Dos cuidados oculares à fibra ótica: o papel da IA na ótica

A óptica é o estudo da luz e das suas interações com diferentes materiais. Pode parecer apenas mais um tema relacionado com a ciência, mas é, na verdade, muito importante e está muito presente no nosso quotidiano. Ao longo dos anos, muitos setores incorporaram tecnologias baseadas em óptica para criar soluções inovadoras. Por exemplo, na oftalmologia, a óptica é utilizada para desenvolver lentes corretivas, lentes de contacto e procedimentos cirúrgicos como o LASIK. Na indústria transformadora, a óptica desempenha um papel importante no desenvolvimento de câmaras, telescópios, binóculos e redes de fibra óptica para comunicações mais rápidas.

A inteligência artificial (IA) está a ser utilizada para melhorar muitas destas soluções baseadas em óptica. Por exemplo, a análise preditiva pode ajudar a determinar quais os pacientes que mais beneficiariam de cirurgias complexas como o LASIK. Neste artigo, vamos explorar como a IA está a ser utilizada na óptica e compreender os benefícios que oferece e os desafios que apresenta. Vamos começar!

Como é utilizada a IA no campo da óptica?#

Primeiro, vamos compreender algumas das aplicações da IA na óptica, como a oftalmologia, a fabricação de dispositivos ópticos e as comunicações de rede através de fibra óptica.

IA na oftalmologia e na optometria#

Atualmente, a IA na área da saúde está a tornar-se cada vez mais comum. Especificamente na óptica, a IA está a redefinir áreas como a oftalmologia e a optometria. A oftalmologia envolve o diagnóstico e o tratamento de doenças oculares, enquanto a optometria consiste em avaliar os olhos para identificar problemas de visão e prescrever lentes corretivas. A IA está a ser utilizada para o diagnóstico, o tratamento personalizado e a melhoria da eficiência nos cuidados oftalmológicos.

Por exemplo, os sistemas de IA podem ajudar a identificar sinais precoces de doenças como o glaucoma e a retinopatia diabética. De acordo com a Glaucoma Research Foundation, mais de três milhões de pessoas têm glaucoma apenas nos EUA, mas apenas metade sabe que tem a doença. Estes sistemas podem detetar precocemente essas doenças oculares e iniciar o tratamento mais cedo para prevenir a cegueira.

A Avaliação Automatizada de Doenças da Retina (ARDA) da Google é um excelente exemplo de como a IA de visão pode melhorar os cuidados oftalmológicos. A Google colaborou com um grande grupo de oftalmologistas para treinar um modelo de IA utilizando mais de 100 000 imagens da retina. O objetivo era criar um sistema capaz de detetar a retinopatia diabética através da classificação de imagens. Uma das maiores vantagens do ARDA é poder ser utilizado em países em desenvolvimento, onde o acesso aos cuidados oftalmológicos pode ser limitado.

Fig. 1. Utilização da IA para detetar a retinopatia diabética.

Fabricação e design de dispositivos ópticos orientados por IA#

A IA também está a causar impacto no design e na fabricação de vários dispositivos ópticos. No que diz respeito ao design, a IA generativa pode ser útil para conceber rapidamente dispositivos ópticos. Os sistemas de IA podem então monitorizar os processos de fabricação e ajudar a reduzir custos. Por fim, a IA e a visão computacional podem ser utilizadas para inspecionar e detetar falhas em produtos fabricados, como cabos de fibra óptica ou lentes, que o olho humano poderia não identificar.

Nesse sentido, muitas empresas estão a estudar a utilização da IA para conceber e fabricar lentes de última geração. Líder no setor de lentes oftálmicas, a EssilorLuxottica recolheu grandes volumes de dados anonimizados provenientes de encomendas de lentes, dados de testes e estudos internos. A empresa utiliza a IA para extrair conhecimento desses dados, como informações sobre o estilo de vida dos consumidores e métricas de desempenho das lentes, e utiliza-o para melhorar os designs das lentes. Também utiliza IA comportamental para conceber a sua mais recente geração de lentes progressivas. Isto tem em conta o comportamento espacial do paciente (a forma como move a cabeça e os olhos para observar o ambiente à sua volta) para conceber lentes mais confortáveis.

