Aparecen las sonrisas y las paredes se sonrojan: La arquitectura se encuentra con la IA en Microsoft

Redmond, Washington e Ítaca, Nueva York – Jenny Sabin está sentada en lo alto de un elevador de tijera, su cabeza asoma por una abertura de una tela de estructura porosa con la que lucha para estirar sobre el exoesqueleto de su pieza de instalación, que está suspendida en el amplio atrio del edificio 99 en el campus de Microsoft en Redmond, Washington.

Vencida por un momento, hace una pausa y observa.

“Será hermoso”, comenta.

“Eso”, es un pabellón brillante, translúcido y etéreo que Sabin y sus colaboradores en Microsoft describen como una herramienta de investigación y un vistazo hacia un futuro en el cual se fusionan la arquitectura y la inteligencia artificial.

“Que yo sepa, esta instalación es la primera estructura arquitectónica en ser dirigida por inteligencia artificial en tiempo real”, comentó Sabin, diseñadora en Jenny Sabin Studio en Ítaca, Nueva York, quien diseñó y construyó el pabellón como parte del programa Artist in Residence de Microsoft.

La estructura de dos pisos, hecha de nodos impresos en 3D, varillas de fibra de vidrio y tela tejidas de manera digital con hilo fotoluminiscente, utiliza IA para traducir datos anónimos sobre expresiones faciales, ruido, tonos de voz y lenguaje en una danza coreografiada de color y luz.

Al utilizar arte y arquitectura para visualizar información recolectada por micrófonos y cámaras colocadas en diferentes ubicaciones en el edificio, diseñadores e investigadores de Microsoft esperan estimular el pensamiento sobre IA en nuestras vidas a través de arquitectura interactiva.

“El arte, la creatividad y la humanidad juegan un rol importante en la innovación técnica”, comentó Eric Horvitz, director de la organización de investigación de Microsoft y presidente del Comité Aether, que se enfoca en el desarrollo e implementación responsables de las tecnologías de IA, incluidos problemas alrededor de usos sensibles de IA, prejuicios e imparcialidad de sistemas IA, e interacción y colaboración entre personas e IA.

El programa Artist in Residence, explicó, se estableció para invitar a artistas a explorar ideas en la intersección del arte y las ciencias de la computación con ingenieros e investigadores de Microsoft y, de manera más general, “Para estimular la alegre creación y el pensamiento innovador a través de nuestra organización”.

“La creación de Jenny”, agregó, “es una encarnación de posibilidades, expectativas y ansiedades sobre las crecientes influencias del aprendizaje automático y las tecnologías de reconocimiento de patrones que permean al mundo en maneras interesantes y hermosas, y al mismo tiempo invasivas y preocupantes de manera potencial”.

‘Una cosa con vida propia’

El proyecto, llamado Ada, pesa alrededor de 1,800 libras. El exoesqueleto contiene 895 nodos impresos en 3D únicos y personalizados que conectan 1,274 varillas de fibra de vidrio en una red de hexágonos que forman el rígido pabellón de forma elipsoide.

“Hay muchas partes en esto”, comentó Sabin una noche con un plato de comida Thai para llevar en las manos durante la instalación manual hecha de manera minuciosa del proyecto de una semana de duración.

Los textiles fotoluminiscentes tejidos de manera digital en una red porosa luminosa de células y conos que se atornillan al exoesqueleto y se extienden hacia adentro para crear una pared con un suave interior, para dar a Ada una sensación de panal.

Un cono de tensegridad de un piso de alto envuelto en una malla de nylon con cables de fibra óptica estriada cuelga a través del núcleo de Ada y brinda fuerzas de compresión para sostener toda la estructura en tensión coordinada.

Cámaras y micrófonos en diferentes ubicaciones en el edificio 99 recolectan datos anónimos que los algoritmos de IA traducen en intensidades de color y luz cambiantes que son proyectadas a través de LED direccionables dirigidos a los textiles de Ada y a través de luces de escenario que rodean a la instalación.

“Es una cosa viva, que respira, y está en el corazón del edificio. ¿Cómo cambia esto la psicología de la gente sobre el espacio en el que viven y cómo impactan ese espacio, y viceversa?”, comentó Asta Roseway, diseñadora de investigación en la iniciativa de innovación urbana en el laboratorio de investigación de Microsoft en Redmond que dirige el programa Artist in Residence.

Inspiración y disrupción

Roseway, que ayudó a lanzar el programa Artist in Residence en 2015, se acomodó en un sofá a inicios de 2019 en el ventilado rincón del atrio del edificio 99 que Ada llenaría con el tiempo y explicó con una sonrisa de oreja a oreja que cuando la gente sonría a Ada, Ada regresará la sonrisa de manera metafórica.

