Da igual sólido que líquido: innovar es atreverse a cambiar tus ideas de su estado inicial gaseoso

Aprovechando la actividad del Blog del Máster de Innovación, he decidido para darle el mayor valor posible a mi entrada rescatar una idea que teníamos en mente hace unos ocho años. Por falta de medios y acuerdos con las instituciones no logramos sacarla adelante. Aun así, me parece sobremanera interesante echar la vista atrás y analizar lo que propusimos aquel entonces… es una idea que sigue teniendo vigencia. Además, resultó un reto tener que generar el plan de proyecto tuvimos que imaginar o, mejor dicho, prever las tecnologías futuras que, una vez apareciesen, harían factible nuestra idea. El caso es que más o menos acertamos en nuestras predicciones… entiendo que esta es una de las cosas imprescindibles para que una idea innovadora salga adelante: adelantarse a escenarios futuros para ser uno de los primeros en adaptarse a ellos y aprovecharlos, poniendo así pies en polvorosa respecto a nuestros competidores.

Seguro que os lo estaréis preguntando. La respuesta es sí. La idea, replanteando algunas cosas, sigue siendo viable. Pero sigue siendo una idea… en estado gaseoso. Esta es la historia de cómo, quizás, perdimos una oportunidad única para alcanzar una innovación que, por desgracia, otros sí hicieron realidad.

La idea era sencilla, pero compleja a la vez, por lo que para buscar inversores y apoyos en la Administración Pública (antes de que alguien se lleve las manos a la cabeza con esto de trabajar con las AAPP recordad que estoy hablando de hace 8 años) se nos ocurrió empezar al revés de lo que es habitual. Así que primero buscamos un ejemplo de aplicación concreto, real  y llamativo (donde fuera posible trasladar de forma práctica nuestra idea como escaparate) y luego teorizamos sobre las tecnologías y herramientas para que la idea pudiera materializarse.

Y como a mí me apasiona la arquitectura, pues rápidamente encontré el escaparate adecuado…

Cuando en España atábamos los perros con longaniza, en la primavera de 2007 se falló el concurso de Ideas para el proyecto de construcción de un Centro Internacional de Convenciones en la Ciudad de Madrid (CICCM) [1], que iba a estar ubicado en la quinta parcela de la antigua Ciudad Deportiva del Real Madrid (actual CTBA). El proyecto lo ganó el equipo de arquitectura de Tuñón y Mansilla. Idearon una enorme estructura luminosa, como de un gran Sol se tratase, conformada por dos grandes superficies de forma circular abiertas a naciente y a poniente (vamos, al Este y al Oeste en terminología de la LOGSE). Estos dos círculos se engrosarían hasta construir dos grandes crujías, donde se alojan los elementos servidores y de comunicación vertical: ascensores, escaleras mecánicas y escaleras de evacuación [2]. Exteriormente los dos discos solares se perforarían, de acuerdo a unas leyes patrón de comportamiento, estableciendo una estructura de campo que hacía referencia a las complejas relaciones gravitatorias de las constelaciones.

El proyecto en sí estaba muy chulo, y serviría de remate monumental a la nueva zona de negocios del Paseo de la Castellana. Bajar por la A6 a Madrid al atardecer y ver ese disco de cristal reflejando el Sol debería ser algo digno de ver. Nuestra intención en aquel entonces era maquinar ideas locas y audaces para difundir el proyecto entre los madrileños, pero siempre de la mano de la tecnología. Hasta entonces la divulgación ciudadana de este tipo de proyectos urbanos se limitaba a exponer sus planos, maquetas o características definitorias en un edificio cerrado, sala de exposiciones o a lo sumo, en un intento de acercar la obra a su ubicación definitiva, en una carpa temporal en la explanada donde se va a llevar a cabo. De hecho, en Diciembre de 2007, con motivo de la firma oficial del contrato con los arquitectos, desplegaron una carpa junto al solar en el que, aparte de gustar unos canapés y unos refrescos, se pudieron ver algunas pequeñas maquetillas [3].

