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Substituição total?

Talvez seja importante voltar um pouco atrás nos pensamentos e esmiuçar o objectivo do VA na sociedade. Se no passado demos extrema importância à velocidade e ao transporte colectivo, hoje exploramos a tecnologia numa direcção diferente. Estamos a um passo de substituir a condução humana por um sistema automatizado. Mas porquê?

Um primeiro ponto de vista pode sugerir “porque podemos”. Estamos numa era em que os componentes necessários estão desenvolvidos ou em fase avançada de desenvolvimento e podemos explorar esta questão. Não nos parece ser uma reposta em si mesma. No entanto, é um caminho que passa muitas vezes entre as gotas da chuva sem avaliarmos as reais consequências da implementação destas tecnologias.

Podemos abordar esta pergunta de outro ponto de vista; a condução de um veículo pode ser uma actividade monótona. E automatizar um processo repetitivo tem vindo a ser uma tarefa indispensável dos nossos tempos. “Tempo vale dinheiro” – e no VA podemos aproveitar o tempo que estaríamos a despender a conduzir para realizar outras tarefas que nos motivam mais do que a condução. No entanto, não se pode impedir uma pessoa, num futuro próximo ou longínquo, de optar por condução manual. Qualquer pessoa deve ter o direito a não querer usar a tecnologia. Este é um tema que pode ser pouco consensual quando entramos na esfera do bem comum, apoiado pelo próximo argumento.

O terceiro argumento para adoptar o VA é a redução drástica de acidentes nas estradas. No entanto, este argumento parece frágil em determinados ângulos. Alguns autores defendem que a taxa de sinistralidade diminui com a chegada dos VA porque a grande fatia dos acidentes são causados por erro humano na condução16; no entanto, outros autores defendem que a sinistralidade pode até piorar num período de transição em que veículos tradicionais e autónomos partilham a estrada17. Se formos buscar atrás a questão do direito à condução manual então o período de transição pode ser eterno e deita por terra um argumento que se tem colocado como o mais forte dos anteriores.

Se a segurança rodoviária só aumenta com um mundo cheio de VA vamos restringir a condução a apenas veículos autónomos e impedir o direito de escolha pessoal?

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Tecnologia em todas as frentes

A capacidade do hardware nos veículos em teste está perto de responder às necessidades de condução de um VA53. Os veículos estão munidos de diferentes instrumentos que, em conjunto, conseguem responder à complexidade da condução53:

(1) o poder computacional do sistema deve contar com uma boa unidade de processamento de gráficos (GPU) e uma boa unidade de processamento central (CPU);

(2) as câmaras devem ter um alcance significativo e uma boa resolução mas os sensores enfrentam ainda limitações em processar imagens com condições meteorológicas adversas;

(3) o radar representa a melhor opção para condições meteorológicas e de tráfego irregulares;

(4) o sistema Lidar consegue avaliar 360º do ambiente em redor do veículo com maior grau de detalhe que os outros sensores e mais robusto em diferentes ambientes de tráfego, no entanto, necessita de maior poder computacional.

Veja-se o exemplo dos veículos da Navya, usados em diferentes projectos europeus: são compostos por um sistema de GPS, câmaras ópticas estereoscópicas e 4 sensores Lidar (radar ligeiro); os sensores têm um alcance de 200 m e inspeccionam o ambiente em redor 25 vezes por segundo. O veículo consegue detectar peões ou outros veículos e abranda ou pára se necessário57.

Os instrumentos recolhem uma vasta quantidade de dados que deve ser processada em tempo real. O sistema automatizado do veículo deve assegurar toda a tarefa dinâmica da condução em segurança até ao destino. O computador de bordo analisa os dados e dá ordens aos sistemas de aceleração/ desaceleração ou direcção do veículo. Mas além do processamento local, o computador de bordo deve ainda estar ligado remotamente à cloud para58:

(1) actualização de software e algotimos de aprendizagem;

(2) processamento de dados agregados e análise em tempo real por sistemas inteligentes mais potentes;

(3) comunicação com outros veículos (V2V) ou com a infra-estrutura (V2I) permitindo a partilha e actualização de condições de tráfego ou alterações metereológicas.