La instalación de Ada llega conforme la siguiente ola de IA – inteligencia integrada – se mueve de los laboratorios de investigación a productos y servicios que la gente encuentra cada día. Eso, en retorno, eleva preguntas y preocupaciones acerca de la integración de IA en nuestras vidas.

“¿A dónde va esto? ¿A qué más lleva esto? ¿De qué otra manera evolucionará? ¿Esto funcionará para algo como un hospital donde la gente necesita sentirse tranquila y mejor?”, comentó Roseway.

Los proyectos previos en el programa Artist in Residence han motivado reflexiones sobre el futuro de los alimentos en una época donde las capacidades de detección mejoradas permiten comunicarse a humanos y plantas, las exploraciones de tecnologías abren las artes visuales a personas con visión limitada, y la ropa responde a los niveles personales de hidratación.

“En realidad, el programa está hecho para inspirarnos y crear una disrupción en nosotros, de sacarnos de la burbuja y de la manera que pensamos sobre cierta pieza de tecnología”, comentó Mira Lane, directora asociada en Microsoft enfocada en ética de IA y sociedad, que comenzó a colaborar con Roseway después de escribir un documento sobre el valor de los artistas para el ambiente corporativo.

Ella comenta que, por ejemplo, diseñadores e ingenieros a menudo crean una tecnología con un caso de uso comercial específico para el negocio. Cuando los artistas son llevados al ciclo de desarrollo, son propensos a explotar la tecnología, romperla y volverla a conectar en nuevas maneras que pueden abrir los ojos a impactos, riesgos y avenidas potenciales para una futura exploración.

Lane y Roseway conocieron a Sabin en un evento de recaudación de fondos en la escuela de arte de la Universidad de Washington en la primavera de 2017. Sabin, que creció en el área de Seattle y se graduó de la Universidad de Washington, fue invitada a dar una charla sobre su trabajo en la innovación con nuevos materiales y formas inspirada por la naturaleza que alejan al diseño arquitectónico de los ángulos duros de 90 grados.

“Había algo refrescante de manera inherente sobre esa visión”, comentó Roseway. “¿No sería fabuloso lanzar una narrativa donde algunas de nuestras futuras viviendas pudieran estar mucho más en sincronía con las formas naturales del mundo y tuvieran inteligencia integrada en ellas?”

Se produjo una conversación de 18 meses sobre cómo podría ser un proyecto compartido con investigadores de Microsoft, como Sabin. Las primeras discusiones se enfocaron en crear un proyecto centrado en el ser humano que pudiera revelar datos en nuevas maneras, y presentar tipos de preguntas alrededor de sesgos y privacidad que explora el grupo de ética y sociedad de Lane.

“Hay muchas estructuras intangibles y aspectos espaciales de datos que no podemos ver o sentir o entender sin encontrarnos con un tipo diferente de interfaz de material”, comentó Sabin. “Lo que es en verdad emocionante para mí es que el proyecto por sí mismo puede facilitar la investigación a un nivel fundamental”.

Enseñar a las computadoras a entender a las personas

Daniel McDuff, investigador de Microsoft, investiga tecnologías que dan a las máquinas la capacidad de detectar las emociones de las personas de manera precisa. Esto podría permitir a un asistente inteligente hacer cosas como reconocer cuando un paciente no tomó sus medicamentos y alertar a un cuidador.

Las computadoras que detectan emociones también podrían transformar los videojuegos, la accesibilidad y la arquitectura, mencionó.

Su plataforma, que dirige a Ada, recolecta pistas que están correlacionadas con la emoción. Luego, los algoritmos convierten los datos en números que representan grados de sentimiento que van de negativo a positivo y de suave a intenso. En retorno, Ada presenta los datos a través de color y luz.

McDuff y sus colegas almacenarán los datos numéricos ya sin identificar – despojados de video, audio y texto para cumplir con los requisitos de privacidad de Microsoft – recolectados de Ada por tres años. Los usarán para estudiar preguntas de investigación del tipo cómo los patrones de clima y eventos actuales impactan nuestras expresiones faciales, tonos de voz y lenguaje y para explorar cómo los patrones de comportamiento cambian a través del día.

“He visto mis propios datos”, mencionó McDuff. “En promedio, sonrío alrededor del doble de veces con más frecuencia en la mañana que en la tarde. No lo sabía. Eso parece mucho. Esperemos que este proyecto nos haga conocer de algunos de estos tipos de patrones”.

