Digitalizar especímenes de historia natural para su consulta online gracias a Artec Space Spider

La naturaleza siempre ha sido una fuente inagotable de inspiración para el ser humano. Las zapatillas de escalada que imitan la biomecánica de los pies de los gecos, el diseño antibacteriano que imita la forma y la función de la piel de los tiburones, o la aerodinámica del famoso tren bala japonés inspirada en la forma del pico de un pájaro, son sólo algunos ejemplos de cómo se utilizan modelos, sistemas y elementos de la naturaleza para resolver complejos problemas humanos y retos de diseño.

Como dijo Janine Benyus, bióloga, autora y cofundadora del Instituto de Biomímesis, en su famosa charla TED: "Estamos rodeados de genios. Nunca fuimos los primeros en construir [nada]".

La urbanización global, la emigración masiva a las ciudades y las regulaciones de viajes, los humanos tenemos una limitada oferta de oportunidades para entrar en contacto con todos los elementos, recetas y planos que ofrece esta gran máquina de inventar. Sin embargo, hay algunos lugares del mundo donde se puede acceder a miles de auténticos especímenes de historia natural sin tener que adentrarse en la naturaleza, viajar en avión a una isla remota o adentrarse en selvas impenetrables. Uno de esos lugares: el Nature Lab de Edna W. Lawrence.

El Nature Lab de Edna W. Lawrence (foto por cortesía de Nature Lab)

Resumen

Fundada en 1937 por una licenciada de la Escuela de Diseño de Rhode Island, miembro de la facultad durante mucho tiempo, académica, profesora y consumada pintora estadounidense, Edna Lawrence se propuso, según sus propias palabras, "abrir los ojos de los estudiantes a las maravillas de la belleza que hay en la naturaleza... de las formas, el espacio, el color, la textura, el diseño y la estructura".

El Nature Lab no es el típico laboratorio. Lo que comenzó como una pequeña colección de especímenes naturales que Edna recogía durante sus viajes de verano para su clase de dibujo natural en la década de 1920, se convirtió en 1.286 especies (incluyendo conchas, mariposas, minerales, esqueletos, vainas de semillas y taxidermia) en 1937, y había crecido hasta más de 25.000 artículos, cuando se jubiló 38 años después.

En la actualidad, la Colección de Historia Natural consta de casi 80.000 especímenes individuales, a los que los estudiantes y los profesores del RISD tienen acceso ilimitado, tanto si trabajan en un proyecto de ciencia, arte o diseño.

“No existe ningún otro departamento de la universidad o lugar independiente que se parezca al Nature Lab y a su colección de historia natural", nos cuenta Benedict Gagliardi, biólogo del laboratorio. Los estudiantes pueden vivir una experiencia de inmersión total: pueden abrir los armarios y sacar conchas, huesos y trozos de madera a la deriva y animales disecados e interactuar con ellos: dibujarlos, palparlos, moverlos...”

"Es un entorno muy acogedor. La idea es: profundizamos todo lo que quieras, pero sin agobios", dice la Dra. Jennifer Bissonnette, directora interina del Nature Lab. "Y si tienes preguntas, tenemos tres biólogos en plantilla que pueden ayudarte a profundizar y a descubrir lo que te interese".

Además de la colección principal, el Nature Lab acoge colecciones de insectos, líquenes, corales y otros especímenes más pequeños, muestras de materiales orgánicos e inorgánicos, plantas vivas, libros raros de historia natural, y proporciona acceso a los equipos de imagen más modernos para explorar toda su variedad de artefactos naturales a diferentes escalas y dimensiones. Una de esas herramientas de imagen que el equipo del Nature Lab añadió a su kit en 2015 es Artec Spider.

Un escáner 3D en la caja de herramientas

"Una parte de lo que estamos haciendo aquí es crear un espacio para que la visualización adquiera nuevas perspectivas", afirma la Dra. Jennifer Bissonnette, directora Interina del Lab”.

