazioni (i primi documenti in rete sono del 1997) è apparso subito chiaro che l'Augmented Reality avrebbe in breve tempo sconvolto le linee di sviluppo hardware e software, rappresentando una feconda soluzione sfruttabile commercialmente.
La novità era sconcertante perché prometteva di trasformarsi subito in una serie di applicazioni pratiche. 

Gia da tempo il sistema della sovrapposizione dei dati al campo visivo è utilizzato da chi deve compiere interventi di montaggio o manutenzione molto complicati; è il caso dei tecnici della Boeing, che utilizzano il sistema di proiezione su lente per ripassare continuamente le istruzioni di manutenzione delle parti di un aereo mantenendo comunque le mani libere, oppure degli scienziati della NASA e degli astronauti, che utilizzano l'AR per risolvere i problemi legati alla enorme quantità di dati da tenere a portata di mano e i disagi della non gravità (http://science.ksc.nasa.gov/payload/projects/borg/shuttle.html).
Partendo da queste esperienze si sta sperimentando ora in varie direzioni: in medicina, nel campo militare, nei sistemi di manutenzione e montaggio, nella progettazione meccanica e nella robotica, nella progettazione e costruzione architettonica, nei sistemi di orientamento e segnalazione, nella comunicazione e nell'intrattenimento. Se pensiamo a quali siano gli ingredienti base per rendere utile l'applicazione dell'AR capiremo perché la ricerca in questo settore stia investendo ogni possibile aspetto della nostra vita quotidiana: è sufficiente avere qualcosa da fare, e per fare ciò siano necessarie delle generiche informazioni oppure si utilizzi come strumento operativo un computer. Un esempio? Siamo turisti in una città straniera. Una delle cose di cui normalmente si ha bisogno è una mappa oppure una serie di indicazioni su come muoversi e che strada fare. I sistemi Augmented Reality danno la possibilità di vedere, sovrapposte al nostro campo visivo, le indicazioni di cui abbiamo bisogno a richiesta o in maniera automatica accompagnate, magari, da un commento sonoro (al riguardo vedi la ricerca condotta alla Columbia University, "MARS: Mobile Augmented Reality Systems", http://www.cs.columbia.edu/graphics/projects/mars/mars.html). Oppure dobbiamo montare uno scaffale per il nostro studio: sulla nostra retina appariranno le istruzioni di montaggio e probabilmente anche uno schema "virtuale" dinamico dei corretti movimenti da fare per completare l'operazione. E ancora: si possono usare i benefici della realtà mista durante la visita ad un museo, per vedere ed ascoltare informazioni sulle opere d'arte e poter interagire con esse, chiedendo ad esempio di personalizzare il percorso di visita o di approfondire particolare aspetti culturali, artistici o strutturali. Un'indagine sui sistemi di informazione didattico-culturali è "Wearable Cinema" sviluppata da un'italiana, Flavia Sparacino, master al "Media Lab" del MIT di Boston (http://flavia.www.media.mit.edu/people/flavia/).
Ma non è tutto qui. La realtà aumentata permette la sovrapposizione di schemi e informazioni alla realtà, ma permette anche la sovrapposizione a questa di oggetti digitali, tecnica che usa un sistema di riconoscimento dell'ambiente per una corretta rappresentazione mista. Potremmo pensare quindi di giocare ad un gioco di ruolo impersonando il protagonista e girare per le strade della nostra città imbracciando un'arma solo virtuale e combattere con mostri  e nemici che compaiono da dietro un angolo (una ricerca sui giochi di ruolo è condotta da Thad Starner del "Georgia Institute of Technology", http://www.cc.gatech.edu/~thad). Oppure potremmo comunicare in video conferenza conversando come se il nostro interlocutore si trovasse presente nella nostra stanza, di fronte a noi (ricerche sulla comunicazione e la telepresenza si trovano nel sito dell'Università di Washington, "hit lab", http://www.hitl.washington.edu/projects/shared_space/ e nel sito di un centro di Losanna, il LIG, "computer graphics lab del Federal Institute of Technology", http://ligwww.epfl.ch/~fua/augm/index.html).
Se è possibile, come è, aggiungere alla nostra visione del mondo reale un oggetto virtuale, è anche concettualmente possibile togliere un oggetto reale e sostituirlo con uno sfondo che ne mascheri la presenza. E' quello che dichiara di poter fare Steve Mann (uno degli scienziati più chiacchierati e famosi del mondo) con un particolare prototipo di occhiali che sostituirebbe ogni messaggio pubblicitario con una piacevole immagine, ma purtroppo non ci è dato di saperne di più poiché la presenza in rete di Mann è stata oscurata, non si sa se per problemi tecnici o per sua precisa volontà. Mi immagino sono un utilizzo della sostituzione del reale che vorrei tanto provare: la cancellazione dal mio campo visivo dei numerosi scempi dell'edilizia italiana (cosa piacevole ma anche pericolosa: rischierei continuamente di schiantarmici addosso senza accorgermene, mentre vado in auto o durante una scampagnata in bicicletta).
Un elenco dei possibili campi di utilizzo della realtà aumentata è disponile nel sito del MIT di Boston (http://wearables.www.media.mit.edu/projects/wearables/augmented-reality.html) e in quello del dipartimento di "computer science" nella Università del nord Carolina  (http://www.cs.unc.edu/) in un prezioso documento di ricerca scaricabile in formato pdf (http://www.cs.unc.edu/~azuma/ARpresence.pdf).
La progettazione e l'architettura in generale non sono rimaste intonse da queste sperimentazioni; un sito meglio di altri elenca ricerche in cui l'architettura ha assunto un ruolo primario: si tratta del sito del "The Computer Graphics and User Interfaces Laboratory" alla Columbia University (http://www.cs.columbia.edu/graphics/). Tra le tante, sono assolutamente da visitare le pagine di "Augmented Reality for Constructions", realtà aumentata per le costruzioni (http://www.cs.columbia.edu/graphics/projects/arc/arc.html), in cui viene dimostrato l'utilizzo di sistemi di realtà mista per il montaggio di una struttura, o la ricerca "Architectural Anatomy: Viewing hidden structural systems", anatomia dell'architettura: visualizzazione dei sistemi strutturali nascosti (http://www.cs.columbia.edu/graphics/projects/archAnatomy/
architecturalAnatomy.html
), sconcertante sistema di analisi strutturale applicabile alla manutenzione e al restauro di un edificio. 
Sempre legato alla Columbia University è il centro "BT - Building Tecnologies, graduate school of architecture planning end preservation", scuola di architettura e restauro che raccoglie all'interno del suo sito (http://www.cc.columbia.edu/cu/gsapp/BT/BT.html) le ricerche tecnologiche che hanno diretta ripercussione sullo sviluppo dell'architettura.