Nosotros pensábamos que se podía innovar y hacer algo realmente llamativo al respecto. Quién sabe si el Ayuntamiento o el propio estudio de arquitectura podrían estar interesados en aquello. Después de la inventiva, está el echarle morro para poder financiarlo (esto último no suelen advertirlo en las escuelas de negocio)…

Tras darle muchas vueltas a la almendra, decidimos que la mejor forma de promocionar el edificio era poder imaginarlo relacionado con la realidad ANTES siquiera de construirse: Es decir, comprobar cómo quedaría situado sobre la parcela, cuál sería su forma, la altura que alcanzaría, si taparía con su volumen tal o cual de los cuatro edificios que tendría a su alrededor… Llegamos a redactar un pequeño dossier con la idea sintetizada. Como lo tengo por aquí a mano, voy a extraer lo que, formalmente, llegamos a proponer, en forma de Elevator Pitch de 60 segundos:

La idea es conseguir, con el mínimo coste posible, que cualquier ciudadano que se acerque a la parcela del Cuatro Torres Business Area pueda, virtualmente, visualizar el futuro edificio que va a ser levantado.

 

Amparándonos en las nuevas tecnologías de la realidad virtual, es posible desplegar el modelo y ubicarlo en la parcela del proyecto, marcado por los volúmenes de las cuatro torres, que lo condicionarán totalmente por su escala.

 

Queremos fomentar la participación ciudadana en los proyectos urbanos de máximo interés para la ciudad la ciudad, y como aspecto científico particular la difusión del conocimiento y uso de nuevas tecnologías de la geo-información por parte del ciudadano de a pie.

¿Seríamos capaces de convencer a Gallardón (alcalde de Madrid en aquella época), mientras tomábamos alegremente un vinillo en la carpa, para que invirtiera dinero en nuestra genial idea? Seguro que sí, pero antes teníamos que asegurar la parte metodológica y científica del asunto. Así que os propongo dejar la copa y los canapés y volver un momento al aula, porque necesito enseñaros unos conceptos en la pizarra de la clase.

El objetivo ya lo teníamos más o menos claro: “Plantear una propuesta para recrear el futuro Centro Internacional de Convenciones de la Ciudad de Madrid (CICCM) por medio de técnicas de Realidad Aumentada (RA)”. Vale, y parafraseando a Jordi Pujol, ¿qué “diantres” es la realidad aumentada? El término Realidad Aumentada (RA) hace referencia, dentro del campo de la investigación de metodologías informáticas, a la posibilidad de combinar el mundo real con datos generados por medio de un sistema informático [4]. En otras palabras: es una técnica que presenta objetos que existen únicamente en un ordenador (objetos virtuales) como si estuviesen en el mundo real [5].

No se debe confundir la realidad aumentada con la con la Realidad Virtual [RV], ya que en el caso de la RV la persona no se sumerge completamente en un mundo virtual, sino en una mezcla de éste con el mundo real. Para el usuario, objetos virtuales y reales coexisten en el mismo espacio. Además, y a diferencia de las aplicaciones de escritorio, se lleva a cabo en la realidad [6].

¿Y cómo surgió todo esto? (de dónde venimos, a dónde vamos…) Los orígenes de la realidad virtual, antesala de lo que denominamos realidad aumentada, están enlazados con la aparición y desarrollo de los sistemas informáticos, allá por los años 50 del siglo pasado. Pero también, como tantas tecnologías actuales, también se enlazan con la guerra fría y la necesidad imperiosa de investigar todo tipo de armas para aniquilar el planeta entero veinte veces si fuese necesario.

En mi opinión yo situaría los primeros avances un poquito más adelante, en los años 70, la época en la que se desarrollaron los F-15 Eagle y los F/A-18 Hornet, y por supuesto el transbordador espacial de la NASA. En esos años, los gráficos generados por ordenador ya reemplazaban a los videos en los simuladores. Y se operaba en tiempo real, aunque los gráficos eran bastante primitivos. En realidad, todos los elementos básicos de la realidad virtual han existido desde 1980, pero hizo falta que surgiese esta generación de potentes ordenadores para que los sistemas fuesen realmente funcionales y fueran tangibles los primeros sistemas comerciales accesibles y de bajo coste.