Fig. 2. A nova linha de lentes progressivas da Essilor, a série Varilux® XR™, é concebida com IA.

Eis alguns dos benefícios da utilização da IA para conceber óculos:

• Personalização: a IA pode ajudar a criar óculos personalizados e adaptados às necessidades específicas de cada paciente, melhorando o conforto e a eficácia.
• Modelação do comportamento: ao prever o comportamento visual e os movimentos oculares, a IA pode ser utilizada para desenvolver lentes mais intuitivas e de elevado desempenho.
• Melhores resultados para os pacientes: os óculos concebidos com IA podem proporcionar uma correção visual ideal, reduzindo problemas como a fadiga ocular, as dores de cabeça e o "efeito de natação".
• Adaptabilidade às necessidades modernas: utilizar IA para conceber óculos permite satisfazer as exigências visuais da vida moderna, como a alternância frequente entre dispositivos digitais e outras tarefas.

A visão computacional permite experimentar óculos virtualmente#

Depois de consultares o oftalmologista, obteres uma receita e decidires o tipo de lentes de que precisas, o passo seguinte costuma ser ir a uma loja experimentar óculos. No entanto, a tecnologia de visão computacional reinventou o processo de retalho através da experimentação virtual de óculos no conforto da tua casa. Empresas como a Lenskart começaram a utilizar esta inovação para melhorar a experiência do cliente.

Utilizando algoritmos avançados e realidade aumentada (AR), a visão computacional pode mapear as tuas características faciais em tempo real. Dessa forma, modelos 3D de óculos podem ser sobrepostos de forma perfeita à tua transmissão de vídeo em direto. Os óculos virtuais podem parecer mover-se naturalmente com a tua cabeça e ajustar-se aos ângulos e à iluminação para proporcionar uma visão realista de como ficarão diferentes armações. Com a adição de aprendizagem automática, estes sistemas podem até oferecer recomendações personalizadas de armações com base na tua estrutura facial e nas tuas preferências de estilo.

Comunicação de redes ópticas com IA e fibra óptica#

E se a tua ligação à Internet ultrarrápida pudesse ser ainda mais rápida? É precisamente isso que os algoritmos de IA podem fazer pelos cabos de fibra óptica. Estes cabos funcionam como autoestradas de alta velocidade para a informação digital, e a IA pode ajudar a implementá-los, geri-los e melhorar o seu desempenho.

Ao otimizar os designs da Planta externa (OSP), a IA torna a expansão das redes de banda larga mais eficiente e eficaz. OSP refere-se a todo o cabeamento físico e à infraestrutura necessários para fornecer serviços de Internet, incluindo cabos de fibra óptica, condutas e equipamentos relacionados instalados no exterior dos edifícios. A IA pode ajudar a simular vários cenários de design para identificar as soluções mais eficientes e económicas. Tarefas como gerir a capacidade de largura de banda com base na procura tornam-se mais simples. No geral, tarefas de design que antes demoravam 45 a 60 dias devido a retrabalho, acompanhamentos repetidos e processos manuais podem agora ser concluídas em apenas 25 dias com IA.

Fig. 3. Uma imagem de um engenheiro de OSP a trabalhar.

A IA também pode melhorar o planeamento de rotas de fibra ao analisar dados históricos e prever a procura futura utilizando algoritmos avançados de aprendizagem automática. Técnicas de visão computacional, como a segmentação, podem ser utilizadas para inspecionar a qualidade da fibra e detetar falhas. Ao identificar os problemas mais cedo, é possível resolvê-los mais rapidamente, minimizando o tempo de inatividade e os custos de manutenção. Ao tornar estes processos mais eficientes, a IA não só acelera a implementação da banda larga, como também melhora a fiabilidade e a qualidade dos serviços de Internet, beneficiando, em última análise, tanto as comunidades urbanas como as remotas.

