Sistem lampu portabel yang dapat mendigitalkan objek sehari-hari | Berita MIT

Ketika Nikola Tesla diprediksi kami memiliki telepon genggam yang dapat menampilkan video, foto, dan banyak lagi, renungannya tampak seperti mimpi yang jauh. Hampir 100 tahun kemudian, ponsel pintar sudah seperti pelengkap tambahan bagi banyak dari kita.

Insinyur fabrikasi digital kini berupaya memperluas kemampuan tampilan objek sehari-hari lainnya. Salah satu cara yang mereka jelajahi adalah permukaan yang dapat diprogram ulang – atau benda yang tampilannya dapat diubah secara digital – untuk membantu pengguna menyajikan informasi penting, seperti statistik kesehatan, serta desain baru pada benda seperti dinding, mug, atau sepatu.

Para peneliti dari Laboratorium Ilmu Komputer dan Kecerdasan Buatan (CSAIL) MIT, Universitas California di Berkeley, dan Universitas Aarhus telah mengambil langkah maju yang menarik dengan membuat “PortaChrome,” sistem lampu portabel dan alat desain yang dapat mengubah warna dan tekstur berbagai objek. Dilengkapi dengan LED ultraviolet (UV) dan merah, hijau, dan biru (RGB), perangkat ini dapat ditempelkan pada benda sehari-hari seperti kemeja dan headphone. Setelah pengguna membuat desain dan mengirimkannya ke mesin PortaChrome melalui Bluetooth, permukaannya dapat diprogram menjadi tampilan multiwarna yang berisi data kesehatan, hiburan, dan desain mode.

Untuk membuat suatu benda dapat diprogram ulang, benda tersebut harus dilapisi dengan pewarna fotokromik, tinta tak kasat mata yang dapat diubah menjadi berbagai warna dengan pola cahaya. Setelah dilapisi, individu dapat membuat dan menyampaikan pola ke item melalui perangkat lunak desain grafis tim, atau menggunakan API tim untuk berinteraksi dengan perangkat secara langsung dan menyematkan desain berbasis data. Saat dipasang pada permukaan, lampu UV PortaChrome menjenuhkan pewarna sementara LED RGB menghilangkan saturasinya, mengaktifkan warna dan memastikan setiap piksel diberi warna agar sesuai dengan desain yang diinginkan.

Sistem cahaya terintegrasi Zhu dan rekan-rekannya mengubah warna objek rata-rata dalam waktu kurang dari empat menit, delapan kali lebih cepat dibandingkan pekerjaan mereka sebelumnya, “Foto-Chromeleon.” Peningkatan kecepatan ini berasal dari peralihan ke sumber cahaya yang melakukan kontak dengan objek untuk mengirimkan sinar UV dan RGB. Photo-Chromeleon menggunakan proyektor untuk membantu mengaktifkan sifat pengubah warna pewarna fotokromik, di mana intensitas cahaya pada permukaan objek dikurangi.

“PortaChrome menyediakan cara yang lebih nyaman untuk memprogram ulang lingkungan sekitar Anda,” kata Yunyi Zhu ’20, MEng ’21, mahasiswa PhD MIT di bidang teknik elektro dan ilmu komputer, afiliasi CSAIL, dan penulis utama di a kertas tentang pekerjaan itu. “Dibandingkan dengan sistem berbasis proyektor kami sebelumnya, PortaChrome adalah sumber cahaya yang lebih portabel yang dapat ditempatkan langsung di atas permukaan fotokromik. Hal ini memungkinkan perubahan warna terjadi tanpa campur tangan pengguna dan membantu kita menghindari kontaminasi lingkungan dengan sinar UV. Hasilnya, pengguna dapat mencantumkan grafik detak jantung di bajunya setelah berolahraga, misalnya.”

Memberikan perubahan pada benda sehari-hari

Dalam demo, PortaChrome menampilkan data kesehatan di berbagai permukaan. Seorang pengguna mendaki dengan PortaChrome yang dijahit ke ranselnya, menempelkannya langsung ke bagian belakang kemejanya, yang dilapisi pewarna fotokromik. Sensor ketinggian dan detak jantung mengirimkan data ke perangkat pencahayaan, yang kemudian diubah menjadi grafik melalui skrip pemrograman ulang yang dikembangkan oleh para peneliti. Proses ini menciptakan visualisasi kesehatan pada bagian belakang baju pengguna. Dalam tayangan serupa, peneliti MIT menampilkan hati yang secara bertahap menyatu di bagian belakang tablet untuk menunjukkan bagaimana kemajuan pengguna menuju tujuan kebugaran.

