Immaginate di tenere tra le mani un oggetto fisico, come una sedia di legno o un vaso di ceramica. Se voleste cambiarne lo stile da rustico a futuristico, dovreste scolpire il legno o rimodellare l'argilla, un processo lento, permanente e che richiede una notevole abilità. Nel mondo digitale, la creazione di oggetti tridimensionali per film, videogiochi o progettazione di prodotti ha tradizionalmente seguito un percorso simile di lavoro manuale. I designer costruiscono modelli pezzo per pezzo, rifinendo ogni curva e superficie. Recentemente, l'intelligenza artificiale ha offerto una scorciatoia, permettendo alle persone di generare oggetti 3D semplicemente digitando una descrizione. Tuttavia, questi strumenti di IA agiscono spesso come una macchina del lotto: digiti un comando e il sistema produce un risultato. Se il risultato è troppo moderno o non è esattamente quello giusto, non puoi semplicemente apportare una piccola modifica; devi ricominciare da capo con una nuova descrizione, sperando in un esito migliore. Ciò rende difficile effettuare piccoli aggiustamenti precisi, come rendere una sedia leggermente più arrotondata o un'auto leggermente più aerodinamica, senza perdere il controllo dell'intero design.

Un team di ricercatori ha sviluppato un nuovo metodo chiamato SemanticSlider3D per risolvere questo problema. Il loro lavoro introduce un modo per modificare continuamente l'aspetto e la sensazione di un oggetto 3D utilizzando uno slider semplice, molto simile al controllo del volume di uno stereo, ma applicato allo stile o al materiale di un oggetto digitale. Invece di ricominciare da zero a ogni modifica, questo sistema permette all'utente di prendere un modello 3D esistente e far scorrere un controllo avanti e indietro per vederlo trasformarsi fluidamente da un estremo all'altro. Per esempio, un utente potrebbe prendere un pianoforte standard e far scorrere un controllo per renderlo progressivamente più futuristico, vedendo ogni sottile variazione nel mezzo, da una finitura classica in legno a un design elegante e luminoso con luci integrate. Il sistema ottiene questo risultato senza la necessità di essere riaddestrato per ogni nuovo oggetto o stile, rendendolo uno strumento flessibile per i designer che hanno bisogno di esplorare rapidamente molte possibilità.

La sfida principale che i ricercatori hanno affrontato è che gli oggetti 3D sono molto più complessi delle immagini piatte. Quando si modifica un'immagine 2D, si cambia solo ciò che la telecamera vede da un certo angolo. Ma un oggetto 3D esiste nello spazio, e cambiare il suo aspetto da un lato deve essere coerente con il modo in cui appare dagli altri lati. Se un'IA cambia la parte anteriore di una sedia per farla apparire futuristica, ma lascia il retro dall'aspetto antico, il risultato sembrerà rotto e irrealistico. I tentativi precedenti per risolvere questo problema consistevano nel modificare un'immagine 2D dell'oggetto e poi cercare di trasformare quell'immagine nuovamente in una forma 3D. I ricercatori hanno scoperto che questo approccio falliva perché il processo di conversione dell'immagine di nuovo in 3D introduceva errori e incongruenze, portando spesso a oggetti che apparivano distorti o avevano perso la loro forma originale.

Per aggirare questi errori, i ricercatori hanno costruito il loro sistema affinché lavorasse direttamente all'interno del "cervello" del computer dove l'oggetto 3D è memorizzato, piuttosto che lavorare prima sulle immagini piatte. Hanno utilizzato un potente modello di IA che comprende la struttura delle forme 3D. Il processo inizia prendendo l'oggetto 3D originale e osservandolo da molte angolazioni diverse, come un sistema di telecamere di sicurezza che cattura una stanza da ogni lato. Il sistema interroga quindi un modello linguistico chiedendogli di scrivere due descrizioni: una che descriva l'oggetto nel suo estremo negativo (l'opposto del cambiamento desiderato) e un'altra che descriva l'estremo positivo (il cambiamento desiderato). Ad esempio, se l'obiettivo è rendere un divano "molto futuristico", il sistema genera una descrizione di un divano classico e tradizionale e un'altra di uno ultra-elegante e moderno.

