El Instituto Gemológico de América (GIA) introdujo la primera lupa de joyero de alta calidad en la década de 1930. Lo suficientemente pequeña como para sujetarla con una mano, la lupa aumenta diez veces las piedras, lo que permite a joyeros y gemólogos inspeccionar su color y claridad. La lupa revolucionó la gemología y aún hoy se utiliza con frecuencia.
El espíritu de descubrimiento e innovación sigue impulsando al GIA, por lo que no es de extrañar que la organización adoptara la idea de la inteligencia artificial (IA) como una forma ideal de optimizar el proceso de clasificación de diamantes. Pritesh Patel, director de operaciones del GIA, explica: "A lo largo de los años hemos introducido muchos instrumentos diferentes en esta industria, y hace tiempo que resolvimos el problema de automatizar la talla, el peso en quilates y el color. La claridad era la última frontera, y la IA la clave para conquistarla".
Alta capacidad
4 millones de diamantes analizados al año por el GIA
Uso extensivo de la IA
Se prevé que entre el 70 % y el 80 % de los diamantes se analicen con la solución basada en IA
Teniendo esto en cuenta, Patel se acercó a IBM® Research con una visión: con las habilidades y la tecnología adecuadas, Patel creía que era posible aprovechar el poder de la IA en la nube para calificar la claridad de los diamantes.
IBM® Research estuvo de acuerdo y las dos organizaciones empezaron a desarrollar una asociación estratégica: el GIA proporciona las imágenes especializadas junto con los datos de decenas de millones de diamantes examinados por sus expertos en diamantes; IBM aporta las capacidades de IA y la potencia informática. El resultado de esa asociación es el enfoque de IA basado en la nube del GIA para la clasificación de diamantes.
Evaluar la claridad de un diamante es un proceso complejo. Con una lupa, un microscopio o una imagen, los gemólogos examinan meticulosamente cada diamante en busca de inclusiones, es decir, pequeñas características atrapadas en la estructura de la piedra. Las inclusiones pueden ser minúsculas manchas internas o grietas que penetran en la piedra desde la superficie.
Los diamantes perfectos son extremadamente raros. Menos de la mitad de todos los diamantes clasificados por el GIA en el mundo entran en esta categoría. La gran mayoría de los diamantes tienen una o varias imperfecciones que, en conjunto, hacen que cada piedra sea única.
Después de que IBM® Research desarrollara con éxito una prueba de concepto (POC) que demostraba que la IA puede ayudar a automatizar el proceso de clasificación de diamantes, el IBM Global Cloud Acceleration Team (GCAT) intervino y condujo el proyecto a la siguiente fase. El equipo de GCAT se asoció con el equipo de ingeniería DevOps del GIA para guiar la solución desde la prueba de concepto hasta un entorno listo para la producción con clústeres separados de desarrollo, pruebas, producción y recuperación ante desastres.
En la actualidad, la solución está en fase de pruebas y camino hacia la producción completa. Los laboratorios del GIA cargan imágenes especializadas de cada diamante en una base de datos IBM® Cloudant alojada en IBM® Cloud. La capa de middleware del sistema está formada por un clúster de IBM Cloud Kubernetes Services. "Decidimos utilizar IBM Kubernetes Services porque nos ofrece la flexibilidad y la potencia de cálculo necesarias para procesar un volumen de datos muy elevado", afirma Patel.
El clúster del GIA se compone de tres GPU NVIDIA K80, cada una de las cuales tiene un nodo virtual compartido y un nodo bare metal en una arquitectura sin servidor. Las GPU NVIDIA se adaptan perfectamente a las necesidades del GIA por su capacidad para procesar imágenes de alta resolución con rapidez, lo que contribuye a acelerar todo el proceso. También pueden reducir el tiempo necesario para validar los algoritmos de IA.
La nueva solución analiza cada diamante utilizando dos modelos algorítmicos personalizados. El modelo de IA de autoplot crea una representación visual de las imperfecciones del diamante, y el modelo de clasificación determina la calificación general del diamante. A continuación, esta información se envía a los gemólogos del GIA en una aplicación para iPad, donde pueden evaluar el autoplot y, si es necesario, realizar cambios. Estos cambios se introducen de nuevo en el sistema para reevaluar la calificación y pueden utilizarse para volver a entrenar el modelo de IA con el fin de mejorar la precisión.
