De la atención oftalmológica a la fibra óptica: el papel de la IA en la óptica

La óptica estudia la luz y sus interacciones con distintos materiales. Puede parecer un tema científico más, pero en realidad es muy importante y está muy presente en nuestra vida cotidiana. A lo largo de los años, muchos sectores han incorporado tecnologías basadas en la óptica para crear soluciones innovadoras. Por ejemplo, en oftalmología, la óptica se utiliza para desarrollar lentes correctoras, lentes de contacto y procedimientos quirúrgicos como el LASIK. En la fabricación, la óptica desempeña un papel importante en el desarrollo de cámaras, telescopios, prismáticos y redes de fibra óptica para agilizar las comunicaciones.

La inteligencia artificial (IA) se utiliza para mejorar muchas de estas soluciones basadas en la óptica. Por ejemplo, el análisis predictivo puede ayudar a determinar qué pacientes se beneficiarían más de cirugías complejas como la cirugía LASIK. En este artículo veremos cómo se utiliza la IA en óptica, qué ventajas ofrece y qué retos plantea.

¿Cómo se utiliza la IA en el campo de la óptica?#

Primero, veamos algunas aplicaciones de la IA en óptica, como la oftalmología, la fabricación de dispositivos ópticos y la comunicación en redes de fibra óptica.

IA en oftalmología y optometría#

Hoy en día, la IA en la atención sanitaria es cada vez más habitual. En el campo de la óptica, la IA está redefiniendo disciplinas como la oftalmología y la optometría. La oftalmología se ocupa del diagnóstico y el tratamiento de los trastornos oculares, mientras que la optometría consiste en evaluar la vista para detectar problemas y prescribir lentes correctoras. La IA se utiliza para el diagnóstico, los tratamientos personalizados y la mejora de la eficiencia en la atención oftalmológica.

Por ejemplo, los sistemas de IA pueden ayudar a detectar los primeros signos de enfermedades como el glaucoma y la retinopatía diabética. Según la Glaucoma Research Foundation, solo en EE. UU. más de tres millones de personas tienen glaucoma, pero solo la mitad sabe que lo padece. Estos sistemas pueden ayudar a los médicos a detectar pronto estas enfermedades oculares y comenzar antes el tratamiento para prevenir la ceguera.

La Evaluación automatizada de enfermedades de la retina (ARDA) de Google es un gran ejemplo de cómo la IA de visión puede mejorar la atención oftalmológica. Google colaboró con un amplio grupo de oftalmólogos para entrenar un modelo de IA con más de 100 000 imágenes de la retina. El objetivo era crear un sistema capaz de detectar la retinopatía diabética mediante la clasificación de imágenes. Una de las mayores ventajas de ARDA es que puede utilizarse en países en desarrollo donde el acceso a la atención oftalmológica puede ser limitado.

Fig. 1. Uso de la IA para detectar la retinopatía diabética.

Diseño y fabricación de dispositivos ópticos impulsados por IA#

La IA también está cambiando el diseño y la fabricación de diversos dispositivos ópticos. En cuanto al diseño, la IA generativa puede resultar útil para diseñar dispositivos ópticos rápidamente. Después, los sistemas de IA pueden supervisar los procesos de fabricación y ayudar a reducir costes. Por último, la IA y la visión artificial pueden utilizarse para inspeccionar productos fabricados, como cables de fibra óptica o lentes, y detectar posibles defectos que podrían pasar desapercibidos para el ojo humano.

Por este motivo, muchas empresas estudian cómo utilizar la IA para diseñar y fabricar lentes de última generación. EssilorLuxottica, líder del sector de las lentes oftálmicas, ha recopilado grandes cantidades de datos anonimizados sobre pedidos de lentes, datos de pruebas y estudios internos. Utiliza la IA para extraer de estos datos información como hábitos de vida de los consumidores y métricas de rendimiento de las lentes, y la aplica para mejorar los diseños. También utiliza IA conductual para diseñar su última generación de lentes progresivas. Para ello, tiene en cuenta el comportamiento espacial del paciente —cómo mueve la cabeza y los ojos para observar el entorno— con el fin de diseñar lentes más cómodas.

