Agua en realidad virtual: una asombrosa simulación gracias a la inteligencia artificial

Las leyes físicas que gobiernan el flujo del agua en la vida diaria fueron establecidas hace dos siglos. Sin embargo, hoy en día los científicos se enfrentan a dificultades a la hora de simular virtualmente un flujo de agua turbulento, por ejemplo cuando una mano o un objeto modula su flujo.

Ahora, un equipo de investigadores deUniversidad de Tohoku Aproveche el poder del aprendizaje por refuerzo profundo para reproducir el flujo de agua interrumpido. Este avance allana el camino para las interacciones de realidad virtual que involucran agua.

Un nuevo enfoque para la simulación del flujo de agua

Los investigadores pudieron recrear el flujo de agua en tiempo real basándose en una pequeña cantidad de datos de agua real.

Para lograr esta hazaña, fue necesario crear una técnica de medición de flujo y un método de reconstrucción de flujo capaz de reproducir el movimiento vibratorio del fluido.

Medición y reconstrucción de flujo.

El equipo está formado por investigadores del Instituto de Investigación de Comunicaciones Eléctricas (RIEC) y el Instituto de Ciencia de Fluidos de la Universidad de Tohoku, colocaron boyas equipadas con marcadores magnéticos especiales en el agua para recopilar datos de flujo. Luego se puede rastrear el movimiento de cada boya mediante un sistema de captura de movimiento magnético.

Sin embargo, eso fue sólo la mitad del proceso. El paso crucial fue encontrar una solución innovadora para recuperar el movimiento detallado del agua a partir del movimiento de unas pocas boyas.

«Superamos esto combinando la simulación de fluidos con el aprendizaje por refuerzo profundo para realizar el proceso de recuperación.“Explica Yoshifumi Kitamura, subdirector de la RIEC.

Aprendizaje por refuerzo profundo

El aprendizaje por refuerzo profundo combina el aprendizaje por refuerzo y las redes neuronales profundas para resolver problemas complejos. Los investigadores primero utilizaron una computadora para simular un fluido estático.

Luego hicieron que cada flotador actuara como una fuerza que empujaba el fluido simulado, haciéndolo fluir como si fuera real. Luego, la computadora optimiza la forma de impulsar mediante el aprendizaje por refuerzo profundo.

Aplicaciones potenciales

Gracias a la tecnología de captura de movimiento magnético y reconstrucción de flujo, ahora es posible medir el flujo 3D en tiempo real.

Yoshifumi Kitamura destaca que esta tecnología hará que la realidad virtual sea más inmersiva y mejorará la comunicación online:

«Esta tecnología nos permitirá crear juegos de realidad virtual donde podremos controlar objetos usando agua y sentir el agua en el juego. Es posible que podamos transmitir el movimiento del agua en línea en tiempo real, de modo que incluso aquellos que están lejos puedan experimentar la misma sensación del movimiento real del agua.«

Sintético

Investigadores de la Universidad de Tohoku han simulado con éxito el flujo de agua intermitente utilizando el aprendizaje por refuerzo profundo. Este avance podría permitir interacciones de realidad virtual que involucren agua y mejorar la comunicación en línea.

Para un mejor entendimiento

¿Qué es el aprendizaje por refuerzo profundo?

El aprendizaje por refuerzo profundo es una técnica de aprendizaje automático que combina el aprendizaje por refuerzo y las redes neuronales profundas para resolver problemas complejos.

Utilizaron boyas equipadas con etiquetas magnéticas especiales para recopilar datos de flujo y un sistema de captura de movimiento magnético para rastrear el movimiento de cada boya.

¿Cuál es la principal innovación de esta investigación?

La principal innovación radica en la combinación de simulación de fluidos y aprendizaje de refuerzo profundo para recuperar el movimiento detallado del agua a partir del movimiento de una pequeña cantidad de boyas.

¿Cuáles son las posibles aplicaciones de esta tecnología?

Las aplicaciones potenciales incluyen la creación de juegos de realidad virtual con agua y la mejora de la comunicación en línea transmitiendo el movimiento del agua en tiempo real.

¿Dónde se publicaron los resultados de esta investigación?

Los resultados se publicaron en la revista ACM Transactions on Graphics el 17 de septiembre de 2023.

Título principal: Let It Flow: Recreación del flujo de agua para realidad virtual – Credit U Tohoku

Detalles de la publicación: “Reconstrucción del flujo de fluido en tiempo real bajo turbulencia desconocida” – Autores: Qinfong Zhou, Jiawei Huang, Hidemasa Takana y Yoshifumi Kitamura – Revista: ACM Transactions on Graphics – doi: 10.1145/3624011

[ Rédaction ]