Des étiquettes invisibles lisibles par machine qui identifient et suivent les objets.

Si vous téléchargez de la musique en ligne, vous pouvez obtenir des informations d’accompagnement intégrées au fichier numérique qui peuvent vous indiquer le nom de la chanson, son genre, les artistes présents sur un morceau donné, le compositeur et le producteur. De même, si vous téléchargez une photo numérique, vous pouvez obtenir des informations pouvant inclure l’heure, la date et le lieu où la photo a été prise. Cela a conduit Mustafa Doga Dogan à se demander si les ingénieurs pouvaient faire quelque chose de similaire pour les objets physiques. « De cette façon, a-t-il songé, nous pourrions nous informer plus rapidement et de manière plus fiable tout en nous promenant dans un magasin, un musée ou une bibliothèque. »

L’idée, au départ, était un peu abstraite pour Dogan, un étudiant en quatrième année de doctorat au département de génie électrique et d’informatique du MIT. Mais sa réflexion s’est consolidée à la fin de l’année 2020 lorsqu’il a entendu parler d’un nouveau modèle de smartphone doté d’un appareil photo qui utilise la gamme infrarouge (IR) du spectre électromagnétique que l’œil nu ne peut pas percevoir. De plus, la lumière infrarouge a la capacité unique de voir à travers certains matériaux qui sont opaques à la lumière visible. M. Dogan a pensé que cette caractéristique, en particulier, pourrait être utile.

Le concept qu’il a développé depuis, en collaboration avec des collègues du Computer Science and Artificial Intelligence Lab (CSAIL) du MIT et un chercheur de Facebook, s’appelle InfraredTags. À la place des codes-barres standard apposés sur les produits, qui peuvent être retirés ou détachés ou devenir illisibles avec le temps, ces étiquettes sont discrètes (car invisibles) et beaucoup plus durables, car elles sont intégrées à l’intérieur d’objets fabriqués par des imprimantes 3D standard.

L’année dernière, M. Dogan a passé quelques mois à essayer de trouver une variété appropriée de plastique que la lumière infrarouge peut traverser. Le plastique devait se présenter sous la forme d’une bobine de filament spécialement conçue pour les imprimantes 3D. Après une recherche approfondie, il est tombé sur des filaments de plastique personnalisés fabriqués par une petite entreprise allemande qui semblaient prometteurs. Il a ensuite utilisé un spectrophotomètre dans un laboratoire de science des matériaux du MIT pour analyser un échantillon, où il a découvert qu’il était opaque à la lumière visible mais transparent ou translucide à la lumière infrarouge – exactement les propriétés qu’il recherchait.

L’étape suivante consistait à expérimenter des techniques de fabrication d’étiquettes sur une imprimante. L’une des options consistait à produire le code en découpant de minuscules espaces d’air – représentant les zéros et les uns – dans une couche de plastique. Une autre option, en supposant qu’une imprimante disponible puisse la gérer, consiste à utiliser deux types de plastique, l’un qui transmet la lumière infrarouge et l’autre – sur lequel le code est inscrit – qui est opaque. L’approche à deux matériaux est préférable, lorsque cela est possible, car elle permet d’obtenir un contraste plus net et donc d’être plus facilement lisible avec une caméra IR.

Les étiquettes elles-mêmes pourraient consister en des codes-barres familiers, qui présentent des informations dans un format linéaire et unidimensionnel. Les options bidimensionnelles, telles que les codes QR carrés (couramment utilisés, par exemple, sur les étiquettes de retour) et les marqueurs ArUco (fiduciaires), peuvent potentiellement contenir plus d’informations dans la même zone. L’équipe du MIT a mis au point une « interface utilisateur » logicielle qui spécifie exactement à quoi doit ressembler l’étiquette et où elle doit apparaître dans un objet particulier. En fait, plusieurs balises pourraient être placées dans un même objet, ce qui faciliterait l’accès aux informations en cas d’obstruction de la vue sous certains angles.

« InfraredTags est une approche vraiment intelligente, utile et accessible de l’intégration d’informations dans les objets », commente Fraser Anderson, chercheur principal senior au centre technologique d’Autodesk à Toronto (Ontario). « Je peux facilement imaginer un avenir où vous pouvez pointer une caméra standard sur n’importe quel objet et cela vous donnerait des informations sur cet objet – où il a été fabriqué, les matériaux utilisés ou les instructions de réparation – et vous n’auriez même pas à chercher un code-barres. »

Dogan et ses collaborateurs ont créé plusieurs prototypes dans ce sens, notamment des tasses dont les codes-barres sont gravés à l’intérieur des parois du récipient, sous une coque en plastique d’un millimètre, et qui peuvent être lus par des caméras IR. Ils ont également fabriqué un prototype de routeur Wi-Fi doté d’étiquettes invisibles qui révèlent le nom du réseau ou le mot de passe, selon le point de vue d’où on le regarde. Ils ont fabriqué une manette de jeu vidéo bon marché, en forme de roue, qui est complètement passive, sans aucun composant électronique. Elle contient simplement un code-barres (marqueur ArUco). Il suffit au joueur de tourner la roue dans le sens des aiguilles d’une montre ou dans le sens inverse, et une caméra IR bon marché (20 dollars) peut alors déterminer son orientation dans l’espace.

À l’avenir, si les étiquettes de ce type se généralisent, les gens pourraient utiliser leur téléphone portable pour allumer et éteindre les lumières, contrôler le volume d’un haut-parleur ou régler la température d’un thermostat. Dogan et ses collègues étudient la possibilité d’ajouter des caméras IR aux casques de réalité augmentée. Il imagine se promener un jour dans un supermarché avec de tels casques et obtenir instantanément des informations sur les produits qui l’entourent – combien de calories contient une portion individuelle et quelles sont les recettes pour la préparer ?

Kaan Akşit, professeur associé d’informatique à l’University College de Londres, voit un grand potentiel pour cette technologie. « L’industrie de l’étiquetage et du marquage constitue une vaste partie de notre vie quotidienne », explique Akşit. « Tout ce que nous achetons dans les épiceries et les pièces à remplacer dans nos appareils (par exemple, les piles, les circuits, les ordinateurs, les pièces de voiture) doit être identifié et suivi correctement ». Le travail de Doga aborde ces questions en fournissant un système de marquage invisible qui est en grande partie protégé contre les sables du temps. » Et alors que des notions futuristes comme le métavers font partie de notre réalité, Akşit ajoute : « Le mécanisme de marquage et d’étiquetage de Doga peut nous aider à emporter une copie numérique des objets avec nous lorsque nous explorons des environnements virtuels tridimensionnels. »

L’article intitulé « InfraredTags : Embedding Invisible AR Markers and Barcodes into Objects Using Low-Cost Infrared-Based 3D Printing and Imaging Tools », est présenté à l’ACM CHI Conference on Human Factors in Computing Systems, à la Nouvelle-Orléans ce printemps, et sera publié dans les actes de la conférence.

Cette histoire est republiée avec l’aimable autorisation de MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), un site populaire qui couvre les nouvelles sur la recherche, l’innovation et l’enseignement du MIT.