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Marcelo Antonio Salvo | X-Reality Creative | everis Brasil

Computação Espacial: Formatando o Futuro

Alguma vez já imaginou andar por uma cidade guiado por um holograma digital inteligente? Olhar para um produto no supermercado e ver ali mesmo tudo sobre seus ingredientes? Chegamos ao momento em que receber e compartilhar informações e experiências através de Realidade Mista no ambiente físico é possível. Primeiramente descobriremos o que é a Computação Espacial e como funciona. Em seguida, veremos até onde avançamos e o porquê. Abordaremos algumas possíveis aplicações e a quem se destina. Por fim, como esta tecnologia terá impacto em nosso futuro social e econômico.

Devemos buscar a definição de Computação Espacial apoiados nos aspectos que estabelecem a Realidade Aumentada, a Realidade Virtual e a Realidade Mista, uma vez que todas elas se apropriam do conceito para sua própria fundação. Um dos aspectos mais relevantes é a mudança no paradigma que descreve a tecnologia não pelo seu hardware ou software, mas pelo modo como interagimos com a mesma. Ou seja, cada qual com seu resultado distinto independente do meio.

A computação espacial faz uso do espaço físico em que vivemos, utiliza-o como suporte para as interfaces digitais que intermediam as interações que ocorrem no mundo virtual. Uma de suas definições mais aceitas é a proposta por Simon Greenwold, pesquisador de Artes, Mídia e Ciência do MIT, em sua tese de graduação de 2003

“a interação humana com uma máquina na qual a máquina mantém e manipula referências à objetos e espaços reais”.

Este é um conceito de há mais de 15 anos e a tecnologia evoluiu, as possibilidades aumentaram e o nosso entendimento do conceito se expandiu. Hoje, podemos afirmar sobre a Computação Espacial que:

“É a tecnologia que transformará a interface de usuário parte homogênea com o mundo tridimensional em que vivemos, trabalhamos e nos divertimos… “— fieldbit.net

É uma versão aprimorada da realidade. Criada digitalmente para sobrepor informações no mundo real geradas por computação vistas através de um dispositivo, sem capacidade de mapeamento do ambiente.

A Realidade Virtual usa tecnologia de computação para criar uma simulação imersiva completa de um ambiente através de um dispositivo como óculos de realidade virtual.

A realidade mista é a integração do mundo real com o virtual para produzir novos ambientes e visualizações onde objetos físicos e digitais coexistem e interagem em tempo real.

Termo que unifica todo o espectro de Realidade Aumentada, Virtual e Mista. Sendo que o “X”, de X-Reality, representa qualquer uma delas.

Em 1968, Ivan Sutherland, cientista e pesquisador de Computação Gráfica, apresenta o primeiro dispositivo de computação espacial conhecido por HMD (Head Mounted Display). Mecanismo este que era composto por alguns sensores e displays próximos ao rosto do usuário, era pesado e tinha de ser fixado no teto do laboratório. Ainda que com baixa capacidade de processamento, era capaz de “projetar” elementos sobre o mundo real.

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HMD (Head Mounted Display)

No mesmo ano, em dezembro, Douglas Engelbart, durante a Fall Joint Computer Conference em São Francisco, apresenta para ao mundo o primeiro conceito de um computador pessoal completo tanto em hardware como software. Conceito tal, que levou anos de desenvolvimento e deu início ao computador como o que conhecemos hoje.

Dados estes fatos históricos da computação, conseguimos enxergar quanto tempo e esforço é necessário para que determinada tecnologia chegue ao ponto se popularizar e ser acessível ao grande público. A capacidade tecnológica disponível na época, junto com a visão dos protagonistas do mercado, influenciam nas diretrizes de pesquisas e utilização. A Computação Espacial chega ao usuário em meados de 2016 a 2017 e se populariza através de jogos e entretenimento, porém suas aplicações não se restringem somente a essas áreas. O mundo dos negócios passa a ter interesse em desenvolver ferramentas produtivas ao mercado e começa a investir com foco no potencial de expansão da Computação Espacial.

A computação espacial através da Realidade Aumentada, permite utilizarmos a câmera do celular para visualizar e interagir com um objeto 3D virtual sobre o mundo real. Para isto, uma varredura no ambiente é realizada por meio da câmera, da captura de imagens e, neste ambiente, anexamos objetos e informações, o que é chamado de mapeamento local. A partir deste ponto vemos e compartilhamos o conteúdo na mesma posição de forma local e restrita.