Ya en la década de los 90 aparece por primera vez el término Realidad Aumentada, acuñado por primera vez en el año 1990 por el investigador Tom Caudell [7]. Trabajando en la empresa Boeing, intentaba obtener un sistema alternativo a los caros diagramas dispuestos sobre láminas de contrachapado que contenían las instrucciones de cableado para cada tipo de avión. Surgió la idea de reemplazarlos por una especie de “cascos” que proyectaban los planos sobre planchas reutilizables, que serían modificadas eficientemente por un ordenador. Así, Caudell estaba de alguna forma ampliando el caudal de información que recibían sus trabajadores.

A día de hoy, todavía queda recorrido por delante, sobre todo por el rendimiento de los ordenadores (todavía demasiado limitado) que dificulta realizar de modo fluido y creíble el desplazamiento de los objetos virtuales sobre el mundo real.

De un modo más formal, podemos recurrir al ‘Boss‘ de la Realidad Aumentada, el investigador Ronald Azuma (actualmente trabaja en Intel, por desgracia rechazó todas nuestras ofertas). Según él, un sistema completo de realidad aumentada debe contar con las siguientes características [8]: 1. Combinar lo real y lo virtual (la información digital es combinada con la realidad), 2. Funcionar en tiempo real, y  3. Registrar en tres dimensiones. En 2008, cuando estuvimos recabando información sobre estos principios en papers y revistas científicas, se hablaba del uso de dispositivos de visualización similares a los de Realidad Virtual, como cascos y gafas. Había 2 métodos: Visión directa (con espejos semireflectantes, tipo Google Glass) o indirecta (en la que se reemplazaba la visión de la persona por imágenes de una cámara).

El problema que nos surgió (para empezar a convencernos a nosotros mismos que nuestra idea era factible) fue el gran problema funcional de la Realidad Aumentada: el del registro. Consiste en lograr que los objetos virtuales puedan asociarse con el mundo real, de tal forma que cuando el usuario se mueva con respecto a ellos los objetos virtuales parezcan conservar su posición, al igual que ocurre con los objetos reales. Os lo explico mejor a través de la siguiente figura, que hicimos para un poster científico, creo recordar:

En la situación a) se mezcla la imagen de la realidad con un elemento virtual añadido (Renault Mégane). Si el observador gira su visión hacia la derecha para ver la parada de autobús, sin registro b) el coche virtual conserva su posición en la imagen, cuando lo que se espera es que permanezca aparcado junto al Ford Focus real. En desplazamiento con registro c), el Megane virtual conserva la posición relativa correcta, y además cambia ligeramente su perspectiva ya que el ángulo de visión es distinto al de la posición inicial.

¿Cómo se resuelve el problema del registro en tiempo real? Sin entrar en muchos detalles, fundamentalmente con 3 técnicas: Sensores, Visión Artificial (con etiquetas IQ) y Dispositivos Dinámicos. Estos últimos son los que atrajeron nuestra atención, porque justo en la época de nuestra investigación se estaba experimentando con el uso de giroscopios, acelerómetros y sistema GPS de posicionamiento global por satélite en ciertas aplicaciones para determinar la posición del usuario.

Bueno, terminada la clase de conceptos fundamentales de la Realidad Aumentada (espero no haberos aburrido mucho), volvamos a pie de obra, al solar del Paseo de la Castellana. Una vez tomados los condicionantes tecnológicos, el siguiente paso fue materializar nuestra idea. Así que modelizamos virtualmente el solar y sus alrededores en un programa CAD, materializamos los cuatro grandes rascacielos ya existentes y virtualizamos un primer modelo del edificio del Palacio de Congresos. Con este modelo de la realidad, en el que podíamos calcular ángulos y distancias, empezamos a trabajar y planteamos tres posibles instalaciones para poder contemplar el futuro edificio con técnicas de Realidad Aumentada:

En la instalación A (puntual), la visualización virtual del edificio se realizaría desde uno o varios puntos fijos estratégicamente situados alrededor del futuro edificio. En cada uno de ellos se ubicaría un sistema visor fijo de realidad aumentada (ya sea de visión directa o indirecta) a través de un sistema ocular, semejante al de los tomavistas fijos que existen en muchas zonas turísticas de cualquier ciudad.

• Ventajas: facilidad de uso por parte de los asistentes, una instalación fija permitiría conectar el poste visor con un equipo informático y teóricamente podría prescindir de las marcas de registro o referencia (marcas fiduciales situadas en localizaciones con coordenadas conocidas alrededor del edificio).
• Inconvenientes, entre otros, la seguridad del equipo y el precio. Por ejemplo, calculamos que un TLV14 (poste tomavistas) por sí sólo tenía un coste de alrededor de 14.000 euros, sin contar toda la programación de RA que haríamos sobre él.