"Estuvimos pensando en formas innovadoras de apreciar estos organismos, superficies y texturas que tenemos aquí, y Artec Spider se ajustaba perfectamente por ser capaz de capturar estructuras con una resolución muy fina".

Diseñado para escanear objetos pequeños con gran precisión, Spider es la solución ideal para la conservación digital de artefactos naturales e históricos con su forma y color reales. Potente y preciso, pero ligero y fácil de usar, Spider se ha convertido en un complemento ideal para la colección de equipos de imagen del laboratorio, junto con los microscopios profesionales, las cámaras de acción, los rastreadores GPS y otras herramientas para estudiar y documentar materiales naturales, especímenes, sistemas y procesos.

El Nature Lab usa Artec Spider para digitalizar su Colección de Historia Natural de más de 80 mil ejemplares (foto cortesía del Nature Lab)

En cuanto el escáner 3D estuvo a disposición de los profesores y estudiantes del Lab, se convirtió rápidamente en una de las herramientas más populares. "Es estimulante tener acceso a un equipo tan avanzado y poder usarlo con confianza", comenta Gagliardi. "Hace que esa parte de tu proyecto sea más personal y tenga más relación contigo."

Pasar a la fase digital

Los escaneos en 3D de especímenes de taxidermia, objetos de historia natural y materiales que los estudiantes captaban con Spider en aquella época se guardaron al principio en discos duros externos que Gagliardi y su equipo tenían a disposición únicamente de sus creadores a través de una solicitud directa. Sin embargo, todo el proceso cambió cuando llegó la pandemia. Como los estudiantes y los profesores no podían venir al Lab e interactuar con sus colecciones in situ, era necesario que hubiera una forma de acceder a esos especímenes, al menos a algunos de ellos, de forma digital. En ese momento, Benedict tuvo la idea de subir todos los escaneos 3D que ya tenían a Sketchfab, una plataforma de intercambio de modelos 3D online, y crear una biblioteca virtual de especímenes en 3D.

" Con la pandemia, era muy difícil sustituir ese tipo de aprendizaje táctil por cualquier tipo de representación digitalizada", dice Gagliardi. "Pero bueno... esa colección digital ha sido un gran avance para los profesores que estaban tratando de digitalizar su currículum. El escaneo 3D con Artec Spider fue de gran importancia para proporcionar una comprensión tridimensional de las cosas".

El equipo del Lab decidió que todos los modelos de la biblioteca pudieran descargarse gratuitamente, de modo que tanto los estudiantes como el personal de la facultad pudieran usar los archivos.

Modelo 3D de la concha del Nautilus hecho con Artec Spider

Disponer de réplicas exactas en 3D de diferentes especímenes y materiales también ha permitido al equipo aportar una nueva perspectiva a sus clases de biomimética:

“Uno de los temas en los que trabajamos en el taller se llama biomimetismo, es decir, utilizar la naturaleza para inspirar soluciones de diseño", explica Bissonnette. "Tener una colección digital de diferentes formas y materiales naturales nos permite analizarlos y llevarlos a otro software donde podemos empezar a construir estructuras para modificarlas con cualquier intención de diseño.”

El nuevo enfoque también ha permitido prestar artículos que antes estaban disponibles para su uso "sólo en el laboratorio:

"En líneas generales, podemos prestar un montón de especímenes como si fueran libros de biblioteca: una caja de cristal hecha a mano con una mariposa extendida dentro, por ejemplo, ciertos tipos de conchas y todo tipo de pequeños especímenes", explica Gagliardi. " Hemos puesto puntos rojos en las piezas que no se pueden sacar. El escaneo 3D nos dio la posibilidad de prestarlos de alguna manera, para que la gente pudiera interactuar con ellos fuera de horario o a distancia. Esto ha cambiado totalmente el funcionamiento de este sistema de préstamo".

