Del cuidado ocular a la fibra óptica: el papel de la IA en la óptica

La óptica es el estudio de la luz y sus interacciones con distintos materiales. Puede sonar como otro tema relacionado con la ciencia, pero en realidad es muy importante y está muy presente en nuestra vida diaria. Con el paso de los años, muchas industrias 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 LASIK. En la fabricación, la óptica desempeña un papel importante en el desarrollo de cámaras, telescopios, prismáticos y redes de fibra óptica para lograr comunicaciones más rápidas.

La inteligencia artificial (AI) se está utilizando 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 LASIK. En este artículo, exploraremos cómo se utiliza la AI en la óptica y entenderemos las ventajas que ofrece y los retos que plantea. ¡Empecemos!

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

Primero, entendamos algunas de las aplicaciones de la AI en la óptica, como la oftalmología, la fabricación de dispositivos ópticos y la comunicación de redes mediante fibra óptica.

La AI en oftalmología y optometría#

Hoy en día, la AI en la sanidad es cada vez más habitual. En concreto, en el campo de la óptica, la AI está redefiniendo ámbitos como la oftalmología y la optometría. La oftalmología comprende el diagnóstico y el tratamiento de los trastornos oculares, mientras que la optometría consiste en evaluar los ojos para detectar problemas de visión y recetar lentes correctoras. La AI se utiliza para el diagnóstico, el tratamiento personalizado y la mejora de la eficiencia en el cuidado ocular.

Por ejemplo, los sistemas de AI pueden ayudar a detectar signos tempranos de enfermedades como el glaucoma y la retinopatía diabética. Según la Glaucoma Research Foundation, más de tres millones de personas tienen glaucoma solo en Estados Unidos, pero únicamente la mitad sabe que lo padece. Estos sistemas pueden detectar pronto estas enfermedades oculares e iniciar 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 AI de visión puede mejorar el cuidado ocular. Google colaboró con un amplio grupo de oftalmólogos para entrenar un modelo de AI utilizando más de 100 000 escáneres de 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 vías de desarrollo, donde el acceso al cuidado ocular puede ser limitado.

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

Fabricación y diseño de dispositivos ópticos impulsados por AI#

La AI también está revolucionando el diseño y la fabricación de diversos dispositivos ópticos. En lo que respecta al diseño, la AI generativa puede resultar muy útil para diseñar rápidamente dispositivos ópticos. Después, los sistemas de AI pueden supervisar los procesos de fabricación y ayudar a reducir costes. Por último, la AI y la visión artificial pueden utilizarse para inspeccionar y detectar cualquier defecto en productos fabricados, como cables de fibra óptica o lentes, que el ojo humano podría pasar por alto.

En este sentido, muchas empresas están estudiando el uso de la AI para diseñar y fabricar lentes de última generación. EssilorLuxottica, líder del sector de las lentes oftálmicas, ha recopilado enormes cantidades de datos anonimizados procedentes de pedidos de lentes, datos de pruebas y estudios internos. Utiliza la AI para extraer conocimientos de estos datos, como información sobre el estilo de vida de los consumidores y métricas de rendimiento de las lentes, y los emplea para mejorar el diseño de las lentes. También utiliza la AI 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 que lo rodea) 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 AI.

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

• Personalización: la AI puede ayudar a crear gafas personalizadas adaptadas a las necesidades específicas de cada paciente, mejorando tanto la comodidad como la eficacia.
• Modelado del comportamiento: al predecir el comportamiento visual y los movimientos oculares, la AI puede utilizarse para desarrollar lentes más intuitivas y de mayor rendimiento.
• Mejores resultados para los pacientes: las gafas diseñadas con AI pueden proporcionar una corrección visual óptima y reducir problemas como la fatiga ocular, los dolores de cabeza y el «efecto de balanceo».
• Adaptabilidad a las necesidades modernas: utilizar la AI 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 impulsa las pruebas virtuales de gafas#

Después de visitar al oftalmólogo, obtener una receta y decidir qué tipo de lentes necesitas, el siguiente paso suele ser ir a una tienda y probarse unas gafas. Sin embargo, la tecnología de visión artificial ha reinventado el proceso de venta minorista mediante pruebas virtuales 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 analizar tus rasgos faciales en tiempo real. De este modo, los modelos 3D de gafas pueden superponerse de forma fluida a tu vídeo en directo. Las gafas virtuales pueden parecer moverse de forma natural con tu cabeza y adaptarse a los ángulos y la iluminación para ofrecer una visión realista de cómo quedarán las distintas monturas. Con la incorporación del aprendizaje automático, estos sistemas incluso pueden ofrecer recomendaciones personalizadas de monturas basadas en tu estructura facial y tus preferencias de estilo.