En la instalación B (controlada), se trataría de que el punto de vista del usuario fuese móvil, dando oportunidad de observar virtualmente el edificio desde cualquier punto alrededor del mismo. Los equipos de realidad aumentada serían móviles; cada visitante portaría una unidad, y se desplazaría con ella libremente por el espacio acotado de la instalación, rodeando si lo desea el edificio virtual y realizando una visión continua del conjunto.

En el espacio acotado se podrían instalar diversos puntos de información al visitante, con paneles, esquemas, etc. Los dispositivos móviles pude ser sistemas oculares portátiles o videocascos…

Pero debido a su precio desorbitado planteamos la resolución del problema a través pequeños dispositivos móviles con cámara y pantalla LCD tipo tablet o PDA, etc., los cuales podrían ser proporcionados por el personal de la instalación a los visitantes de la misma, al igual que ocurre con las audio-guías en los museos. Por tanto, obligatoriamente se habría de cubrir el recinto de la instalación con diversas marcas fiduciales o puntos de referencia codificados.

Un excelente ejemplo de cómo a través de un sencillo dispositivo móvil ya era posible crear una escena perfectamente sincronizada (que combinara tanto el mundo real como objetos virtuales) era una experiencia de la Vienna University of Technology [9]. Radicaba en crear una maqueta real sobre la cual dos personas podían visualizar dos trenes virtuales en movimiento a través de sencillos dispositivos PDA con cámara de vídeo. El juego propuesto consistía en lograr que los jugadores, cada uno con su dispositivo móvil propio y moviéndose libremente alrededor de la mesa en la que está situada la maqueta, interactuasen con la escena de realidad aumentada y lograran que los dos trenes no chocasen entre sí, ya que el trazado de las vías que recorren confluía en al menos 5 puntos.

Para sincronizar la imagen real que toma la PDA con la imagen virtual (los trenes en movimiento, los cambios de aguja interactivos, etc.) en la maqueta se disponían de una serie de marcas cuadradas de registro con una codificación específica para cada una de ellas, basada en una rejilla de 16 elementos. Para el correcto registro poco importaba que la resolución de la pantalla LCD de la PDA sea reducida. Lo que sí resultaba crítico era la resolución efectiva de la propia cámara de vídeo, que debía ser suficiente para que los algoritmos de visión artificial pudiesen distinguir qué marca fiducial estaba observando y en qué posición del espacio estaba situada con respecto a la dirección del objetivo de la cámara. Por cierto… prestad atención a la tecnología de hace tan sólo 8 años… las PDA (que no smartphones) no llevaban cámara trasera, sino que debían acoplarse dispositivos externos, tal y como aparecen en las imágenes.

A partir de la experiencia de la Universidad de Viena, tratamos de extrapolarla a la propuesta de recreación virtual del CICCM. Pero claro, en el ejemplo del juego de los trenes el usuario se desplazaba alrededor de un plano 2D, pero en el caso del CICCM, el usuario se desplazaría grandes distancias alrededor de un eje hipotético alrededor del edificio (que podría equipararse a un cono 3D, por ejemplo), enfocando la cámara en cualquier dirección, preferentemente sobre este eje.

Descartadas las marcas fiduciales planas, ideamos el uso de postes cilíndricos, los cuales llevarían una codificación en forma de anillos. Los anillos serían equivalentes a una matriz de una columna y varias filas. La forma cilíndrica hace posible que la marca se identifique desde cualquier lugar. Así, los postes se repartirían por toda la parcela de modo uniforme formando una red, con lo cual se facilitaría que la PDA visualizara al menos cuatro o más elementos de control de la orientación.

Nos fuimos a nuestro modelo virtual y echamos unos calculillos topográficos…

… y por desgracia la cosa pintaba bastante mal: a una distancia de 75 metros, la PDA debería situarse frente a los ojos con una inclinación de 60º. Incluso situados en el lateral del Paseo de la Castellana, para lograr visualizar el CICCM por detrás de la Torre de Cristal, el ángulo de inclinación debería llegar a los 73º. Con respecto a las cámaras de vídeo, estos ángulos tan grandes serían abarcables sólo por focales muy cortas, menores de 15mm, y aun así la imagen formada sería bastante deformada, de forma parecida a como lo hacen los objetivos de “ojo de pez”.

