Quando Nikola Tesla previsto teríamos telefones portáteis que poderiam exibir vídeos, fotografias e muito mais. Suas reflexões pareciam um sonho distante. Quase 100 anos depois, os smartphones são como um apêndice additional para muitos de nós.
Os engenheiros de fabricação digital estão agora trabalhando para expandir as capacidades de exibição de outros objetos do cotidiano. Um caminho que eles estão explorando são as superfícies reprogramáveis – ou itens cuja aparência podemos alterar digitalmente – para ajudar os usuários a apresentar informações importantes, como estatísticas de saúde, bem como novos designs em coisas como parede, caneca ou sapato.
Pesquisadores do Laboratório de Ciência da Computação e Inteligência Synthetic do MIT (CSAIL), da Universidade da Califórnia em Berkeley e da Universidade de Aarhus deram um passo intrigante ao fabricar “PortaChrome”, um sistema de luz portátil e ferramenta de design que pode alterar a cor e as texturas de vários objetos. Equipado com LEDs ultravioleta (UV) e vermelho, verde e azul (RGB), o dispositivo pode ser acoplado a objetos do cotidiano, como camisas e fones de ouvido. Depois que o usuário cria um design e o envia para uma máquina PortaChrome by way of Bluetooth, a superfície pode ser programada em exibições multicoloridas de dados de saúde, entretenimento e designs de moda.
Para tornar um merchandise reprogramável, o objeto deve ser revestido com corante fotocrômico, uma tinta invisível que pode ser transformada em diversas cores com padrões de luz. Depois de revestido, os indivíduos podem criar e transmitir padrões para o merchandise por meio do software program de design gráfico da equipe ou usar a API da equipe para interagir diretamente com o dispositivo e incorporar designs baseados em dados. Quando fixadas a uma superfície, as luzes UV do PortaChrome saturam o corante enquanto os LEDs RGB o dessaturam, ativando as cores e garantindo que cada pixel seja tonificado para corresponder ao design pretendido.
O sistema de luz integrado de Zhu e seus colegas muda as cores dos objetos em menos de quatro minutos, em média, o que é oito vezes mais rápido do que seu trabalho anterior, “Foto-Chromeleon.” Esse aumento de velocidade vem da mudança para uma fonte de luz que entra em contato com o objeto para transmitir raios UV e RGB. A Picture-Chromeleon usou um projetor para ajudar a ativar as propriedades de mudança de cor do corante fotocrômico, onde a luz na superfície do objeto tem intensidade reduzida.
“O PortaChrome oferece uma maneira mais conveniente de reprogramar o ambiente ao seu redor”, diz Yunyi Zhu ’20, MEng ’21, estudante de doutorado do MIT em engenharia elétrica e ciência da computação, afiliado do CSAIL e autor principal de um artigo sobre o trabalho. “Comparado com nosso sistema anterior baseado em projetor, o PortaChrome é uma fonte de luz mais portátil que pode ser colocada diretamente sobre a superfície fotocrômica. Isto permite que a mudança de cor aconteça sem intervenção do utilizador e ajuda-nos a evitar a contaminação do nosso ambiente com UV. Como resultado, os usuários podem usar o gráfico de frequência cardíaca na camisa após o treino, por exemplo.”
Renovando objetos do cotidiano
Nas demonstrações, o PortaChrome exibiu dados de saúde em diferentes superfícies. Um usuário caminhou com o PortaChrome costurado na mochila, colocando-o em contato direto com a parte de trás da camisa, que estava revestida com tinta fotocrômica. Sensores de altitude e frequência cardíaca enviaram dados para o dispositivo de iluminação, que depois foi convertido em gráfico por meio de um script de reprogramação desenvolvido pelos pesquisadores. Esse processo criou uma visualização da saúde nas costas da camisa do usuário. Em uma exibição semelhante, os pesquisadores do MIT exibiram um coração se unindo gradualmente na parte de trás de um pill para mostrar como um usuário estava progredindo em direção a uma meta de condicionamento físico.
