L'innovazione digitale permanente nell’AEC: tra 3D, Cloud e Intelligenza Artificiale

Evoluzione/Rivoluzione nel contesto delle immagini digitali e della geomatica 

Diversi anni fa, nelle letture di aggiornamento tecnico, il termine VOXEL appariva come un concetto ancora astratto nel contesto delle immagini e della geomatica. La sensazione comune era quella di un’imminente rivoluzione nel settore. Ma cosa è il VOXEL? Il VOXEL è quello che viene definito come la controparte tridimensionale del pixel.

Arriviamo ai giorni nostri per sottolineare che nel settore si è verificato un importante cambiamento: dal fenomeno 2D, dove le informazioni del pixel (coordinate) assumono un valore RGB (colore), si è passati al concetto 3D, in cui il pixel viene sostituito da un valore di radianza multicomposto.

Tutto ciò prende il nome di NeRF (campo di radianza neurale) e rappresenta la rivoluzione che aspettavamo da tempo per superare il concetto 2D delle immagini digitali, e avvicinarci al sogno del 3D come nuovo modello di riferimento della realtà. Se un campo di radianza neurale (NeRF) è una rete neurale in grado di ricostruire scene tridimensionali complesse da un insieme parziale di immagini bidimensionali, possiamo affermare che la rivoluzione conquista l’ambito della fotogrammetria e non nel mondo delle immagini nel suo complesso. Gli utenti finali saranno i primi a notare questo cambiamento, potendo usufruire di modelli 3D molto più realistici rispetto a quelli a cui sono abituati a ricevere dai propri fornitori. Nel frattempo, grazie ai NeRF creare modelli 3D fotorealistici diventerà molto più facile e performante. D’altronde se l’approccio NeRF è approdato anche su AMAZON , un motivo ci sarà.

Ecco il nuovo che avanza senza sosta, con l'innovazione di standard e classificazione dei dati che cambiano il senso delle cose.

Questa nota editoriale vuole concentrare l’attenzione sulle nuove tendenze che stanno trasformando progressivamente il mondo digitale nell'ambito dell'AEC, con un impatto significativo su molteplici fronti. Dall'interazione tra progettista e committente fino alla relazione tra produttore e acquirente, stiamo assistendo a cambiamenti radicali. Questo avviene già nel mondo dei rendering, dove ad esempio è possibile offrire agli acquirenti un'esperienza inclusiva e digitale dell'ambiente abitativo prima ancora che diventi realtà.

I fattori che hanno determinato il cambiamento

L'insieme delle innovazioni che caratterizzano l'attuale fase di cambiamento nel mondo della geomatica e dell'AEC è il risultato di molteplici fattori, unici nel loro genere, ovvero:

A. La convergenza dei processi di progettazione, calcolo, gestione e visualizzazione verso ciò che viene chiamato Cloud o SAS (Software As Service).

B. La disponibilità di standard innovativi che alimentano l’innovazione, come la nascita dell’omologo del JPEG per il 3D e non solo. Il mondo NeRF aumenta le performance per il 3D e il fotorealismo mentre l’USR (Universal Scene Description) è considerato il framework HTML del 3D per il metaverso.

C. Le Asset Library per la progettazione 3D, diventano un mercato infinito e funzionale a ciò che qualche produttore definisce come le 3D Warehouse.

D. La crescente diffusione dei Digital Twin sta rivoluzionando la società odierna, attraverso la digitalizzazione e la creazione di "repliche digitali” o "gemelli digitali", che simulano la realtà in ogni suo aspetto.

E. L’AI o Intelligenza Artificiale avrà un forte impatto su tutte le device della modernità. Macchine, utensili, funzioni e interfacce saranno dotate di AI che dovrebbe portare ad un miglioramento, in termini di efficienza, di tutte le tecnologie.

F. Il concetto dei “lab on a chip”, ovvero la manipolazione del mondo infinitamente piccolo come le nanotecnologie, che portano l’innovazione nel mondo dei sensori (MEMS ed altro).

Il desktop dell'AEC migra sul cloud

Poco meno di 3 anni fa (19 Luglio 2021) Autodesk rilasciava "Tandem: BIM ed IoT per il gemello digitale delle costruzioni”, scegliendo quindi di trasferire le app desktop in cloud. Il passaggio al cloud è una migrazione in realtà iniziata già da diversi anni, soprattutto nel mondo del GIS , così come in quello dei grandi progetti dei 3D City Models, negli ambienti delle Point Cloud (Laser Scanner, Fotogrammetria, altro) e altri ambienti di lavoro nel campo dell’engineering come quelli complessi dell’industria del Power and Plant, etc.

Tuttavia, se il numero uno di Autodesk, Andrew Anagnost, ha ritenuto necessario annunciare che "Il futuro di tutte le soluzioni dell'azienda sarà 'cloud-first'" come già dimostrato dal sistema di progettazione FORMA, ormai dominante tra le soluzioni innovative di alto livello per il mondo dell'AEC, questo avrà sicuramente un significato. A noi appare come il vero inizio di una nuova era nell'uso degli strumenti innovativi dell'Information Technology nel campo dell'AEC.

Forma è una piattaforma per la progettazione concettuale architettonica. A seguito della sua uscita, tutte le app desktop di Autodesk sono state sottoposte ad un processo di riscrittura orientate al cloud-first. Ciò significa che dati e app risiederanno nella crescente infrastruttura cloud di Autodesk. Infine, per capire quale è l’aspettativa verso queste nuove tecnologie, basti pensare all'esteso endorsement che Autodesk sta mettendo in campo sul tema dei Digital Twin, attraverso un vero e proprio programma di cultura sul tema, affrontato attraverso il piano di comunicazione “ Demystifying Digital Twin For Architecture, Engineering, and Construction ”.

Il nuovo che avanza in fotogrammetria si chiama NeRF

Cominciamo con il dire che NeRF costituisce una metodica che almeno allo stato dell’arte presenta dei vantaggi proprio là dove la fotogrammetria presenta invece delle criticità. Questo significa che NeRF (nato intorno al 2020) e fotogrammetria, ad oggi, devono essere considerate come cooperanti nel perfezionamento del processo di ricostruzione della geometria 3D, a partire da immagini comunque acquisite secondo modalità consolidate.

La fotogrammetria, infatti, mostra i suoi limiti quando le superfici da cui si deve estrarre la geometria sono prive di texture, oppure sono metalliche, translucide o trasparenti. In questi casi, l’approccio NeRF (Neural Radiance Field) mostra una maggiore efficacia nella ricostruzione di modelli 3D.

Sia nel processo fotogrammetrico che in quello adottato da NeRF, si parte dalla identificazione del cosiddetto Bundle Adjustment (BA), ovvero, punto di presa e orientamento esterno e interno di ognuna delle immagini nello spazio 3D: Structure-from-Motion (SfM) è ad oggi la soluzione generalmente adottata a questo scopo.

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L'articolo prosegue con un paragrafo dedicato al futuro del 3D tra USD (Universal Scene Description) e glTF (Graphics Library Transmission Format) e i sistemi di Asset Library e di 3D Warehouse.