Successivamente, il sistema identifica quali inquadrature sono più importanti per mostrare il cambiamento. Se l'utente vuole cambiare la dimensione degli occhi di un personaggio, il sistema ignora le viste dal retro e si concentra solo sul fronte. Utilizza poi le descrizioni contrastanti per creare una coppia di immagini per ogni inquadratura importante: una che mostra l'oggetto nell'estremo negativo e un'altra che mostra l'oggetto nell'estremo positivo. Confrontando queste coppie, il sistema calcola una direzione specifica nel proprio spazio matematico interno che conduce dal vecchio aspetto al nuovo aspetto. Questa direzione funge da guida. Quando l'utente muove lo slider, il sistema segue questa guida, regolando la forma e la trama dell'oggetto passo dopo passo. Poiché il sistema lavora direttamente sulla struttura 3D, assicura che i cambiamenti siano coerenti da ogni angolazione, preservando l'integrità dell'oggetto pur applicando il nuovo stile.

I ricercatori hanno testato questo metodo su un set di dati di cinquanta oggetti diversi, che spaziano da animali e mobili a cibo e veicoli. Hanno confrontato il loro nuovo sistema di slider con un approccio standard che cercava di modificare le immagini 2D per poi convertirle nuovamente in 3D. Cinque esperti umani hanno valutato i risultati, giudicando quanto lo slider producesse varietà, quanto fossero coerenti i cambiamenti, la qualità complessiva del modello 3D e se il sistema avesse accidentalmente modificato parti dell'oggetto che non dovevano essere toccate. I risultati sono stati chiari: il nuovo metodo dello slider era ampiamente preferito. Produceva una gamma molto più ampia di cambiamenti significativi, manteneva l'alta qualità e la solidità strutturale degli oggetti 3D e riusciva a preservare con successo le caratteristiche non correlate. Ad esempio, rendendo una sedia più futuristica, il sistema ne cambiava lo stile senza alterare accidentalmente il numero di gambe o la struttura di base della seduta.

Per vedere come questo strumento sarebbe stato applicato in un contesto di progettazione reale, i ricercatori hanno invitato sei persone con esperienza nella modellazione 3D a utilizzare il sistema in un ambiente controllato. Ai partecipanti è stato chiesto di creare prototipi 3D per vari obiettivi, come progettare una lampada o una protesi d'arto. I partecipanti hanno scoperto che lo slider li aiutava a esplorare idee progettuali che non avevano inizialmente considerato. Un partecipante, che voleva progettare una lampada da terra moderna, è rimasto sorpreso nel trovare una variazione in stile retrò che offriva dettagli più interessanti rispetto alla versione moderna che aveva inizialmente immaginato. Un altro partecipante, progettando una protesi per la gamba, ha capito che vedere l'intero spettro di opzioni lo ispirava a pensare a nuove caratteristiche che non aveva incluso. Lo strumento ha agito non solo come un editor, ma come un partner nel processo creativo, aiutando gli utenti a chiarire ciò che volevano realmente mostrandoli l'intera gamma di possibilità.

Tuttavia, lo studio ha anche rivelato alcuni limiti. Sebbene il sistema funzionasse molto bene per cambiare stili generali, materiali o l'"atmosfera" di un oggetto, era meno preciso quando si trattava di cambiare dettagli geometrici specifici, come la dimensione esatta di un singolo occhio o l'altezza di una parte specifica. I ricercatori hanno notato che gestire in modo fluido questi cambiamenti strutturali a grana fine è ancora difficile per il sistema. Inoltre, il tempo necessario per generare lo slider può essere significativo, con la configurazione iniziale che richiede circa dodici minuti e ogni nuovo punto sullo slider circa un minuto e mezzo per essere creato. Ciò significa che, sebbene lo strumento sia potente, non è ancora istantaneo e gli utenti devono essere pazienti mentre il sistema lavora.

Nonostante questi vincoli, i risultati suggeriscono un passo avanti significativo nel modo in cui gli esseri umani interagiscono con l'intelligenza artificiale per la progettazione. Il sistema dimostra che è possibile dare agli utenti un controllo granulare sugli oggetti 3D senza richiedere che siano esperti di software di modellazione 3D. Permettendo alle persone di scorrere attraverso un intervallo continuo di stili e attributi, lo strumento colma il divario tra la natura vaga dei prompt testuali e le esigenze precise della progettazione professionale. Offre un modo per navigare nel vasto spazio delle possibilità creative, aiutando i designer a trovare l'equilibrio perfetto tra la loro idea iniziale e il prodotto finale. Man mano che la tecnologia migliora, in particolare nella gestione dei cambiamenti geometrici complessi e nella riduzione dei tempi di attesa, potrebbe diventare una parte standard del flusso di lavoro creativo, trasformando il modo in cui immaginiamo e costruiamo gli oggetti del futuro.