O software vai ser a chave dos VA. Além do desempenho do veículo, o software pode ainda actualizar novos aspectos de entretenimento e servir como instrumento para personalizar a experiência das pessoas58. Vai permitir, por exemplo, tornar o ambiente menos iluminado, fazer o download da música que a pessoa costuma ouvir ou de um jogo para entreter os miúdos. A qualidade da programação e a experiência que o produto promete oferecer vão ser pontos de distinção entre marcas.

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Porquê agora?

A ideia dos veículos autónomos foi apresentada pela primeira vez em 1939 por Norman Geddes. E apesar de ter sido pontualmente desenvolvida no mundo, por universidades e empresas automóveis, nunca foi vista como o “futuro dos transportes” por mais de 60 anos. O que mudou neste século então?

(1) Capacidade de armazenamento de dados: Em 1956, a IBM lançava o primeiro disco rígido que guardava 5 MB, por um valor de 10.000 $/MB35. Uma pesquisa rápida pela internet mostra-nos que hoje é possível alugar espaço na cloud por 0,007 $/GB/mês36.

(2) Rede: Em 1969 foi enviada a primeira mensagem por ARPANET, entre o computador anfitrião da UCLA (Universidade da California, Los Angeles) e o computador anfitrião do SRI (Stanford Research Institute). Em 1981, o número de computadores ligados à “internet” já era de 213. No ano passado, mais de 1.000 milhões de anfitriães de internet acederam por DNS37.

(3) Processamento de informação: o custo dos computadores tem vindo a diminuir enquanto, em contrapartida, o seu desempenho aumenta. Em 1961, a unidade IBM 1620 era a mais evoluída e o custo por GFLOPS (operações por segundo) era da ordem dos 1,1×10^12 $/GFLOPS; em 2015, o Intel Celeron G1830 custava 0,08 $/GFLOPS38.

(4) Largura de banda: o preço de largura de banda tem vindo a diminuir ao longo dos anos. Em 1998, o preço, nos EUA, situava-se nos 1.200 $/Mbps; Em 2015, o preço já rondava os 0,63 $/Mbps, o que corresponde a uma média de 35% de descida do preço a cada ano39.

Consideramos que a evolução exponencial da tecnologia foi o maior impulso para a entrada dos VA no nosso vocabulário. Mas o financiamento para o desenvolvimento de VA pelas instituições governamentais, a entrada de novas empresas tecnológicas no mercado automóvel ou eventos, como o DARPA Challenge, que proporcionaram visibilidade ao tema também foram importantes para a abertura desta caixa de Pandora. Lembram-se de mais algumas razões?

(um agradecimento ao Prof. Luis Bento pela sua apresentação deste tema)

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E assim começou…

A substituição da condução humana de veículos por um sistema computacional e ferramentas adequadas que permitam a condução autónoma não é uma ideia deste século. Um pequeno contexto histórico permite perceber o caminha já trilhado.

O evento pioneiro dos VA teve lugar em 1939. O VA foi apresentado na Feira Mundial de Nova Iorque (EUA) como a projecção de um sonho. Norman Geddes, patrocinado pela General Motors, colocava o VA como aquilo que o mundo teria para oferecer 20 anos mais tarde (em 1960)28. Mas, nos anos que se seguiram, os esforços de desenvolvimento dos grandes fabricantes de automóveis foram direccionados para a guerra.

Só em 1977, a Universidade de Tsukuba, no Japão, construiu aquele que pode ser considerado o primeiro veículo robótico inteligente29. Com câmaras e uma unidade de processamento a bordo permitia detetar obstáculos e seguir linhas.

Em 1983, a Universidade de Carnegie Mellon (EUA) desenvolveu um modelo, o Terregator30, que usava a combinação de lasers, radares e câmaras para se movimentar sem intervenção humana. Três anos mais tarde, o NavLab 131, também produzido por esta universidade, seria o 1º VA a levar pessoas a bordo a uma velocidade máxima de 32 km/h.

Na mesma década (1980), na Europa, a equipa da Universidade de Bundeswehr München, Alemanha, desenvolveu vários projectos na área da condução autónoma. Por fim, em 1994, apresentaram um Mercedes-Benz Classe-S modificado chamado de VaMP, que se deslocou de modo autónomo por mais de 1000 km, com velocidades de até 130 km/h28.

