Tecnologias responsáveis por aviões autônomos e single-pilot emergem com potencial de transformar a indústria da aviação. Resta saber como e quando...
O trecho acima, além de apresentar um breve resumo conceitual sobre o futuro da aviação, quando os pilotos de linha aérea poderão trabalhar em conjunto com sistemas de pilotagem gerenciados por inteligência artificial (IA) ou mesmo os fabricantes desenvolverão aviões de grande porte completamente controlados por máquinas, foi escrito por um avançado algoritmo de aprendizado de máquina, o famoso ChatGPT.
Além de demonstrar a boa capacidade de buscar em milhões de bancos de dados as informações básicas para compor uma resposta, o ChatGPT conseguiu escrever um texto de forma coerente, sem praticamente nenhum erro.
Embora seja difícil pensar em uma aeronave comercial ou um grande jato de negócios com pilotagem autônoma ou single-pilot em 2023, isso é uma tendência que poderá se tornar uma realidade antes mesmo de compreendermos como a inteligência artificial conseguiu usurpar do conhecimento humano, produzido ao longo de séculos, e formular um texto autoral “apenas” consultando fontes disponíveis on-line.
Não se trata, evidentemente, de uma tecnologia simples capaz de consultar sites, bibliotecas digitais e demais fontes virtuais que escreve qualquer coisa. Existe uma programação avançada que consegue reconhecer uma lógica na pergunta, outra na busca, mais uma na compilação dos milhões de resultados e, enfim, oferecer um texto final.
Há vários anos, a indústria aeroespacial e de computação estudam formas de usar a mesma ideia básica do ChatGPT para elevar ainda mais a automação dos aviões. Você pode dizer que uma coisa é um algoritmo, composto por milhões de linhas de comando, pesquisar na internet e escrever uma resposta, outra é pilotar um avião. No entanto, o princípio é o mesmo, uma tecnologia capaz de reconhecer em tempo real o problema e oferecer uma solução segura e eficiente.
A norte-americana Wisk Aero realizou em 2017 um pioneiro voo de eVTOL, o veículo aéreo urbano elétrico, de forma completamente autônoma. Na ocasião, o veículo fez um voo experimental sem nenhum piloto a bordo nem controle em solo que pudessem controlar parte das operações.
Sim, todo o processo contava com um backup humano, que poderia interferir nos processos em caso de necessidade, evitando um acidente, por exemplo. “Não estamos construindo uma caixa preta de inteligência artificial para pilotar a aeronave. Nosso sistema autônomo é construído em sistemas de aviação comprovados, como pilotos automáticos, navegação de precisão, links de dados, que são aumentados com sensores, e nosso software de tomada de decisão, baseado em procedimentos”, explicou a Wisk Aero.
A participação humana no conceito do fabricante terá um papel de monitoramento, como o existente em um controle de tráfego aéreo ou dos centros de controle de linhas de metrô com trens sem operadores. Historicamente, os aviões evoluíram de máquinas que se assemelhavam a pipas motorizadas para sofisticadas máquinas de centenas de toneladas, capazes de voar milhares de quilômetros em altas velocidades.
O processo não foi fácil: a cada degrau, registravam-se inúmeros acidentes. A maioria dos desastres ocorria por limitações tecnológicas, como materiais pouco resistentes nos primeiros anos, seguido de motores a pistão pouco confiáveis e dos quais se extraia cada vez mais potência, erros de navegação, meteorologia adversa, falhas de conceitos, entre outros. Todos esses problemas foram gradualmente superados.
Hoje em dia, um piloto de linha aérea, possivelmente, voará toda sua carreira sem jamais experimentar uma perda de motor em voo. Milhares de aviões decolam e pousam todos os dias, enfrentando mau tempo, navegações longas e complexas, usando materiais avançados na construção, em segurança.
Os raros acidentes hoje são causados, em 80% dos casos, por erro humano, seja na aviação comercial ou na geral. O único elo que a aviação não conseguiu resolver foi seu criador, ou seja, o ser humano. Somos máquinas complexas, em evolução lenta e gradual. Há 100 anos, o ser humano era idêntico ao de hoje.
A indústria acredita que a complexidade humana ainda é o maior desafio para uma operação 100% segura, afinal, estamos expostos a um sem-fim de problemas e falhas naturais a um ser biológico. Ao mesmo tempo, afastar completamente as pessoas dos aviões é um desafio tão grande quanto entender e compreender o cérebro e as emoções. A criação de sistemas autônomos de voo parece um caminho sem volta, com computadores cada vez mais rápidos e algoritmos poderosos e criados após décadas de evolução em conhecimento de programação.
Os algoritmos atuais conseguem entender uma pergunta, pesquisar, executar uma ação e ainda o fazem com quase nenhuma falha. Resolver questões pontuais para levar a tecnologia para uma aeronave é questão de ajuste.
O problema ainda reside em questões mais mundanas, longe dos programadores e seus algoritmos e mais próximas de questões psicológicas, sociológicas e jurídicas. Certificar um avião autônomo parece longe da realidade, pois exige um amplo debate moral, ético e, evidentemente, criminal.
Os dois primeiros casos não parecem um problema no médio prazo, desde a chamada Geração Z, dos nascidos no final dos anos 1990, a vida digital é uma realidade. Não será difícil convencê-los de embarcar ou viabilizar uma aeronave que voe sozinha.