Sin tener intención de aburriros más, pudimos concluir que a distancias menores de 150-200 metros del edificio virtual, y con una cámara digital de PDA con una focal estándar de 4,7 mm (que equivaldría a 35 mm en fotografía, mientras que la focal del ojo humano rondaría los 50 mm.) se empezaría a tener serias dificultades para lograr visualizar virtualmente la zona superior del CICCM, ya que se perderían las marcas fiduciales y, por tanto, la posibilidad de registro.

Esto obligaría buscar soluciones mucho más engorrosas, como emplazar marcas en altura colgadas por medio de globos de helio, o incluso  se debería considerar el perfil superior de los propios rascacielos para posicionar elementos de referencia fijados en las propias fachadas, por ejemplo.

Como veis, oscuros nubarrones y callejones sin salida se cernían sobre la viabilidad técnica de nuestra innovación. Estábamos empeñados en conseguir definir una propuesta de Instalación libre, abierta y permanente o, lo que es lo mismo, conseguir la visualización virtual del CICCM sin ningún tipo de asistencia, y además desde cualquier distancia y lugar. Pero, si se pretendía una situación de plena libertad para el usuario, la posibilidad de materializar marcas virtuales en el terreno quedaba total y absolutamente descartada, lo cual implicaba que se debía volver a plantear el reto técnico del control y monitorización de la posición del eje óptico en el espacio de la propia instrumentación, añadiendo además la necesidad de conocer también en todo momento la posición del usuario en el espacio al ser el punto de vista móvil.

El más difícil todavía… nos tocó analizar todos los avances tecnológicos en las tecnologías móviles. Recordemos que estábamos hablando de finales de 2007. Tras volver a la pizarra y darle nuevamente vueltas al asunto, definimos lo que debería tener un sistema móvil portátil tipo PDA /teléfono móvil para solventar el problema técnico:

• Posibilidad del cálculo preciso de la posición en el espacio gracias a la integración de GPS / A-GPS.
• Acelerómetro [10] / giroscopio integrado, que en teoría puede facilitar el cálculo de la orientación del eje óptico de la cámara de vídeo que porta.
• Pantalla TFT, cámara de fotos y de vídeo de alta resolución integrada. La imagen registrada se combinaría con la imagen virtual procesada, cuyo resultado finalmente sería visualizado en la pantalla del aparato.
• Múltiples sistemas de conexión inalámbrica: GSM, GPRS, HSDPA (conexión 10 veces más rápida que el estándar 3G), USB, Bluetooth, LAN inalámbrica (UPnP), etc.

Pues esta lista de ingredientes la cumplían en aquella época, al menos, 2 modelos de teléfono: el Nokia N95 y el iPhone de Apple [11]. El más conocido, el iPhone, fue lanzado en Julio de 2007. En el caso del Nokia N95 [12], por una extraña razón comercial el acelerómetro, además de no ser publicitado por Nokia, permanecía desactivado por defecto [13]. Sólo meses después de su lanzamiento empezaron a circular rumores en los “blogs” de Internet de la existencia del sensor, con recetas más o menos caseras para su activación [14]. 

Y bueno, ahí estábamos nosotros, con la certeza de que el problema técnico de la realidad aumentada para dispositivos móviles sin necesidad de marcas fiduciales estaba resuelto, con la previsión de que era cuestión de muy poco tiempo que todo el mundo tuviera en el bolsillo dispositivos lo suficientemente potentes y sensibles para lograr una buena experiencia de RA…

¿y qué pasó? Que como nosotros éramos (y seguimos siendo) especialistas en información geográfica interoperable, nos enfrascamos en resolver un condicionante de datos (que los modelos virtuales estuviesen alojados en una “nube” interoperable de datos que cumpliese las especificaciones del Open Geospatial Consortium) y… se nos pasó el arroz de la idea. Tal cual. Era una época en la que estando en la universidad, teníamos grabada a sangre y fuego la palabra “investigación” y “docencia”, pero no nos dábamos cuenta de que, si no comercializas tus ideas, ni España, ni tu cuenta corriente avanzan.