Fig. 2. La nueva línea de lentes progresivas de Essilor, la serie Varilux® XR™, está diseñada con IA.

Estas son algunas de las ventajas de utilizar IA para diseñar gafas:

• Personalización: la IA puede ayudar a crear gafas a medida adaptadas a las necesidades específicas de cada paciente, lo que mejora tanto la comodidad como la eficacia.
• Modelado del comportamiento: al predecir el comportamiento visual y los movimientos oculares, la IA puede utilizarse para desarrollar lentes más intuitivas y de mayor rendimiento.
• Mejores resultados para los pacientes: las gafas diseñadas con IA pueden proporcionar una corrección visual óptima y reducir problemas como la fatiga ocular, los dolores de cabeza y el «efecto de flotación».
• Adaptación a las necesidades actuales: utilizar la IA para diseñar gafas permite satisfacer las exigencias visuales de la vida moderna, como alternar con frecuencia entre dispositivos digitales y otras tareas.

La visión artificial permite probarse gafas virtualmente#

Una vez que has ido al oftalmólogo, has obtenido una receta y has decidido qué tipo de lentes necesitas, lo habitual es ir a una tienda y probarte unas gafas. Sin embargo, la tecnología de visión artificial ha reinventado el proceso de compra mediante la prueba virtual de gafas desde la comodidad de tu casa. Empresas como Lenskart han empezado a utilizar esta innovación para mejorar la experiencia del cliente.

Mediante algoritmos avanzados y realidad aumentada (AR), la visión artificial puede cartografiar tus rasgos faciales en tiempo real. Así, se pueden superponer modelos 3D de gafas a la imagen de vídeo en directo. Las gafas virtuales pueden moverse de forma natural con tu cabeza y adaptarse a los ángulos y a la iluminación para mostrar de manera realista cómo te quedarán distintas monturas. Con la incorporación del aprendizaje automático, estos sistemas incluso pueden recomendarte monturas personalizadas según tu estructura facial y tus preferencias de estilo.

Comunicación de redes ópticas con IA y fibra óptica#

¿Y si tu conexión a Internet pudiera ser aún más rápida y fiable? Los algoritmos de IA pueden ayudar a conseguirlo en las redes de fibra óptica. Estos cables son como autopistas de alta velocidad para la información digital, y la IA puede ayudar a desplegarlos, gestionarlos y mejorar su rendimiento.

Al optimizar los diseños de planta exterior (OSP), la IA hace que la ampliación de las redes de banda ancha sea más eficiente y eficaz. OSP hace referencia a todo el cableado físico y la infraestructura necesarios para prestar servicios de Internet, incluidos los cables de fibra óptica, los conductos y los equipos relacionados instalados fuera de los edificios. La IA puede ayudar a simular distintos escenarios de diseño para identificar las soluciones más eficientes y rentables. Tareas como gestionar la capacidad del ancho de banda según la demanda se vuelven más sencillas. En general, las tareas de diseño que antes llevaban entre 45 y 60 días debido a retrabajos, seguimientos reiterados y procesos manuales, ahora pueden completarse en solo 25 días con IA.

Fig. 3. Imagen de un ingeniero de OSP trabajando.

La IA también puede mejorar la planificación de rutas de fibra al analizar datos históricos y predecir la demanda futura mediante algoritmos avanzados de aprendizaje automático. Las técnicas de visión artificial, como la segmentación, pueden utilizarse para inspeccionar la calidad de la fibra y detectar fallos. Al detectar los problemas antes, es posible solucionarlos más rápidamente y reducir al mínimo los tiempos de inactividad y los costes de mantenimiento. Al hacer más eficientes estos procesos, la IA no solo acelera el despliegue de la banda ancha, sino que también mejora la fiabilidad y la calidad de los servicios de Internet, lo que beneficia en última instancia tanto a las comunidades urbanas como a las remotas.

