Drones: solução ou ameaça?

“Uma vez que você tenha experimentado voar, você andará pela terra com seus olhos voltados para céu, pois lá você esteve e para lá você desejará voltar.” – Leonardo da Vinci

Desde a concepção do helicóptero helicoidal por da Vinci em 1493, a engenharia aeronáutica tem evoluído com diversos equipamentos, tripulados e não tripulados, para conquistar o último território antes restrito aos seres humanos. Uma de nossas últimas invenções na área são os famosos drones. Iremos apresentar novas tecnologias e sobre a programação aplicada na área, mas precisamos primeiro entender o que realmente define um drone.

Drone é um apelido recente para um VANT: veículo aéreo não tripulado. Além do uso recreativo, como qualquer outro aeromodelo, um VANT também pode ser utilizado para fins de pesquisa ou comércio. A nova geração de veículos aéreos teve um boom com o lançamento desse novo formato: quatro hélices num veículo compacto e leve, com a origem do nome vinda do inglês “zumbido”. A ANAC criou regras para operações civis de VANTs (detalhes aqui) e você pode acessar um post interessante sobre essas diferenças na Empresa Brasil de Comunicação. Quais foram os principais avanços tecnológicos nesse equipamento?

Você certamente já ouviu falar do Amazon Prime Air. Jeff Bezos quer revolucionar o mercado de entrega nos Estados Unidos e aumentar ainda mais a eficiência logística da companhia. A promessa é entregar uma embalagem de 2kg em até 35 minutos. Recentemente, a companhia registrou uma patente de drone mais responsivo a humanos. Eles terão uma tecnologia embutida de respostas a gritos e acenos de mão. Sua primeira aparição foi em Dezembro de 2016 e certamente terá muitos entraves com US FAA (US Federal Aviation Administration) até sua completa implementação.

No Brasil, os quadricópteros são amplamente utilizados nos agronegócios. Utiliza-se o equipamento para monitorar o crescimento e saúde das plantações, fazer a vigilância dos locais através de câmeras infravermelhas ou até pulverizar lavouras inteiras.

Outro desenvolvimento interessante na área foi a criação do Hunter Drone pela Fortem Technologies. A função do veículo é interceptar drones não autorizados em áreas de risco, problema comum no tráfico aéreo atual. Neste vídeo você consegue ver o equipamento em ação. Ele opera autonomamente com mecanismos de inteligência artificial e já está sendo utilizado pelo exército americano. A utilização de drones autônomos é tema contemporâneo na força aérea do Estados Unidos. Diversos projetos já estão sendo testados, como a vigilância da marinha de guerra (Triton VANT), ou utilizados por caças em situações de guerra, Perdix Drone Swarm. As possibilidades são infinitas.

Notamos claramente a presença da ciência da computação para a evolução de drones autônomos, seja para controle absoluto, ou seja com mecanismos de inteligência artificial para suporte de vôo. Mas esses avanços seriam realmente seguros?

Para permitir que os drones voem sem ter risco de colisão, cientistas têm criado uma técnica chamada “sensing and avoid” (sentir e evitar). Ela é dividida em duas fases: primeiro ocorre a detecção, sensing, em que o drone utiliza sensores para reconhecer os veículos ou objetos em seu entorno que representem ameaça à colisão. A segunda parte é desvio, avoid, na qual são utilizadas técnicas de inteligência artificial para se traçar a melhor rota que desvie com segurança do objeto em rota de colisão.

Existem diversos tipos de sensores nas técnicas de detecção, porém, os mais famosos são as câmeras e LIDAR. As câmeras podem ser infravermelho ou visual. Elas utilizam técnicas de visão computacional como SLAM ou redes neurais, capazes de mapear o ambiente em sua volta. O LIDAR é uma tecnologia similar aos radares e podem fazer um mapeamento de profundidade do ambiente, ou seja, um mapeamento 3D. Na etapa de desvio utilizamos técnicas de inteligência artificial como o planejamento automático, programação dinâmica, aprendizado supervisionado ou por reforço.

Drones são um avanço tecnológico com muitas aplicações e possibilidades, porém, seu uso indisciplinado podem gerar riscos a aeronaves e aeroportos. Pesquisadores estão criando técnicas avançadas de programação e inteligência artificial para que drones e aviões compartilhem o mesmo espaço em segurança.

(Felipe Paiva e Vinícius Almeida)