No cenário atual o objetivo é transformar a computação espacial, elevá-la de uma solução local para um patamar de grandes proporções geográficas e utilização em larga escala.

Com o desafio de alavancar a tecnologia, passaremos a utilizar, não somente as técnicas de mapeamento local como também um novo e mais complexo sistema de localização, no qual, a partir do mapeamento inicial, será adicionada uma posição geográfica direta àquele objeto e diversos dispositivos poderão acessar ao mesmo conteúdo em determinada área. Diversas empresas estão escaneando e criando seus próprios mapas de grandes cidades e ambientes internos para criar soluções com o sistema de localização.

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Mapeamento local (Imagem: Digital Lab everis Brasil)
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Sistema via Localização com mesmo objeto compartilhado (Imagem: Digital Lab everis Brasil)
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Varredura de ambiente interno (Imagem: 3ddayin)

Para o futuro da computação espacial dar certo, a tecnologia precisa ser aplicada de forma que o conteúdo criado e planejado siga algumas premissas: ter capacidade de persistência, ser compartilhado por múltiplos dispositivos, estar integrado em plataformas distintas e sempre ser controlado em tempo real.

Para isto, é necessário não apenas fazer uma varredura de uma sala ou uma mesa e determinar que ali teríamos um objeto em 3 dimensões, por exemplo, mas sim construir um mapa do ambiente físico que funcione em escala real para, então, determinar onde estaria seu objeto virtual.

Algumas das possíveis aplicações da tecnologia podem ser o campo da indústria, no qual um operário, por exemplo, teria acesso a informações em realidade aumentada utilizando-se dos seus óculos de realidade mista para melhorar sua performance de produção. Além disso, no setor de varejo, um cliente poderia localizar produtos de uma forma muito mais rápida e receber sugestões de compras combinadas a uma avaliação daquele produto.

Parece simples o fato de criar “persistência” para um elemento de realidade aumentada. Isto requer que ele exista sempre em sua mesma posição, escala e função, mesmo que não esteja sendo utilizado ou visualizado. Por exemplo, em uma fábrica existem instruções de segurança e dados de produção em RA nos equipamentos. Até que sejam modificadas, tais instruções devem existir sem modificações de posição devido ao mapeamento em escala.

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Sistema mapeia edificios em tamanho real (Imagem: Google Tango)

Seguindo o mesmo exemplo da fábrica, percebemos a necessidade de que toda informação de segurança e dados precisam ser compartilhadas corretamente entre vários usuários. Para que isto ocorra, devemos ter as instruções e posicionamento armazenados em uma Nuvem de Dados para Realidade Aumentada. Todos devem ver os mesmos elementos em tempo real e se uma alteração for feita, será replicada a todos.

Outra possibilidade é ter diferentes níveis de informação e acesso dentro de uma área comum. Geralmente, o nome “camadas de realidade” cai bem, pois em um mesmo espaço físico cada usuário enxerga um conteúdo para o seu contexto e essas realidades coexistem. Na mesma planta de fábrica poderíamos ter operários que visualizam alertas de segurança, a equipe de logística navegando por rotas otimizadas e, também, gerentes controlando níveis de produção e tempo de funcionamento para cada maquinário.

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Estrutura de Camadas (Imagem: Digital Lab everis Brasil)

Mutável em tempo real = Tecnologias de conexão de baixa latência

Toda a integração idealmente deve ser construída com conexões de baixa latência. Os dispositivos estão em deslocamento e trocando dados com a nuvem, por isso toda alteração feita por um usuário ou sistêmica deve ser propagada e recebida o mais rápido possível para não comprometer tomadas de decisão ou a experiência do usuário.

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Exemplo de aplicação com consulta de lugares (Imagem: techCrunch)

A computação espacial como a conhecemos hoje depende de dispositivos que tenham sensores e hardware específicos para suportá-la. Dado o contexto, ela pode ser calculada local ou remotamente através de uma nuvem de dados.