Prós e contras da utilização da IA na óptica#

Com a expectativa de que o mercado global de óptica avançada cresça para aproximadamente $628,80 mil milhões até 2032, a IA oferece vários benefícios no campo da óptica. Eis algumas das principais vantagens:

• Prototipagem rápida: a IA pode acelerar o processo de prototipagem, permitindo que os designers testem e iterem rapidamente novos designs de óculos.
• Maior durabilidade: as técnicas de otimização que utilizam IA podem ajudar a selecionar materiais para produzir óculos mais duráveis e resistentes.
• Sustentabilidade: a fabricação orientada por IA pode reduzir o desperdício e melhorar a sustentabilidade do processo de produção ao otimizar a utilização de recursos.
• Integração com tecnologia inteligente: tecnologias como a IA podem facilitar a integração de funcionalidades inteligentes nos óculos, como a realidade aumentada (AR) e o acompanhamento de atividade física.

Embora seja verdade que a IA traz muitos benefícios para a óptica, é necessário ter em conta os desafios e as considerações éticas que devem ser abordados ao utilizar tecnologias de IA.

Fig. 4. Desafios relacionados com a adoção da IA nos cuidados oftalmológicos (fonte: thelancet.com).

Eis alguns dos desafios da utilização da IA na óptica:

• Custos elevados de implementação: a implementação de tecnologia de IA pode exigir um investimento financeiro significativo em desenvolvimento, integração e formação.
• Necessidade de competências técnicas: a utilização de soluções de IA exige conhecimentos e competências especializados, o que pode significar formação adicional e novas contratações.
• Desafios regulamentares: o cumprimento dos regulamentos relativos à IA na área da saúde pode ser complexo e exige acompanhar a evolução das normas.
• Desafios de integração: adicionar IA a sistemas existentes pode ser complexo e demorado, exigindo alterações significativas aos fluxos de trabalho atuais.

O futuro e a regulamentação da IA nas tecnologias ópticas#

De acordo com os Institutos Nacionais de Saúde (EUA), os sistemas de IA tiveram um desempenho igual ou até superior ao de oftalmologistas experientes em tarefas como a deteção e classificação da retinopatia diabética. No entanto, apesar destes resultados promissores, muito poucos sistemas de IA foram implementados em contextos clínicos reais. Isto deve-se a desafios como o enviesamento dos dados e a privacidade.

Para enfrentar estes desafios, são necessárias novas regras e regulamentações para a utilização da IA na óptica. Em países como os EUA, os governos estaduais já estão a começar a regulamentar a IA na área da saúde para prevenir a discriminação e proteger a privacidade dos pacientes. É provável que comecemos a assistir a uma correção visual personalizada, com a IA a criar soluções à medida para cada paciente. Isso resultaria em óculos e tratamentos concebidos para se adaptarem melhor às necessidades de cada pessoa.

Outra área da óptica que pode tornar-se popular no futuro devido à IA é a teleoftalmologia. A teleoftalmologia consiste na utilização da telemedicina para prestar cuidados oftalmológicos à distância. Imagina tirar uma fotografia do teu olho e um modelo de IA analisá-la para te informar sobre a saúde ocular. A IA pode levar os cuidados oftalmológicos diretamente à porta de uma pessoa e desempenhar um papel fundamental na disponibilização de opções de diagnóstico e tratamento à distância. É especialmente benéfica para pessoas em zonas remotas ou com acesso insuficiente a cuidados de saúde e pode ajudar a garantir que recebem cuidados atempados e eficazes.

Fig. 5. A IA pode ser integrada nos fluxos de trabalho para fazer a triagem de pacientes com problemas oftalmológicos.

Uma perspetiva promissora para a IA e a óptica#

A IA está a transformar rapidamente o campo da óptica, desde a área da saúde até à fabricação. Está a melhorar os diagnósticos médicos, a personalizar tratamentos e a otimizar os processos de produção. Embora existam desafios como a conformidade regulamentar e a privacidade dos dados, os benefícios potenciais são enormes. A IA está preparada para transformar a forma como vemos e interagimos com o mundo através dos avanços na óptica.

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