Ventajas e inconvenientes del uso de la IA en óptica#

Se prevé que el mercado mundial de la óptica avanzada alcance aproximadamente los 628 800 millones de dólares en 2032, y la IA ofrece varias ventajas en este campo. Estas son algunas de las principales:

• Creación rápida de prototipos: la IA puede acelerar el proceso de creación de prototipos y permitir a los diseñadores probar e iterar rápidamente nuevos diseños de gafas.
• Mayor durabilidad: las técnicas de optimización que utilizan IA pueden ayudar a seleccionar materiales para fabricar gafas más duraderas.
• Sostenibilidad: la fabricación impulsada por IA puede reducir los residuos y mejorar la sostenibilidad del proceso de producción mediante la optimización del uso de recursos.
• Integración con tecnología inteligente: tecnologías como la IA pueden facilitar la incorporación de funciones inteligentes a las gafas, como la realidad aumentada (AR) y el seguimiento de la actividad física.

Aunque es cierto que la IA aporta muchas ventajas a la óptica, debemos tener en cuenta los retos y las consideraciones éticas que hay que abordar al utilizar tecnologías de IA.

Fig. 4. Retos relacionados con la adopción de la IA en la atención oftalmológica (fuente: thelancet.com).

Estos son algunos de los retos que plantea el uso de la IA en óptica:

• Altos costes de implementación: implementar tecnología de IA puede requerir una inversión financiera considerable para su desarrollo, integración y formación.
• Necesidad de conocimientos técnicos: utilizar soluciones de IA requiere conocimientos y habilidades especializados, lo que puede implicar formación adicional y nuevas contrataciones.
• Retos normativos: cumplir la normativa sobre IA en la atención sanitaria puede ser complejo y exige mantenerse al día de unas normas en constante evolución.
• Retos de integración: añadir IA a los sistemas existentes puede ser complejo y llevar mucho tiempo, además de exigir cambios importantes en los flujos de trabajo actuales.

El futuro y la normativa de la IA en las tecnologías ópticas#

Según una revisión publicada en PubMed Central, los sistemas de IA han rendido igual o incluso mejor que oftalmólogos experimentados en tareas como la detección y clasificación de la retinopatía diabética. Sin embargo, pese a estos resultados prometedores, se han implantado muy pocos sistemas de IA en entornos clínicos reales. Esto se debe a retos como el sesgo en los datos y la privacidad.

Para abordar estos retos, hacen falta nuevas normas y regulaciones sobre el uso de la IA en óptica. En países como EE. UU., los gobiernos estatales ya están empezando a regular la IA en la atención sanitaria para prevenir la discriminación y proteger la privacidad de los pacientes. Es probable que empecemos a ver correcciones visuales personalizadas, con IA que cree soluciones a medida para cada paciente. Esto daría lugar a gafas y tratamientos diseñados para adaptarse mejor a las necesidades de cada persona.

Otro campo de la óptica que podría popularizarse en el futuro gracias a la IA es la teleoftalmología. La teleoftalmología consiste en utilizar la telemedicina para ofrecer servicios de atención ocular a distancia. Imagina que te haces una foto del ojo y un modelo de IA la analiza para informarte sobre tu salud ocular. La IA puede llevar la atención oftalmológica directamente a casa y desempeñar un papel clave en el diagnóstico y las opciones de tratamiento a distancia. Es especialmente beneficiosa para las personas que viven en zonas remotas o desatendidas y puede ayudar a garantizar que reciban atención eficaz y a tiempo.

Fig. 5. La IA puede integrarse en los flujos de trabajo para detectar posibles problemas oftalmológicos en los pacientes.

Un futuro prometedor para la IA y la óptica#

La IA está cambiando rápidamente el campo de la óptica, desde la atención sanitaria hasta la fabricación. Mejora los diagnósticos médicos, personaliza los tratamientos y optimiza los procesos de producción. Aunque existen retos como el cumplimiento normativo y la privacidad de los datos, las posibles ventajas son considerables. La IA está a punto de transformar nuestra forma de ver e interactuar con el mundo gracias a los avances en óptica.

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