目に見えない機械

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オンラインで音楽をダウンロードすると、デジタルファイルに埋め込まれた付随情報を取得できます。この情報には、曲の名前、ジャンル、特定のトラックの注目アーティスト、作曲者、プロデューサーなどがわかります。同様に、デジタル写真をダウンロードすると、写真が撮影された時刻、日付、場所などの情報を取得できます。そのため、ムスタファドーガドーガンは、エンジニアが物理的なオブジェクトに対して同様のことができないかどうか疑問に思いました。「そうすれば、店や博物館、図書館などを歩き回っているときに、より早く、より確実に情報を得ることができるでしょう。」と彼は考えました。

マサチューセッツ工科大学電気工学・コンピューターサイエンス学科の博士課程 4 年生であるドーガンにとって、このアイデアは最初は少し抽象的でした。しかし、2020年後半、肉眼では認識できない電磁スペクトルの赤外線（IR）領域を利用するカメラを搭載したスマートフォンの新モデルについて聞いたとき、彼の考えは固まった。さらに、IR 光には、可視光に対して不透明な特定の素材を透視する独特の能力があります。ドーガンは、特にこの機能が役立つかもしれないと思いつきました。

その後、彼が MIT のコンピュータサイエンスおよび人工知能研究所 (CSAIL) の同僚や Facebook の研究員と協力しながら思いついた概念は、InfraredTags と呼ばれています。製品に貼り付けられた標準のバーコードは、時間が経つと剥がれたり剥がれたり、読めなくなったりする可能性がありますが、その代わりに、これらのタグは目立たず（目に見えないため）、製品内に埋め込まれているため、耐久性がはるかに高くなります。標準的な 3D プリンタで製造されたオブジェクトの内部。

昨年、ドーガン氏は数か月を費やして、赤外線が通過できる適切な種類のプラスチックを見つけようとしました。 3D プリンター用に特別に設計されたフィラメントスプールの形で提供される必要があります。広範囲にわたる検索の結果、彼は有望と思われるドイツの小さな会社が製造したカスタマイズされたプラスチックフィラメントを見つけました。その後、MIT 材料科学研究所の分光光度計を使用してサンプルを分析したところ、それが可視光に対しては不透明であるが、赤外光に対しては透明または半透明であること、まさに彼が求めていた特性であることを発見しました。

次のステップは、プリンターでタグを作成する技術を実験することでした。 1 つのオプションは、プラスチックの層に小さな空隙 (0 と 1 の代用) を彫り込んでコードを作成することでした。もう 1 つのオプションは、利用可能なプリンタで処理できると仮定すると、2 種類のプラスチックを使用することです。1 つは IR 光を透過し、もう 1 つは不透明でコードが刻まれています。可能であれば、デュアルマテリアルのアプローチが望ましいです。これは、より鮮明なコントラストを提供できるため、IR カメラでより簡単に読み取ることができるからです。

タグ自体は、線形の 1 次元形式で情報を表示する、よく知られたバーコードで構成されます。正方形の QR コード (返品ラベルなどによく使用される) やいわゆる ArUco (基準) マーカーなどの 2 次元オプションでは、同じ領域にさらに多くの情報を詰め込むことができる可能性があります。 MIT チームは、タグがどのようなものであるべきか、特定のオブジェクト内のどこに表示されるべきかを正確に指定するソフトウェア「ユーザーインターフェイス」を開発しました。実際、同じオブジェクト全体に複数のタグを配置できるため、特定の角度からの視界が遮られた場合でも情報に簡単にアクセスできます。

「InfraredTags は、オブジェクトに情報を埋め込むための非常に賢く、便利で、アクセスしやすいアプローチです」と、オンタリオ州トロントのオートデスクテクノロジーセンターの主任研究員であるフレイザーアンダーソン氏はコメントしています。「標準的なカメラを任意の物体に向けると、その物体に関する情報 (製造場所、使用された材料、修理手順) が得られ、検索する必要さえなくなる未来を簡単に想像できます。バーコードです。」

ドーガン氏と彼の共同研究者らは、これらの方針に沿っていくつかのプロトタイプを作成した。その中には、1ミリメートルのプラスチックシェルの下に、容器の壁の内側にバーコードが刻まれており、IRカメラで読み取ることができるマグカップも含まれる。彼らはまた、見る視点に応じてネットワーク名またはパスワードを明らかにする目に見えないタグを備えた Wi-Fi ルーターのプロトタイプも製造しました。彼らは、電子部品をまったく使用せず、完全にパッシブな、車輪のような形をした安価なビデオゲームコントローラーを作成しました。バーコード（ArUcoマーカー）が入っているだけです。プレイヤーはホイールを時計回りまたは反時計回りに回すだけで、安価な (20 ドル) の IR カメラが空間内での方向を決定できます。

将来、このようなタグが普及すれば、人々は携帯電話を使って照明をオン/オフしたり、スピーカーの音量を制御したり、サーモスタットの温度を調整したりできるようになるでしょう。ドーガン氏と彼の同僚は、拡張現実ヘッドセットに IR カメラを追加する可能性を検討しています。彼は、いつかこのようなヘッドセットを装着してスーパーマーケットを歩き回り、周囲の製品に関する情報を瞬時に得ることを想像しています。1 食分のカロリーはどれくらいで、それを調理するためのレシピは何でしょうか?

ユニバーシティ・カレッジ・ロンドンのコンピューターサイエンス准教授、カーン・アクシット氏は、このテクノロジーに大きな可能性を感じています。「ラベル付けとタグ付け業界は、私たちの日常生活の大部分を占めています」とアクシット氏は言います。「食料品店からデバイスの交換部品 (バッテリー、回路、コンピューター、自動車部品など) に至るまで、私たちが購入するすべてのものは正しく識別され、追跡されなければなりません。Doga の取り組みは、ほとんどの場合防御された目に見えないタグ付けシステムを提供することで、これらの問題に対処しています。時間の砂。" そして、メタバースのような未来的な概念が私たちの現実の一部になるにつれて、アクシット氏はさらに、「Doga のタグ付けとラベル付けのメカニズムは、3 次元の仮想環境を探索するときにアイテムのデジタルコピーを持ち込むのに役立ちます。」と付け加えました。

論文「InfraredTags: 低コストの赤外線ベースの 3D 印刷およびイメージングツールを使用したオブジェクトへの目に見えない AR マーカーとバーコードの埋め込み」は、この春ニューオーリンズで開催されるコンピューティングシステムにおけるヒューマンファクターに関する ACM CHI カンファレンスで発表されます。会議録に掲載されます。

この論文の Dogan の共著者は、MIT CSAIL の AhmadTaka、Michael Lu、Yunyi Zhu、Akshat Kumar、Stefanie Mueller です。とワシントン州レドモンドの Facebook Reality Labs の Aakar Gupta 氏は次のように述べています。

この研究は、アルフレッド P. スローン財団研究フェローシップによって支援されました。 Dynamsoft Corp. は、この研究を促進するためのフリーソフトウェアライセンスを提供しました。

MIT と Facebook の科学者チームが、InfraredTags と呼ばれる新しいオブジェクトタグ付けシステムを作成したと、 Popular Science のシャーロット・フーが報告しています。「InfraredTags は、3D プリントされたオブジェクトの本体に永久的に埋め込まれる赤外線ベースのバーコードと QR コードを使用します」と Hu 氏は報告します。

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