Nella sua opera anticipatrice, l'informatico trasformatosi in autore ha immaginato il mondo di domani: un mondo in cui la realtà fisica è rappresentata, perfettamente, in forma digitale; un documento vivente che descrive in tempo reale ogni sfumatura delle comunità in cui viviamo.
Che cos'è esattamente un Mirror World (mondo speculare)? Per citare l'opera fondamentale di Gelernter:
Si tratta di modelli software di un pezzo di realtà, un pezzo del mondo reale che scorre fuori dalla finestra. Oceani di informazioni si riversano senza sosta nel modello (attraverso un vasto labirinto di tubi e tubature del software): una tale quantità di informazioni che il modello può imitare ogni mossa della realtà, istante per istante. Un Mirror World è l'immagine speculare di un'enorme istituzione, in movimento e fedele, intrappolata all'interno di un computer, dove è possibile vederla e coglierla nella sua interezza. Il sottomondo denso e trafficato che ci circonda è anche, ora, un oggetto nelle nostre mani.
A distanza di trentadue anni, stiamo praticamente realizzando queste previsioni. Grazie alla tecnologia di scansione laser 3D, statica terrestre e mobile basata su SLAM (localizzazione e mappatura simultanea), ogni giorno milioni di beni fisici in tutto il mondo - artificiali o naturali - di edifici residenziali e commerciali, centrali elettriche, impianti industriali e ambienti sotterranei come le miniere, vengono trasformati in modelli virtuali di dati digitali.
Due strade, un percorso
In quasi 60 anni di storia della scansione laser terrestre (statica o in posizione fissa) e in quella un po' più breve della scansione mobile (acquisizione della realtà in movimento), le due tecnologie, correlate ma diverse, hanno iniziato a percorrere strade separate.
Le aziende produttrici di scanner laser terrestri per l'edilizia (TLS) si vantavano dell'aumento di accuratezza e precisione della tecnologia, con applicazioni che riguardavano il reverse engineering e il controllo qualità, l'analisi forense per la pubblica sicurezza e la modellazione basata su nuvola di punti per il settore dell'architettura, dell'ingegneria e dell'edilizia. Le aziende che si occupano di scansioni mobili, consapevoli dei limiti di granularità dei dati dei loro prodotti, hanno invece promosso la velocità di acquisizione dei dati, la facilità d'uso, il risparmio sui costi e la mobilità della loro tecnologia, in modo che la gestione e la supervisione di progetti edilizi e infrastrutturali, così come le operazioni minerarie, possano procedere con la massima efficienza, riducendo i tempi di completamento e producendo risultati concreti.
Per quanto non sia un vero e proprio slogan del settore, la scansione mobile è diventata sempre più il mantra del "non lasciare che la perfezione sia nemica del bene". Per molti progetti, secondo questa idea, una scansione mobile ad alta velocità e a bassa risoluzione era più che sufficiente.
Oggi, però, queste strade un tempo divergenti si stanno ricongiungendo. Si tratta di una trasformazione guidata da aziende innovative su entrambi i fronti del settore della cattura della realtà e avviene per due motivi:
- La consapevolezza che, soprattutto nelle applicazioni AEC e minerarie (analisi della convergenza, mappatura dell'avanzamento della produzione, ispezione dei pozzi verticali, volume delle scorte, mappatura geologica, progettazione e pianificazione), la biforcazione mobile/statica si è rivelata più articolata; sono infatti molti gli esempi in cui sia le scansioni terrestri ad alta risoluzione che le scansioni mobili veloci a bassa risoluzione sono utili nell'ambito dello stesso progetto.