 

Otra de las ventajas de tener un catálogo digital de modelos 3D online era la posibilidad de conectar con toda una comunidad mundial de creativos e investigadores:

"Tuvimos multitud de comentarios interesantes de personas que incorporaron nuestros escaneos 3D a sus propias obras de arte, diseños de videojuegos y otras disciplinas", afirma Gagliardi. "También hay biólogos que nos ayudaron a identificar algunos de nuestros especímenes. Por ejemplo, lo que siempre hemos etiquetado como un cráneo de chinchilla en Sketchfab, resultó ser un cráneo de rata almizclera".

Un flujo de trabajo poco habitual

Durante la pandemia, el proceso de escaneo también tuvo que cambiar. Con casi todo el mundo trabajando o estudiando a distancia, fue Gagliardi quien empezó a escanear diferentes especímenes por peticiones de profesores o estudiantes.

“Llevarlo a un espacio virtual era algo interesante para los estudiantes y el profesorado, pero también algo esencial para poder seguir teniendo acceso a la colección", explica Bissonnette.

Aunque cada tipo de espécimen es único, la mayoría de los objetos del Lab se escanean siguiendo el mismo procedimiento basado en dos escaneos.

Primero se escanea el artículo una vez por la parte superior y los lados, y luego se le da la vuelta para escanear de nuevo la parte inferior y los lados. El equipo también utiliza una caja de luz plegable de ORANGEMONKIE para conseguir una textura de alta calidad y con una iluminación uniforme, y una mesa giratoria eléctrica para un escaneado uniforme y estable.

"Desde la primera vez que lo usé, quedé impresionado, sobre todo al ver el proceso que hace el software de Artec Studio", afirma Gagliardi. "Cuando sacas el escaneo en bruto ya se parece mucho a lo que has escaneado, pero el producto final, la malla finalizada, está tan refinada en comparación con el escaneo inicial que todavía me asombra".

Una vez completado el escaneo, el equipo procesa los datos usando el modo de Piloto Automático en Artec Studio. Una vez hecho, el modelo final se exporta directamente a Sketchfab tal cual, o en algunos casos, primero a Blender para un post-procesamiento adicional. "Los escaneos que saca Artec Studio son de muy alta calidad, así que normalmente sólo exportamos el escaneo y estamos listos para empezar", nos cuenta Gagliardi.

Actualmente, la colección digital consta de entre 500 y 600 escaneos, de los cuales casi 400 ya están cargados y disponibles para su descarga en Sketchfab.

Planes de futuro

Con la presentación de su biblioteca virtual de especímenes escaneados en 3D, el equipo del Nature Lab ha dado acceso a algunos de los mejores artefactos naturales de la legendaria colección de Edna Lawrence, y no sólo a los estudiantes y miembros del profesorado de la Escuela de Diseño de Rhode Island, sino a escuelas e instituciones públicas que podrían no tener acceso a tales recursos. También les ha permitido conectar y colaborar con otras universidades y museos que utilizan asimismo los escáneres de Artec, fotogrametría y otros métodos de digitalización.

"Sigo recibiendo comentarios, mensajes de agradecimiento y consultas de profesionales y no profesionales del mundo del arte y la ciencia, de la RISD", afirma Gagliardi. "Recientemente, un director de proyectos de uno de los mayores proveedores de servicios técnicos para museos del mundo se puso en contacto conmigo para ver si podían usar nuestro modelo de tortuga pintada para un proyecto de fundición. Estoy sorprendido por el amplio alcance y la variedad de conexiones que nos brinda esta plataforma y este exclusivo recurso."

Ahora volvemos a la formación de los alumnos para que creen sus propios modelos 3D con el Artec Spider, la colección virtual sigue siendo de gran valor para estudiantes, profesores y otros usuarios. Todavía hay cursos a distancia en la RISD que usan mucho la colección digital como herramienta de aprendizaje, y ésta ha sido también un valioso activo ya que la escuela expande los programas de Educación Continua a través de plataformas digitales.

"Tenemos previsto seguir desarrollando nuestros recursos digitales a distancia", afirma Gagliardi. "La pandemia nos ha enseñado mucho sobre lo valiosos que son. Sin Artec Spider habríamos tenido un año muy diferente en cuanto a nuestro éxito a distancia."