La misión del GIA de proteger a los consumidores es la fuerza motriz de la idea de su innovación. Pero el GIA tenía otro objetivo para el proyecto: alcanzar los más altos niveles de seguridad de los datos para proteger la integridad de la clasificación de diamantes. Los diamantes son una mercancía de gran valor, y proteger el proceso de clasificación era de vital importancia. IBM Cloud App ID ayuda a garantizar que la carga y el procesamiento de las imágenes de diamante se realicen con capacidades de seguridad avanzadas, incluida la autenticación multifactor, el inicio de sesión único y las políticas de contraseñas definidas por el usuario.
"La transmisión de los datos desde nuestro entorno local a la nube es muy segura", dice Patel. "El algoritmo que hace el trabajo en la nube tiene que estar protegido como la fórmula de la Coca-Cola. Todo lo que hemos incorporado a nuestra arquitectura está diseñado para garantizar la seguridad y la integridad de todo el proceso de principio a fin".
Las imágenes se almacenan utilizando IBM Cloud Object Storage, una solución de almacenamiento rentable que cumple todos los requisitos de escalabilidad y accesibilidad del GIA. IBM Cloud Object Storage también ofrece cifrado integrado y almacenamiento de escritura única y lectura múltiple (WORM) bloqueable y con políticas habilitadas.
Durante todo el proceso, el equipo de Alianzas Estratégicas Integradas (ESA) de IBM ha estado presente para desarrollar una alianza estratégica mutuamente beneficiosa entre ambas empresas. El equipo de ESA no solo proporciona continuidad y apoyo desde una perspectiva empresarial, sino que también ayudó a establecer la estructura jurídica y empresarial que sirve de base para este tipo de alianza.
El GIA clasifica millones de diamantes al año. Patel espera que la nueva solución se encargue del 70-80 % de esas evaluaciones, centradas principalmente en los diamantes de menor tamaño presentados, lo que permitirá a los clasificadores humanos centrarse en los casos más complicados en los que una evaluación humana es crítica para determinar la calificación.
Pero llegar a ese punto llevará tiempo. En la actualidad, el GIA utiliza la solución en dos de sus once laboratorios, realizando evaluaciones humanas y de IA en paralelo mientras el equipo perfecciona los algoritmos. Con el tiempo, gracias al apoyo continuado del equipo de GCAT, GIA pretende que la nueva solución esté disponible en todos sus laboratorios.
Aunque la solución está aún en sus primeras fases, Patel vislumbra varios beneficios importantes en el horizonte. El primero, dice, es la eficiencia. "Al automatizar las numerosas etapas por los que pasa cada diamante, mejoraremos significativamente el tiempo de entrega a nuestros clientes".
La solución también reforzará la precisión y la repetibilidad. Aunque los diamantistas humanos pasan por un curso de formación de instrucción rigurosa, trabajan dentro de los límites de sus sentidos físicos. Cuando dos diamantistas examinan el mismo diamante, sus valoraciones pueden diferir en pequeños detalles. Con la IA, esas pequeñas diferencias quedarán prácticamente eliminadas, lo que contribuirá a garantizar que los diamantes se valoren con exactitud cuando lleguen al mercado.
El GIA se juega su reputación en la integridad y precisión de la nueva solución. Al igual que la introducción de la lupa de joyero en el proceso de clasificación de diamantes transformó la industria en los años 30, este proyecto introducirá un nuevo nivel de precisión en el proceso.
"IBM tiene la experiencia en IA y cloud computing para realmente unir todo este proyecto", dice Patel. "Por eso el GIA eligió trabajar con IBM en este espacio concreto: ambos somos líderes en nuestros respectivos campos y era imprescindible colaborar con IBM para garantizar los mejores resultados posibles en esta iniciativa estratégica tan importante para el GIA."
Aprenda más (enlace externo a ibm.com) de la entrevista que hace Mark Buntz, director de marketing del GIA, a Pritesh Patel, director de operaciones del GIA, sobre cómo esta colaboración de vanguardia con IBM beneficia a los consumidores, a los graduados y a la industria.
Todas las imágenes y videos © GIA
Fundado en 1931, el Instituto Gemológico de América (enlace externo a ibm.com) es un instituto sin fines de lucro dedicado al estudio y la evaluación de gemas preciosas y perlas. Además de proporcionar análisis y clasificaciones de primera clase, el GIA forma a aspirantes a gemólogos y está considerado líder mundial en investigación gemológica. El GIA tiene su sede en Carlsbad, California, y emplea a 2.500 gemólogos.
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Producido en los Estados Unidos de América, marzo de 2021.
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