Estes dispositivos “leem” o ambiente pré-planejado onde estão posicionadas as âncoras, que, resumidamente, são referências de coordenadas com metadados que determinam quais e como cada objeto 3D deve se posicionar e se comportar naquele espaço. As âncoras ficam armazenadas em um servidor e são compartilhadas com os usuários para que todos tenham a mesma referência em tempo real. Todos devem ver e interagir com as mesmas referências de um objeto em sua determinada localização. Isto acontece para que não haja conflito no espaço físico real, pois não devemos posicionar uma experiência de um caixa de atendimento bancário exatamente no mesmo lugar onde existe uma interação recreativa de futebol, as experiências poderiam ser problemáticas para ambos os lados.

Entretanto, isto não quer dizer que não existe a possibilidade de criarmos diversas camadas de conteúdo e interações ocupando o mesmo espaço físico. Poderíamos, por exemplo em um shopping center ter uma camada em realidade aumentada que mostra o posicionamento e as instalações hidráulicas do edifício e simultaneamente acessar uma segunda camada que nos mostra a rede elétrica. Os conteúdos, de uma forma coordenada podem e devem coexistir. Este é um dos recursos mais interessantes a ser explorado na computação espacial.

Assim como o computador pessoal levou alguns anos para chegar às mãos do público geral, a tecnologia que possibilita a utilização da computação espacial em larga escala ainda tem um custo muito elevado e, em sua maioria, estão em fase de desenvolvimento ou beta teste.

Hoje temos alguns dispositivos que são comercializados como o Magic Leap, Microsoft HoloLens, Facebook Oculus, Google Glass, nReal, Vuzix, Bridge, entre outros que são de marcas referência no mercado. Temos também a maioria dos celulares hi-end que já estão habilitados e com capacidade de executar tanto a realidade aumentada como a realidade mista, o que aos poucos está popularizando a utilização da tecnologia e fazem com que a demanda de mercado para soluções de software neste segmento cresça.

Com a necessidade de miniaturização dos dispositivos para que sejam confortáveis e ergonômicos, o poder de processamento gráfico e computacional destes fica reduzido, o que traz dificuldades ao se criar experiências mais próximas do real ou complexas. A solução em desenvolvimento para este problema é transportar toda a carga de processamento para servidores remotos, o que é chamado de renderização na nuvem. Sendo assim os dispositivos passam a ser pontos de recepção e entrada de informação.

O volume de dados necessários para processar conjuntamente os mapas dos locais, a posição do usuário, o conteúdo em si, seja ele em 3 dimensões, áudio, vídeo, interativo ou não, depende de uma banda de conexão grande e que tenha baixa latência. As conexões 5G, que chegarão em breve, têm o potencial de solucionar este problema, uma vez que um dos objetivos deste paradigma de comunicação móvel é fazer com que diferentes dispositivos do cotidiano sejam conectados entre si e à Internet a uma largura de banda superior a 1Gb/s e latência menor que 1ms, além da considerável redução de consumo de energia em comparação ao 4G, anterior a este.

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Serviço de streaming já no mercado (Imagem: Nvidia)

Num futuro não muito distante a Computação Espacial será essencial para qualquer um. Há anos não utilizávamos smartphones e muito menos dependíamos deles. Hoje, grande parte de nossa comunicação e tarefas são feitas através destes dispositivos.

Na perspectiva dos profissionais da área e tendências do mercado de tecnologia, a Computação Espacial e Realidade Mista estarão tão presentes em nossa cultura quanto os smartphones atualmente. Previsões mais audaciosas dizem que o próprio smartphone pode ser totalmente substituído por óculos ou interfaces de realidade mista, passando por uma transição e coexistindo até chegarmos ao ponto do “hands-free” (mãos livres), quando Realidade Aumentada, Realidade Mista, comandos por voz e inteligência artificial estarão trabalhando em sinergia.

O fato é que não conseguimos mais passar sequer um dia inteiro sem utilizar nossos smartphones para algumas tarefas cotidianas e, portanto, o desenvolvimento de uma nova tecnologia que seja capaz de aumentar nossa performance, não ficará somente nas prateleiras. Google, Apple, Microsoft, Facebook, Nvidia, HTC e outras tantas já disputam o “oceano azul” da Computação Espacial. Levará algum tempo até grandes as companhias lançarem seus produtos ou mergulharem de cabeça neste mercado, mas quem não entrar com certeza ficará para trás, como no caso de players estabelecidos no mercado da telefonia celular que não abraçaram os novos paradigmas trazidos pelo conceito de smartphones e perderam seu protagonismo de mercado.

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