La participación en el proyecto es opcional y el equipo de privacidad de Microsoft fue consultado para garantizar la divulgación y protecciones adecuadas a través del anonimato. McDuff comentó que los empleados pueden evitar interactuar con los sensores al entrar al edificio por puertas específicas y utilizar las amplias cocinas, salas comunes y espacios de reunión que están separados del proyecto.

A medida que las personas se registren para el proyecto – los empleados en el edificio 99 también pueden instalar el sistema en sus computadoras locales y elegir cuándo activarlo y desactivarlo – comenzaremos a entender mejor cómo nos impactamos, señaló McDuff.

“De manera colectiva, nosotros decidimos cómo queremos que el edificio se sienta ese día”, comentó. “Cada uno de nosotros tenemos el control de nosotros mismos y tenemos control de la manera en que tratamos e interactuamos con los demás. Si soy amigable con todos los que me rodean y los motivo a sonreír, tendré un mayor impacto en esa visualización que el que tendría yo solo porque haré que cada uno de sus sensores capte una sonrisa”.

Reconocer las expresiones de las personas es similar a otro trabajo en IA que busca entender mejor a la gente, incluidos esfuerzos por entender sus metas e intenciones. Por ejemplo, Cortana, la asistente inteligente, reconoce cuando la gente hace compromisos con otros en email y les recuerda sobre estos cuando de otro modo es posible que los hayan olvidado.

Para que estos sistemas de IA funcionen bien, necesitan entender mejor a la gente. Los datos recolectados de Ada ayudarán a McDuff a mejorar su sistema y, espera, impulsar un diálogo sobre el uso apropiado de estas tecnologías.

“Si trato de ponerme en el lugar de alguien de fuera, a menudo se siente que las compañías tecnológicas tratan de esconder los datos que miden sobre ti”, comentó McDuff. “Esta instalación transmite de manera intencional esos datos, y eso va a elevar preguntas que la gente no siempre hace”.

Trabajar a través de límites disciplinarios

La curiosidad tiene un peso en Sabin, quien además de llevar una práctica privada en el centro de Ítaca es profesora de arquitectura en la Universidad Cornell, donde invita a sus estudiantes a tomar un enfoque diferente para el diseño arquitectónico.

“A menudo pensamos que el arquitecto dibuja el boceto de la servilleta, lo que llamamos el diagrama parti, y eso se convierte en la gran idea del proyecto. Lo que digo es que demos la vuelta a eso y pensemos cómo emerge esa forma final desde un conjunto de relaciones”, mencionó mientras daba un recorrido de su laboratorio en el sótano de la escuela de arquitectura de Cornell.

Los estantes del laboratorio de Sabin están llenos de prototipos de su enfoque único, como una proyección de ladrillos ventilados, porosos e impresos en 3D informados por sus colaboraciones con biólogos e ingenieros que llevan a reimaginar las paredes. Una solitaria manga de nylon tejida con hilos fotoluminiscentes cuelga de una ventila e insinúa su investigación sobre la interacción de la luz y la percepción que se manifiesta en Ada.

Una variedad de impresoras 3D, un cortador láser, un horno y un brazo robótico más apropiado para una línea de ensamblado de autos revelan la profunda inmersión de Sabin en las técnicas innovadoras de fabricación que podrían transformar cómo los diseños arquitectónicos dan forma al mundo. Las células y conos de Ada, por ejemplo, son creados con un proceso que se llama tejido digital 3D.

Además de utilizar herramientas de otras disciplinas, Sabin enseña a sus estudiantes cómo aprovechar y aplicar ideas y métodos de otras áreas científicas. Ha pasado 14 años en el trabajo con biólogos celulares, científicos de materiales e ingenieros mecánicos para innovar materiales y diseños arquitectónicos que sean adaptativos, inmersivos y responsivos con el entorno y las personas que albergan.

“¿Cómo personalizamos nuestros espacios? ¿Cómo empezamos a pensar en la arquitectura como algo más humano y personal de manera fundamental, así como algo sustentable, funcional y performativo?”, comentó Sabin

El surgimiento de Ada

La escena en Jenny Sabin Studio del otro lado de la ciudad es más cerebral, con menos espacio para los creadores. Los diseñadores hacen clic en modelos digitales de Ada proyectados en pantallas de computadora. Los estantes de vidrio están llenos de estatuas y placas conmemorativas. Una nota de periódico enmarcada sobre Lumen, una instalación exterior en MoMa PS1 en Queens, Nueva York, que inspiró el diseño de Ada, cuelga detrás del ordenado escritorio de Sabin.

Sabin y su equipo realizan el trabajo de diseño para proyectos comisionados y piezas de exhibición en el estudio.