- I progressi negli algoritmi software basati su SLAM, le velocità di elaborazione dei dati e i flussi di lavoro online e offline stanno favorendo l'integrazione della tecnologia di scansione statica e mobile in sistemi hardware e software unificati. In questi scenari, i dispositivi di scansione portatili fanno essenzialmente il "doppio lavoro", unendo il meglio di entrambi i mondi
In altre parole, "abbastanza buono" può comunque esserlo per la stragrande maggioranza delle applicazioni di scansione mobile. Tuttavia, quando la tecnologia non è all'altezza, o quando si presenta un caso d'uso specifico all'interno di un progetto minerario o AEC (e altri ancora, come verrà discusso negli articoli che seguiranno), la scansione statica può completare il quadro dei dati, colmando le lacune che una scansione mobile potrebbe non rilevare.
Le applicazioni di questo tipo possono essere di vario tipo. Per AEC, come per l'industria mineraria, la mappatura dell'avanzamento della produzione e la supervisione del progetto sono particolarmente importanti. Entrambi i settori vedono coinvolti numerosi soggetti interessati, molti dei quali si trovano a migliaia di chilometri di distanza dal sito del progetto o dalla miniera. Una scansione mobile basata su SLAM può rilevare spazi di grandi dimensioni, senza bisogno di triangolazione GPS e con una qualità sufficientemente buona, e fornire una panoramica necessaria dello stato di avanzamento di un progetto.
Il funzionamento è semplice: le nuvole di punti vengono elaborate in un software e confrontate con scansioni precedenti o con modelli CAD. Al termine, viene generato un file digitale (spesso in semplice formato PDF) che viene inviato alle parti interessate. Sebbene un laser scanner 3D statico tradizionale sia in grado di svolgere questo compito (e di realizzarlo con estrema fedeltà), uno scanner mobile è in grado di farlo abbastanza bene, a un prezzo più competitivo e a velocità molto più elevate, il che può accelerare un'intera costruzione. Questo è l'argomento principale a favore delle scansioni mobili. Perché usare il set di coltelli da bistecca in acciaio Damasco da 750 dollari che hai ricevuto come regalo di nozze (o anche il set da 500 dollari che hai comprato per la tua nuova griglia) quando il coltello in acciaio inossidabile dell'IKEA va altrettanto bene?
Eppure, nell'ambito di questo stesso ipotetico progetto, esistono delle aree in cui una scansione statica, anche detta "coltello regalo di nozze", o addirittura "coltello da griglia", ha più senso. Questa situazione è frequente nelle applicazioni MEP (meccaniche, elettriche e idrauliche). In questo caso, la granularità necessaria per catturare tutte le tubature dettagliate all'interno di un edificio o di una stanza MEP supera le capacità di una scansione mobile. È qui che uno scanner laser terrestre, o qualcosa di simile, ha più senso.
Lo stesso vale per le applicazioni minerarie. Anche se uno scanner mobile può rivelarsi eccellente per l'analisi della convergenza, la mappatura dell'avanzamento della produzione, l'ispezione dei pozzi verticali e il volume delle scorte, questa tecnologia è meno ideale quando un progetto richiede un'analisi dettagliata della struttura e della configurazione di una particolare formazione geologica. Lo stesso vale per la progettazione e il design della miniera, per garantire che i nuovi tunnel, le rampe e gli scavi siano in linea con le infrastrutture e le caratteristiche geologiche esistenti.
La saggezza intramontabile di "Due al prezzo di uno"
Ovviamente, sorge spontanea una domanda. Se il mondo della scansione mobile e quello della scansione terrestre iniziano a vedersi meno come "nemici" (concorrenti amichevoli, per chi lo preferisce) e più come veri e propri partner, cosa impedisce ad architetti, ingegneri, minatori e leader di altri settori di acquistare uno scanner mobile all'avanguardia basato su SLAM e un laser scanner 3D statico di ultima generazione?
La risposta breve è: niente. Per i casi d'uso appropriati, a volte gli scanner mobili standalone e gli scanner laser standalone sono, in effetti, gli strumenti giusti per il lavoro giusto - anche se la semplice matematica dice che si tratta di "due al prezzo di due".