PortaChrome também mostrou talento para personalizar wearables. Por exemplo, os pesquisadores redesenharam alguns fones de ouvido brancos com linhas azuis laterais e listras horizontais amarelas e roxas. O corante fotocrômico foi revestido nos fones de ouvido e a equipe anexou o dispositivo PortaChrome na parte interna da caixa do fone de ouvido. Finalmente, os pesquisadores reprogramaram com sucesso seus padrões no objeto, que lembrava arte em aquarela. Os pesquisadores também recoloriram uma tala de pulso para combinar com diferentes roupas usando esse processo.
Eventualmente, o trabalho poderá ser usado para digitalizar os pertences dos consumidores. Think about colocar uma capa que pode mudar todo o design da sua camisa ou usar a capa do seu carro para dar um novo visible ao seu veículo.
Principais ingredientes do PortaChrome
No que diz respeito ao {hardware}, o PortaChrome é uma combinação de quatro ingredientes principais. Seu dispositivo portátil consiste em uma base têxtil como uma espécie de espinha dorsal, uma camada têxtil com as luzes UV soldadas e outra com o RGB colado, e uma camada de difusão de silicone para finalizar. Assemelhando-se a um favo de mel translúcido, a camada de silicone cobre os LEDs UV e RGB entrelaçados e os direciona para pixels individuais para iluminar adequadamente um design sobre uma superfície.
Este dispositivo pode ser enrolado de forma flexível em objetos com diferentes formas. Para mesas e outras superfícies planas, você pode colocar o PortaChrome em cima, como um jogo americano. Para um merchandise curvo como uma garrafa térmica, você pode enrolar a fonte de luz como uma capa de xícara de café para garantir que ela reprograme toda a superfície.
O sistema de luz portátil e flexível é criado com ferramentas disponíveis no espaço do fabricante (como cortadores a laser, por exemplo), e o mesmo método pode ser replicado com materiais flexíveis de PCB e outros sistemas de fabricação em massa.
Embora também possa converter rapidamente o que nos rodeia em exibições dinâmicas, Zhu e seus colegas acreditam que poderia se beneficiar de mais aumentos de velocidade. Eles gostariam de usar LEDs menores, com o resultado provável sendo uma superfície que pudesse ser reprogramada em segundos com um design de maior resolução, graças ao aumento da intensidade da luz.
“As superfícies de nossas coisas cotidianas são codificadas com cores e texturas visuais, fornecendo informações cruciais e moldando a forma como interagimos com elas”, diz Tingyu Cheng, pós-doutorando da Georgia Tech, que não esteve envolvido na pesquisa. “O PortaChrome está dando um salto ao fornecer superfícies reprogramáveis com a integração de fontes de luz flexíveis (LEDs UV e RGB) e pigmentos fotocrômicos em objetos do cotidiano, pixelizando o ambiente com cores e padrões dinâmicos. As capacidades demonstradas pelo PortaChrome podem revolucionar a forma como interagimos com o que nos rodeia, particularmente em domínios como moda personalizada e interfaces de utilizador adaptáveis. Esta tecnologia permite a personalização em tempo actual que se integra perfeitamente à vida diária, oferecendo um vislumbre do futuro dos ‘telas onipresentes’”.
Zhu é acompanhado por nove afiliados do CSAIL no artigo: Cedric Honnet, estudante de doutorado do MIT e afiliado do MIT Media Lab; ex-pesquisadores visitantes Yixiao Kang, Angelina J. Zheng e Grace Tang; o estudante de graduação do MIT, Luca Musk; Professor Assistente da Universidade de Michigan Junyi Zhu SM ’19, PhD ’24; recente pós-doutorado e professor assistente da Universidade de Aarhus, Michael Wessely; e a autora sênior Stefanie Mueller, professora associada de desenvolvimento de carreira da TIBCO nos departamentos de Engenharia Elétrica e Ciência da Computação e Engenharia Mecânica do MIT e líder do Grupo de Engenharia HCI da CSAIL.
Este trabalho foi apoiado pelo Programa Conjunto de Pesquisa MIT-GIST e foi apresentado no Simpósio ACM sobre Software program e Tecnologia de Interface de Usuário em outubro.