“De manera fundamental estoy interesada en cómo la investigación impacta a la arquitectura, no sólo la enseñanza y el pensamiento, sino cómo impacta el vivir la arquitectura”, comentó.

En un frío día de marzo de este 2019, los procesamientos digitales casi finales de Ada mostraron cómo la estructura llenaría el ventilado rincón del atrio del edificio 99 y se traducirían los datos en color y luz.

Sabin nombró la instalación en honor a Ada Lovelace, erudita del siglo XIX. En 1843, Lovelace propuso utilizar tarjetas perforadas para resolver ecuaciones matemáticas en el Motor Analítico de Charles Babbage, el precursor nunca construido de la computadora digital. En ese entonces, las tarjetas perforadas eran utilizadas para programar el telar mecanizado de Joseph Jacquard para tejer complejos textiles como tapices.

“A menudo, a Ada se le acredita ser la primera programadora de computadoras”, comentó Sabin. Nombrar la instalación en su honor se ajusta a la perfección, agregó Sabin, porque el proyecto trae tecnologías de fabricación como el tejido digital 3D a la visualización de datos que impulsan a la IA.

La arquitectura se encuentra con la IA

Por más de tres semanas este verano en el edificio 99, Sabin, Roseway, y sus equipos de investigadores, diseñadores e ingenieros conectaron los nodos y las varillas al exoesqueleto, estiraron la tela en su lugar, colgaron luces LED, montaron luces de escenario y colgaron el cono de tensegridad.

Mientras, los sensores de McDuff comenzaron a recolectar datos en espacios públicos a través del edificio – el atrio, cocinas de la oficina o áreas comunes.

Cada sensor es del tamaño de una caja para guardar llaves y consiste en una cámara y micrófono web conectados a una caja negra del tamaño de un módem que envía datos por Wi-Fi a una base de datos segura en Azure.

“Si me quejo de algo y estoy enojado y todo va mal, entonces esperamos que lo detecte como negativo, y si estoy feliz y afuera está soleado y todo es positivo, entonces lo va a detectar”, explicó McDuff.

Horvitz, el director de la organización de investigación en Microsoft, mencionó que sus equipos ya han comenzado a explorar el valor de aprovechar las tecnologías IA como parte de las operaciones del edificio. Por ejemplo, en 2012, su equipo de IA desarrolló e integró al edificio 99 un sistema que emplea aprendizaje automático y detección para ordenar elevadores de manera proactiva basado en observaciones de los patrones de gente que se mueve a través del edificio. El sistema se mantiene como parte de la vida diaria del edificio.

De manera separada, Schneider Electric, una compañía global que trabaja para transformar de manera digital la gestión de energía en hogares, edificios e industria, trabaja con los investigadores de Microsoft para probar si la IA podría ayudar a reducir la huella de carbono de los sistemas HVAC que son utilizados para calefacción y clima de edificios grandes.

Más allá de aplicaciones de detección y acción en tiempo real, la IA también ha comenzado a jugar un rol más fundamental en el diseño y la ingeniería, incluidos métodos que ayudan a los arquitectos a explorar posibilidades vanguardistas de diseño bajo las limitaciones del mundo real en cuanto a forma, fortaleza y utilidad, comentó Horvitz.

“Uno puede imaginar otros usos”, agregó. “Por ejemplo, ¿Cómo podrían los entornos en el futuro cambiar para volverse más propicios para la colaboración basados en los participantes, y sus metas y necesidades?”

Los algoritmos de Ada están diseñados para convertir cualquier fuente de datos en color y luz. Por ejemplo, los investigadores imaginan que el lienzo inteligente podría también ser utilizado para visualizar música, vibraciones de edificios, el número de personas en un espacio determinado y otros escenarios por imaginar.

“Cualquier persona aquí”, comentó Roseway con un gesto del brazo que abarcó el edificio 99, “puede conectar un mod y hacer que la pieza responda”.

Por ahora, la plataforma de detección de McDuff controla la red de luz responsiva de Ada. Su sensor final está integrado a la base del cono de tensegridad, lo que permite a las personas en el pabellón controlar a Ada. Pararse ahí, mirar con asombro, hace que la sonrisa surja. La meta es que Ada responda al gesto.

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John Roach escribe sobre investigación e innovación en Microsoft. Síganlo en Twitter.

Imagen principal: Ada, diseñada y construida por la artista en residencia en Microsoft, Jenny Sabin, llena un espacio ventilado en el atrio del edificio 99 en el campus de Microsoft en Redmond, Washington. La instalación traduce los datos en color y luz. Foto por John Brecher para Microsoft.