O projeto ARGO32, desenvolvido entre 1997 e 2001, pela Universidade de Parma, Itália, permitiu construir um protótipo de veículo (com algoritmos de interpretação de imagem) que, seguindo marcas pintadas numa estrada  conduziu, sensivelmente, 2000 km em seis dias, com velocidade média de 90 km/h e 94% do tempo em modo autónomo29.

Já em 2004, a DARPA, agência americana da defesa, promoveu um concurso para acelerar o desenvolvimento dos veículos autónomos. Os participantes deviam apresentar um VA que conseguisse terminar o desafio criado pela DARPA. Nesse ano, nenhum participante terminou. No ano seguinte, participaram 195 equipas; a Universidade de Stanford ganhou e 5 equipas terminaram o desafio: mais de 200 km no Nevada conduzidos sem condutor humano33. Este foi o ponto de viragem.

O sonho vem de trás, mas o esforço duplicou nos últimos anos e o investimento em I&D neste tema já não tem fronteiras nem limites. A indústria automóvel tem sido pressionada por outros sectores no sentido de desenvolver a tecnologia para se manter firme no mercado, nomeadamente, empresas de informática, sistemas de informação ou inteligência artificial que vão formando alianças para se afirmarem como o melhor player no mercado.

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Tecnologia nível “quê”?

Já viram vídeos do Waymo2, o carro da Google, ou do EZ103, do projecto CityMobil2? É impressionante ver os veículos a deslocarem-se sozinhos na rua. Vai demorar um pouco até serem acessíveis ao público. No entanto, os veículos actuais já incorporam algumas tecnologias que os colocam como veículos de nível 1 ou 2 de acordo com a classificação de automação SAE1 (sistemas de aviso sonoro baseados em sensores são nível 0).

Ora veja-se, por exemplo, o cruise control (CC). Patenteada há mais de 50 anos, esta tecnologia permite programar o motor para manter uma certa velocidade e já se encontra em grande parte dos veículos das famílias. A sua evolução levou à criação do cruise control adaptativo no qual o veículo consegue manter uma distância de segurança em relação ao carro que circula à sua frente, trava e acelera de forma automática.

Ambas as tecnologias correspondem ao nível 1 da SAE. Neste nível o sistema não tem controlo da direcção e da aceleração/desaceleração do veículo ao mesmo tempo. Outros exemplos são: lane keeping assist (LKA), o sistema faz força no volante para recolocar o veículo no centro da via, ou park assist (PA), em que a direcção é controlada pelo sistema mas a aceleração/desaceleração é controlada pelo condutor.

A tecnologia nível 2 da SAE, permite ter as mãos fora do volante mas os olhos devem continuar focados na estrada. O Autopilot da Tesla é disso exemplo4. Nesta categoria também se podem encontrar as tecnologias: intelligent parking assist (IPA), a qual permite ao veículo fazer a manobra completa de estacionamento por si mesmo, sem intervenção humana, ou o traffic jam assist, o qual controla, para além da aceleração/desaceleração, os movimentos laterais em área de congestionamento, para velocidade inferior a 30 km/h5.

O próximo nível é o 3: com alguma tecnologia em fase experimental, os veículos vão conseguir circular de forma automatizada, ainda que com supervisão humana e necessidade de intervenção em determinadas ocasiões. Este é o ponto onde a interacção entre máquinas e humanos começa a ser discutida e é aqui o salto de fé. Começam-se a questionar as acções das máquinas uma vez que a máquina não assiste apenas a condução mas toma decisões.

Neste nível encontram-se os veículos que consigam conduzir sem intervenção humana em estradas congestionadas para velocidades superiores a 60 km/h ou em auto-estrada, para velocidades até 130 km/h. Se conseguirem estacionar sem intervenção do condutor humano num parque de estacionamento, incluindo as manobras de entrada e saída sem a presença do condutor então já apresenta uma automação elevada (nível 4). Tal como os exemplos iniciais, veículo da Waymo e projecto CityMobil2.

Ao nível 5 correspondem os Veículos Autónomos.

As tecnologias de nível 1 e 2 são reais. Mas a tecnologia está a evoluir e a discussão sociológica aumenta. A automação total levanta questões difíceis de responder relativas à interacção homem-máquina. E o blogue está aqui para acompanhar e contribuir para esse debate.