Sí, tanto darle vueltas a la idea que se nos fue el vino en catas. En Junio de 2009, aproximadamente 18 meses después, los señores Raimo van der Klein, Claire Boonstra y Maarten Lens-FitzGerald fundaron “Layar” [15], que supongo que os sonará muy mucho.

La moraleja es que cuando uno tiene el inmenso golpe de suerte de que se alineen los astros con una idea que, aunque de momento no tenga soporte técnico pero intuyas que está a punto de tenerlo… no lo dudes: ponte el mundo por montera, pégate un par de lingotazos de pacharán navarro si es necesario, reúne tres mil eurillos con tus amigos (capital social que lo llaman), funda tu propia start-up y para adelante, como los de Alicante.

Tener una gran idea es la peor cosa del mundo si la dejas en el estado gaseoso
y etéreo de la materia: es decir, dejarla permanecer como una idea.

No busquéis la frase en Google porque me la acabo de inventar (la podéis utilizar a partir de ahora, la declaro formalmente Creative Commons con reconocimiento no comercial).  Pero creo que resume bastante bien nuestra pasada experiencia. Espero que os sirva en vuestro futuro!

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[1] Madrid Espacios y Congresos. Concurso de Ideas para el Centro Internacional de Convenciones de la Ciudad de Madrid (CICCM).  Último acceso: 06/2007 en la URL: http://www.concursociccm.com

[2] Urbanity.es. CICCM: Proyecto Ganador. Último acceso: 04/2007 en la URL: http://urbanity.blogsome.com/ 2007/04/26/ciccm-proyecto-ganador

[3] Artículo acerca de la presentación del CICCM. Último acceso: 12/2007 en la URL: espormadrid.blogspot.com

[4] Augmented reality.  Último acceso: 09/2015 en la URL: http://en.wikipedia.org/wiki/Augmented_reality.  

[5] Pasman, W., Woodward, C., Hakkarainen, M.  (2004) Augmented Reality with large 3D Models on a PDA – Implementation, Performance and Use Experiences. Accesible en la URL: http://virtual.vtt.fi/multimedia/publications/ aronpdafull-vrcai2004.pdf

[6] Agudelo, A. (2004) Modelado de contexto para Realidad Aumentada. Universidad EAFIT. Escuela de Ingeniería. Departamento de informática y Sistemas. Medellín (Colombia).

[7] Moreda, D. La realidad Aumentada. Último acceso: 09/2007 en la URL: http://rnasa.tic.udc.es/gc/Contenidos% 20adicionales/trabajos/3D/Realidad%20Aumentada

[8] Azuma, R.  (1995) A survey of augmented reality. Computer Graphics (SIGGRAPH ’95 Proceedings, Course Notes 9: Developing Advanced Virtual Reality Applications) p. 1-38.

[9] Wagner, D., Pintaric, T., Ledermann, F., Schmalstie, D. (2005) Towards Massively Multi-User Augmented Reality on Handheld Devices. Third International Conference on Pervasive Computing. Munich, Germany.

[10] Wikipedia. Concepto de acelerómetro. Último acceso: 09/2015 en la URL: http://en.wikipedia.org/wiki/Accelerometer

[11] Apple.com. Apple Reinvents the Phone with iPhone. Último acceso: 02/2008 en la URL: http://www.apple.com/pr/library/2007/01/09iphone.html

[12] Guía de Usuario del Nokia n95. Último acceso: 02/2008 en la URL: http://www.nokia.es/A4388089

[13] Centro de investigación de Nokia. Último acceso: 02/2008 en la URL: http://research.nokia.com/

[14] Nokia Research Center: Ejemplo de aplicaciones del acelerómetro del Nokia N95. Control remoto de un coche de juguete.  Último acceso: 02/2008 la URL: http://es.engadget.com/2007/11/29/conduciendo-por-control-remoto-con-un-n95

[15] Wikipedia. Layar, empresa de Realidad Aumentada. Último acceso: 09/2015 en la URL: https://en.wikipedia.org/wiki/Layar

 

3 comentarios / 01 Sep 2015 por Javier Moya
Sin categoría / arquitectura, Geoimagine, IDE, Infraestructura de Datos Espaciales, Innovación, Madrid, Realidad Aumentada

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