Comunicación de redes ópticas con AI y fibra óptica#

¿Y si tu conexión a Internet ultrarrápida pudiera ser aún más rápida? Eso es exactamente lo que los algoritmos de AI pueden hacer por los cables de fibra óptica. Estos cables son como autopistas de alta velocidad para la información digital, y la AI puede ayudar a desplegarlos, gestionarlos y mejorar su rendimiento.

Al optimizar los diseños de Planta exterior (OSP), la AI 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 AI puede ayudar a simular distintos escenarios de diseño para identificar las soluciones más eficientes y rentables. Tareas como gestionar la capacidad de ancho de banda en función de la demanda se vuelven más sencillas. En general, las tareas de diseño que antes tardaban entre 45 y 60 días debido a reelaboraciones, seguimientos repetidos y procesos manuales ahora pueden completarse en solo 25 días con AI.

Fig. 3 Imagen de un ingeniero de OSP trabajando.

La AI también puede mejorar la planificación de rutas de fibra mediante el análisis de datos históricos y la predicción de la demanda futura utilizando 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 descubrir los problemas antes, estos pueden resolverse más rápidamente, minimizando el tiempo de inactividad y los costes de mantenimiento. Al hacer estos procesos más eficientes, la AI 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 AI en la óptica#

Dado que se espera que el mercado mundial de la óptica avanzada crezca hasta aproximadamente $628,80 mil millones en 2032, la AI ofrece varias ventajas en el campo de la óptica. Estas son algunas de las principales:

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

Aunque es cierto que la AI aporta muchas ventajas a la óptica, debemos tener presentes los retos y las consideraciones éticas que deben abordarse al utilizar tecnologías de AI.

Fig. 4. Retos relacionados con la adopción de la AI en el cuidado ocular (fuente: thelancet.com).

Estos son algunos de los retos del uso de la AI en la óptica:

• Elevados costes de implementación: implementar tecnología de AI puede requerir una inversión financiera considerable para el desarrollo, la integración y la formación.
• Necesidad de conocimientos técnicos: utilizar soluciones de AI requiere conocimientos y habilidades especializados, lo que puede implicar formación adicional y nuevas contrataciones.
• Retos normativos: cumplir la normativa sobre AI en la sanidad puede ser complejo y exige mantenerse al día de la evolución de los estándares.
• Retos de integración: añadir AI a los sistemas existentes puede ser complejo y llevar mucho tiempo, ya que requiere cambios importantes en los flujos de trabajo actuales.

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

Según el Instituto Nacional de Salud (USA), los sistemas de AI han obtenido resultados iguales o incluso mejores que los oftalmólogos con experiencia en tareas como detectar y graduar la retinopatía diabética. Sin embargo, a pesar de estos resultados prometedores, se han implementado muy pocos sistemas de AI en entornos clínicos reales. Esto se debe a retos como el sesgo de los datos y la privacidad.

Para abordar estos retos, se necesitan nuevas normas y regulaciones sobre el uso de la AI en la óptica. En países como Estados Unidos, los gobiernos estatales ya están empezando a regular la AI en la sanidad para prevenir la discriminación y proteger la privacidad de los pacientes. Es probable que empecemos a ver una corrección visual personalizada, en la que la AI 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 AI es la teleoftalmología. La teleoftalmología consiste en utilizar la telemedicina para prestar servicios de cuidado ocular a distancia. Imagina hacerte una foto del ojo y que un modelo de AI la analice para informarte sobre la salud ocular. La AI puede llevar el cuidado ocular directamente a la puerta de una persona y desempeñar un papel clave en la prestación de opciones de diagnóstico y tratamiento a distancia. Es especialmente beneficiosa para las personas que viven en zonas remotas o desatendidas y puede ayudar a garantizar que reciban una atención oportuna y eficaz.

Fig. 5 La AI puede integrarse en los flujos de trabajo para evaluar a los pacientes en relación con problemas de cuidado ocular.

Un futuro prometedor para la AI y la óptica#

La AI está transformando rápidamente el campo de la óptica, desde la sanidad hasta la fabricación. Está mejorando los diagnósticos médicos, personalizando los tratamientos y optimizando los procesos de producción. Aunque existen retos como el cumplimiento de la normativa y la privacidad de los datos, sus posibles ventajas son enormes. La AI está llamada a transformar nuestra forma de ver e interactuar con el mundo mediante los avances en óptica.

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