PortaChrome juga menunjukkan bakatnya dalam menyesuaikan perangkat yang dapat dikenakan. Misalnya, para peneliti mendesain ulang beberapa headphone berwarna putih dengan garis biru menyamping dan garis horizontal kuning dan ungu. Pewarna fotokromik dilapisi pada headphone dan tim kemudian memasang perangkat PortaChrome ke bagian dalam casing headphone. Akhirnya, para peneliti berhasil memprogram ulang pola mereka pada objek tersebut, sehingga menyerupai seni cat air. Para peneliti juga mewarnai ulang belat pergelangan tangan agar sesuai dengan pakaian yang berbeda menggunakan proses ini.

Nantinya, karya tersebut bisa digunakan untuk mendigitalkan barang milik konsumen. Bayangkan mengenakan jubah yang dapat mengubah seluruh desain baju Anda, atau menggunakan penutup mobil untuk memberikan tampilan baru pada kendaraan Anda.

Bahan utama PortaChrome

Di sisi perangkat keras, PortaChrome adalah kombinasi dari empat bahan utama. Perangkat portabel mereka terdiri dari alas tekstil sebagai semacam tulang punggung, lapisan tekstil dengan lampu UV yang disolder dan satu lagi dengan RGB terpasang, serta lapisan difusi silikon sebagai pelengkap. Menyerupai sarang lebah tembus pandang, lapisan silikon menutupi LED UV dan RGB yang saling bertautan dan mengarahkannya ke piksel individual untuk menerangi desain dengan baik di permukaan.

Perangkat ini dapat secara fleksibel melilit benda dengan berbagai bentuk. Untuk meja dan permukaan datar lainnya, Anda bisa meletakkan PortaChrome di atasnya, seperti tatakan. Untuk benda melengkung seperti termos, Anda dapat melilitkan sumber cahaya seperti wadah cangkir kopi untuk memastikannya memprogram ulang seluruh permukaan.

Sistem lampu portabel dan fleksibel dibuat dengan alat yang tersedia di ruang pembuat (seperti pemotong laser, misalnya), dan metode yang sama dapat direplikasi dengan bahan PCB fleksibel dan sistem manufaktur massal lainnya.

Meskipun teknologi ini juga dapat dengan cepat mengubah lingkungan sekitar kita menjadi tampilan yang dinamis, Zhu dan rekan-rekannya yakin teknologi ini dapat memperoleh manfaat dari peningkatan kecepatan lebih lanjut. Mereka ingin menggunakan LED yang lebih kecil, dengan kemungkinan hasil berupa permukaan yang dapat diprogram ulang dalam hitungan detik dengan desain resolusi lebih tinggi, berkat peningkatan intensitas cahaya.

“Permukaan barang-barang kita sehari-hari diberi kode dengan warna dan tekstur visual, menyampaikan informasi penting dan membentuk cara kita berinteraksi dengannya,” kata Tingyu Cheng, postdoc Georgia Tech, yang tidak terlibat dalam penelitian ini. “PortaChrome mengambil lompatan maju dengan menyediakan permukaan yang dapat diprogram ulang dengan integrasi sumber cahaya fleksibel (LED UV dan RGB) dan pigmen fotokromik ke dalam objek sehari-hari, membuat lingkungan menjadi piksel dengan warna dan pola yang dinamis. Kemampuan yang ditunjukkan oleh PortaChrome dapat merevolusi cara kita berinteraksi dengan lingkungan sekitar, khususnya dalam domain seperti mode yang dipersonalisasi dan antarmuka pengguna yang adaptif. Teknologi ini memungkinkan penyesuaian real-time yang terintegrasi secara mulus ke dalam kehidupan sehari-hari, menawarkan gambaran sekilas tentang masa depan ‘tampilan di mana-mana’.”

Zhu bergabung dengan sembilan afiliasi CSAIL dalam makalah ini: mahasiswa PhD MIT dan afiliasi MIT Media Lab, Cedric Honnet; mantan peneliti sarjana tamu Yixiao Kang, Angelina J. Zheng, dan Grace Tang; mahasiswa sarjana MIT Luca Musk; Asisten Profesor Universitas Michigan Junyi Zhu SM ’19, PhD ’24; postdoc baru-baru ini dan asisten profesor Universitas Aarhus Michael Wessely; dan penulis senior Stefanie Mueller, Profesor Asosiasi Pengembangan Karir TIBCO di departemen Teknik Elektro dan Ilmu Komputer dan Teknik Mesin MIT dan pemimpin HCI Engineering Group di CSAIL.

Karya ini didukung oleh Program Penelitian Bersama MIT-GIST dan dipresentasikan pada Simposium ACM tentang Perangkat Lunak dan Teknologi Antarmuka Pengguna pada bulan Oktober.