Quando Nikola Tesla previu que teríamos telefones portáteis que poderiam exibir vídeos, fotografias e mais, suas reflexões pareciam um sonho distante. Quase 100 anos depois, os smartphones são como um apêndice extra para muitos de nós.

Engenheiros de fabricação digital agora estão trabalhando para expandir as capacidades de exibição de outros objetos cotidianos. Uma via que eles estão explorando são superfícies reprogramáveis — ou itens cujas aparências podemos alterar digitalmente — para ajudar os usuários a apresentar informações importantes, como estatísticas de saúde, bem como novos designs em coisas como uma parede, caneca ou sapato.

Pesquisadores do Laboratório de Ciência da Computação e Inteligência Artificial (CSAIL) do MIT, da Universidade da Califórnia em Berkeley e da Universidade de Aarhus deram um passo intrigante ao fabricar o " PortaChrome ", um sistema de luz portátil e ferramenta de design que pode mudar a cor e as texturas de vários objetos.

Equipado com LEDs ultravioleta (UV) e vermelho, verde e azul (RGB), o dispositivo pode ser acoplado a objetos do cotidiano, como camisas e fones de ouvido. Depois que um usuário cria um design e o envia para uma máquina PortaChrome via Bluetooth, a superfície pode ser programada em displays multicoloridos de dados de saúde, entretenimento e designs de moda.

Para tornar um item reprogramável, o objeto deve ser revestido com corante fotocrômico, uma tinta invisível que pode ser transformada em cores diferentes com padrões de luz. Uma vez revestido, os indivíduos podem criar e retransmitir padrões para o item por meio do software de design gráfico da equipe ou usar a API da equipe para interagir diretamente com o dispositivo e incorporar designs baseados em dados. Quando anexadas a uma superfície, as luzes UV do PortaChrome saturam o corante enquanto os LEDs RGB o dessaturam, ativando as cores e garantindo que cada pixel seja tonificado para corresponder ao design pretendido.

O sistema de luz integrado de Zhu e seus colegas muda as cores dos objetos em menos de quatro minutos em média, o que é oito vezes mais rápido do que seu trabalho anterior, " Photo-Chromeleon ". Esse aumento de velocidade vem da troca para uma fonte de luz que faz contato com o objeto para transmitir raios UV e RGB. O Photo-Chromeleon usou um projetor para ajudar a ativar as propriedades de mudança de cor do corante fotocrômico, onde a luz na superfície do objeto está em uma intensidade reduzida.

"O PortaChrome oferece uma maneira mais conveniente de reprogramar seu ambiente", diz Yunyi Zhu '20, MEng '21, um estudante de doutorado em engenharia elétrica e ciência da computação do MIT, afiliado ao CSAIL e principal autor de um artigo sobre o trabalho.

A pesquisa foi publicada nos Anais do 37º Simpósio Anual da ACM sobre Software e Tecnologia de Interface de Usuário .

Em demonstrações, o PortaChrome exibia dados de saúde em diferentes superfícies. Um usuário caminhava com o PortaChrome costurado em sua mochila, colocando-o em contato direto com a parte de trás de sua camisa, que estava revestida com tinta fotocrômica.

Sensores de altitude e frequência cardíaca enviaram dados para o dispositivo de iluminação, que foi então convertido em um gráfico por meio de um script de reprogramação desenvolvido pelos pesquisadores. Esse processo criou uma visualização de saúde nas costas da camisa do usuário. Em uma exibição semelhante, pesquisadores do MIT exibiram um coração gradualmente se juntando nas costas de um tablet para mostrar como um usuário estava progredindo em direção a uma meta de condicionamento físico.

O PortaChrome também demonstrou talento para personalizar wearables. Por exemplo, os pesquisadores redesenharam alguns fones de ouvido brancos com linhas azuis laterais e listras horizontais amarelas e roxas.

O corante fotocrômico foi revestido nos fones de ouvido e a equipe então prendeu o dispositivo PortaChrome ao interior do estojo do fone de ouvido. Finalmente, os pesquisadores reprogramaram com sucesso seus padrões no objeto, que se assemelhava a uma arte em aquarela. Os pesquisadores também recoloriram uma tala de pulso para combinar com roupas diferentes usando esse processo.

Eventualmente, o trabalho poderia ser usado para digitalizar os pertences dos consumidores. Imagine vestir uma capa que pode mudar todo o design da sua camisa, ou usar a capa do seu carro para dar ao seu veículo um novo visual.

No lado do hardware, o PortaChrome é uma combinação de quatro ingredientes principais. Seu dispositivo portátil consiste em uma base têxtil como uma espécie de espinha dorsal, uma camada têxtil com as luzes UV soldadas e outra com o RGB preso, e uma camada de difusão de silicone para finalizar. Assemelhando-se a um favo de mel translúcido, a camada de silicone cobre os LEDs UV e RGB entrelaçados e os direciona para pixels individuais para iluminar adequadamente um design sobre uma superfície.

Este dispositivo pode ser enrolado de forma flexível em torno de objetos com diferentes formatos. Para mesas e outras superfícies planas, você pode colocar o PortaChrome em cima, como um jogo americano. Para um item curvo como uma garrafa térmica, você pode enrolar a fonte de luz como uma capa de xícara de café para garantir que ela reprograme toda a superfície.

O sistema de iluminação portátil e flexível é criado com ferramentas disponíveis no espaço do fabricante (como cortadores a laser, por exemplo), e o mesmo método pode ser replicado com materiais de PCB flexíveis e outros sistemas de fabricação em massa.

Embora também possa converter rapidamente nossos arredores em exibições dinâmicas, Zhu e seus colegas acreditam que ele poderia se beneficiar de mais aumentos de velocidade. Eles gostariam de usar LEDs menores, com o provável resultado sendo uma superfície que poderia ser reprogramada em segundos com um design de resolução mais alta, graças ao aumento da intensidade da luz.

"As superfícies de nossas coisas cotidianas são codificadas com cores e texturas visuais, fornecendo informações cruciais e moldando como interagimos com elas", diz o pós-doutorado da Georgia Tech, Tingyu Cheng, que não estava envolvido na pesquisa. "O PortaChrome está dando um salto à frente ao fornecer superfícies reprogramáveis com a integração de fontes de luz flexíveis (LEDs UV e RGB) e pigmentos fotocrômicos em objetos cotidianos, pixelizando o ambiente com cores e padrões dinâmicos.

"As capacidades demonstradas pelo PortaChrome podem revolucionar a maneira como interagimos com o nosso entorno, particularmente em domínios como moda personalizada e interfaces de usuário adaptáveis. Esta tecnologia permite personalização em tempo real que se integra perfeitamente à vida diária, oferecendo um vislumbre do futuro dos 'displays onipresentes'."