La possibilità di sperimentare l'Augmented Reality da un nostro computer non è cosi lontana come si potrebbe pensare; l'IBM ha prodotto un prototipo di computer, visibile all'indirizzo http://www.ibm.com/news/ls/1998/09/jp_4.phtml, in cui è predisposto un proiettore retinale. Per capire cosa si può nascondere dentro quel piccolo e ben disegnato portatile, nel sito sono disponibili anche le caratteristiche tecniche del prototipo.
Nei siti di xybernaut (http://www.xybernaut.com) e microoptical (http://www.microopticalcorp.com) sono disponibili informazioni sui sistemi di visualizzazione portatili, come elmetti ed occhiali, già in commercio.
Le analisi della futura produzione di computer  prevedono una linea di sviluppo nata dalla fusione tra cellulare e palmari (due preistorici wearable computer). Alcuni esempi di prototipi sono visibili nelle pagine web dei principali produttori come, ad esempio, Motorola (http://commerce.motorola.com/consumer/QWhtml/v100.html).

Sebbene siano passati già cinque anni dall'inizio delle sperimentazioni (sembra ridicolo a dirsi ma 5 anni sono secoli digitali) l'attenzione dei ricercatori è ancora puntata a questa che si prospetta come una nuova rivoluzione tecnologica. Nei prossimi mesi prenderanno il via i lavori di varie conferenze tra le quelli ne citiamo due neanche a dirlo americane e giapponesi: The CHI 2001 Conference on Human Factors, Seattle, Washington, 31 March-5 April 2001 (http://www.acm.org/sigs/sigchi/chi2001/index.html) e la ISMR 2001, 2nd International Symposium on Mixed Reality (http://www.mr-system.co.jp/ismr/2001/).

 

Carlo Costa, aprile 2001

 

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MIT Media Lab/people: F.Sparacino
il sito di un'italiana al MIT di Boston, una visita necessaria per provare le atmosfere degli ambienti di ricerca delle università americane. Le ricerche condotte da Flavia Sparacino non mancheranno di affascinare.

 
per approfondire
Building Tecnologies
 
Architectural Anatomy
 
HIT lab
 
Flavia Sparacino, MIT Media Lab
 
Thad Starner del Georgia Institute of Technology
 
microoptical
 
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