Tuttavia, poiché entrambe le tecnologie hanno registrato un continuo progresso, il mercato vedrà sempre più spesso dispositivi "fusi", ovvero scanner mobili che includono funzionalità di scansione statica, anche se tali funzionalità non possono sostituire completamente un TLS. (Almeno non ancora.)
I vantaggi di un dispositivo così ibrido sono chiari. Uno scanner mobile in grado di eseguire scansioni in movimento e statiche di alta qualità è in grado di:
- Ridurre il costo di acquisto: letteralmente due dispositivi al prezzo di uno.
- Semplificare l'arsenale di scansione laser di un'azienda: un dispositivo che fa tutto, la maggior parte delle volte.
- Aumentare l'utilizzo in mobilità: per luoghi difficili da raggiungere come ambienti sotterranei o fitte foreste con una fitta vegetazione e sottobosco, anche i controsoffitti di un ufficio.
- Semplificare i sistemi software: in questo modo, è necessario un solo software per gestire tutte le esigenze di elaborazione, archiviazione, filtraggio e registrazione dei dati in entrata.
- Diminuzione del peso e dell'ingombro in loco: con conseguente minor numero di infortuni e maggiore agilità di scansione (con i moderni scanner portatili o mobili montati su asta, gli utenti possono camminare a velocità normale e acquisire mentre procedono. E, a seconda della qualità dei dati che gli utenti in loco vogliono acquisire, a volte anche molto più velocemente).
- Velocizzare il completamento del progetto: con un risparmio di tempo (fino a 10 volte più veloce rispetto ai TLS tradizionali) e di denaro, grazie alla riduzione delle visite in loco, al minor numero di personale, alla minimizzazione degli sprechi di materiali e a processi di approvazione più rapidi. Con un dispositivo del genere, gli ambienti che avrebbero richiesto settimane per essere esaminati, ora richiedono solo giorni.
La scansione laser/mobile terrestre e le relative applicazioni hardware e software non sono solo innovative, ma stanno diventando fondamentali per il modo in cui il mondo raccoglie, elabora e condivide i dati. Questo è particolarmente vero nelle applicazioni AEC e minerarie, dove la scansione statica e mobile continua a dimostrare il suo valore. Ma è così anche in altri settori, tra cui l'istruzione, la sicurezza e la difesa, i servizi di pubblica utilità e di produzione di energia, la pubblica amministrazione e i servizi di trasporto e logistica - argomenti che verranno trattati nei prossimi articoli.
Man mano che le frontiere dei sistemi di misurazione di precisione basati su SLAM e LiDAR continuano a progredire, spetterà ai produttori - e ai fornitori - di questa tecnologia spiegare i complessi fondamenti che sono alla base della trasformazione digitale in corso nel mondo.
Nel suo libro del 1995 "Il mondo infestato dai demoni", il compianto Carl Sagan, astronomo e divulgatore scientifico di grande talento, potrebbe averlo detto meglio: "Non parlare al grande pubblico come faresti con i tuoi colleghi scienziati. Esistono termini che trasmettono il tuo significato in modo immediato e preciso ai colleghi esperti. Potresti usare queste frasi ogni giorno nel tuo lavoro professionale. Ma non fanno altro che mistificare un pubblico di non specialisti".
Luminari come Sagan e l'autore di Mirror Worlds, David Gelernter, lo avevano capito bene. Solo il tempo ci dirà se lo hanno fatto anche gli sviluppatori di scansioni laser 3D e i loro clienti. Considera questo articolo come l'incipit di una ricca ed entusiasmante discussione su dove ci porterà il futuro della tecnologia di scansione ibrida statica/mobile con lo stesso dispositivo.
Oppure, come afferma Gelernter, in modo estremamente eloquente:
"La tecnologia è l'oceano in una fresca giornata primaverile. Brilla in lontananza; incredibilmente freddo; elettrizzante una volta che ti ci sei immerso."
Immergiamoci insieme.