Inteligência artificial pilota drones em ambientes desconhecidos

Redação do Site Inovação Tecnológica - 05/11/2021

O drone autônomo voou através de uma floresta a 40 km/h sem bater em nada.
[Imagem: UZH]

Drone autônomo

Pesquisadores suíços desenvolveram uma nova abordagem para que drones possam voar de forma autônoma através de ambientes desconhecidos e complexos - e voar em alta velocidade.

Usando apenas sensores e computação a bordo, a nova técnica poderá ser útil em qualquer situação que envolva voar por lugares desconhecidos, além de situações de emergências, canteiros de obras ou para aplicações de segurança.

Antonio Loquercio e sua equipe da Universidade de Zurique treinaram um quadrirrotor autônomo para que ele voasse por ambientes onde ele nunca havia ido, como florestas, edifícios, ruínas e até no interior de trens, mantendo velocidades de até 40 km/h.

O drone cumpriu com êxito todos os percursos, sem pilotagem, usando apenas as câmeras e o microprocessador de bordo, sem bater em nenhuma árvore, parede ou qualquer outro obstáculo.

A inovação foi possível graças a um algoritmo de inteligência artificiall que dispensa o treinamento tradicional em ambiente real. Em vez disso, o sistema aprende a voar com um "especialista simulado" em computador.

Detalhe do drone.
[Imagem: UZH]

Inteligência artificial treinada por inteligência artificial

A rede neural do drone aprendeu a voar observando uma espécie de especialista virtual, um algoritmo responsável por pilotar um drone gerado por computador através de um ambiente simulado cheio de obstáculos complexos. O algoritmo era suprido em tempo real com informações completas sobre o estado do drone e todas as leituras dos seus sensores - tudo simulado -, e contava com o tempo que fosse necessário e a capacidade computacional suficiente para sempre encontrar a melhor trajetória.

Esse especialista simulado não poderia ser usado fora da simulação, mas seus dados foram usados para ensinar a rede neural do drone como prever a melhor trajetória com base apenas nos dados dos sensores e com uma capacidade de processamento extremamente limitada.

Esta abordagem representa uma vantagem considerável sobre os sistemas atuais, que primeiro usam dados dos sensores para criar um mapa do ambiente e depois planejam trajetórias dentro do mapa - duas etapas que requerem tempo e tornam impossível voar em alta velocidade.

Depois de ser treinado pela simulação, o drone foi colocado para voar no mundo real, onde foi capaz de navegar em uma variedade de ambientes, sem nenhum caso de colisão.

"Enquanto os humanos precisem de anos para treinar, a IA, aproveitando simuladores de alto desempenho, pode atingir habilidades de navegação comparáveis muito mais rápido, basicamente durante a noite," disse Loquercio. "Curiosamente, esses simuladores não precisam ser uma réplica exata do mundo real. Se usarmos a abordagem certa, mesmo simuladores simplistas são suficientes," acrescentou seu colega Elia Kaufmann.

Variar as condições é importante para avaliar a robustez do sistema.
[Imagem: UZH]

Voos em outros planetas

As aplicações da inteligência artificial treinada por inteligência artificial não se limitam a quadrirrotores.

Os pesquisadores explicam que a mesma abordagem pode ser útil para melhorar o desempenho dos carros autônomos, e pode até abrir as portas para uma nova maneira de treinar sistemas de IA para operações em domínios onde a coleta de dados é difícil ou impossível - por exemplo, em outros planetas.

Segundo eles, os próximos passos da pesquisa incluirão fazer com que o drone melhore com a própria experiência, bem como desenvolver sensores mais rápidos, que possam fornecer mais informações sobre o ambiente em menos tempo - permitindo assim que os drones voem com segurança em velocidades acima dos atuais 40 km/h.

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