Já os aspectos legais parecem um pouco mais complexos, visto que a certificação envolve não apenas atender a requisitos já escritos, mas cumprir novos procedimentos e ainda saber quem responsabilizar por cada um deles.
Enquanto a operação autônoma não se viabiliza, outro segmento que até cinco anos atrás parecia distante da aviação comercial ou de negócios de longo curso, torna-se cada dia mais próxima da realidade: a operação single-pilot.
Nos próximos anos, não deveremos ver um avião comercial com apenas um piloto, mas uma gradual redução da sua necessidade a bordo. “Calculamos que 93% das funções de voo em um avião comercial hoje são automatizadas, e a indústria da aviação em geral continua a implementar níveis mais altos de automação”, afirma a Wisk Aero.
E é justamente ancorada nessa ampla automatização que os fabricantes buscam soluções seguras e econômicas para um futuro single-pilot.
O sistema Autonomí, de pouso automático da Garmin, usado em modelos Daher, Piper e Cirrus, planejado para emergências durante as quais o piloto fica incapacitado, permite ao toque de um botão que qualquer ocupante passe os controles do voo para o próprio avião, que vai contactar o controle de tráfego aéreo, escolher o aeroporto, avaliar a meteorologia e as condições de pista, configurar o avião, pousar e cortar o motor. Parece algo distante, mas o sistema já está certificado, inclusive no Brasil.
A Airbus trabalha em diversos projetos planejando reduzir a necessidade de pilotos, como o eMCO, o acrônimo inglês para Operação de Tripulação Mínima Estendida, que permitirá à tripulação organizar melhor sua rotina na fase de cruzeiro, melhorando a gestão e o equilíbrio do tempo de trabalho e descanso. O sistema amplia as funções automatizadas, que assumem algumas rotinas feitas por humanos.
Outro sistema da Airbus é o UpNext DragonFly, um demonstrador de tecnologia de assistência ao piloto para aumentar a segurança de voo e a eficiência operacional. O sistema, que foi desenvolvido e está sendo testado com grande eficiência, permite ao avião identificar características na paisagem e tomar a decisão de como manobrar com segurança considerando todo o seu arredor, incluindo desvios em voo de cruzeiro, pouso completamente automático independente das condições climáticas e até taxiar de forma autônoma até a posição de parada.
A Honeywell trabalha em uma série de sistemas com funções que poderão permitir ampliar a segurança da operação, mesmo com um piloto a bordo. O cockpit Anthem agrega uma série de tecnologias, a maioria já existentes, que, combinadas, reduzem a carga de trabalho, aumentam a consciência situacional e a segurança de voo.
Um gerenciador de missão permite reduzir drasticamente o tempo de preparação do cockpit antes do voo, podendo até mesmo carregar os planos de voo antes de os pilotos chegarem para assumir o avião. A bordo eles devem apenas conferir se o que foi inserido é o planejado para aquele dia.
O recurso ainda traz um sistema que exibe nos displays o mapa interativo do aeroporto, permitindo ao piloto taxiar com maior segurança em terminais complexos, movimentados e com condições climáticas ruins. Antes mesmo do pouso, com aproximadamente 200 pés, o avião troca a visão sintética do entorno do aeródromo para a pista e todo o mapa 3D do terminal. Em caso de arremetida, ao movimentar os manetes para frente, o sistema retorna para o modo de voo.
O sistema Anthem da Honeywell é conceitualmente similar ao projeto ATTOL sigla em inglês para Táxi, Decolagem e Pouso Autônomo, da Airbus. O projeto ATTOL avançou em viabilizar tecnologias e técnicas para auxiliar os pilotos em todas as etapas do voo, do táxi ao pouso, tornando possível aos pilotos apenas monitorarem os sistemas enquanto o avião realiza todos os processos sozinho.
Na prática, hoje, seria possível a aeronave ser responsável por taxiar em um aeroporto congestionado durante a noite e com uma nevasca, por exemplo, enquanto os pilotos monitoram o entorno e assumem a partir da decolagem. Ou, ainda, em rota, o avião poderia assumir funções que seriam do piloto que foi descansar, tornando-se uma espécie de piloto de plantão. No pouso, o mesmo processo, os sistemas poderiam assumir a missão durante uma tempestade ou vento forte, com inputs quase instantâneos para corrigir qualquer desvio causado, tornando possível operar em condições que hoje os humanos não se arriscariam, ao menos os com elevado grau de profissionalismo.
O primeiro voo de teste realizado com sucesso pelo ATTOL ocorreu em 29 de junho de 2020, quando um A350 taxiou de Toulouse, na França, decolou e pousou de forma completamente autônoma. Os pilotos de teste apenas monitoraram os sistemas.
O projeto levou apenas dois anos entre seu início e a viabilidade da operação autônoma, demostrando a rápida evolução das tecnologias. “Foram realizados mais de 500 voos de teste.
Aproximadamente 450 desses voos foram dedicados à coleta de dados brutos de vídeo, para apoiar e ajustar algoritmos, enquanto uma série de seis voos de teste, cada um incluindo cinco decolagens e pousos por corrida, foram usados para testar as capacidades de voo autônomo”, explicou a Airbus, na ocasião.
A ideia básica é a mesma do ChatGPT ou mesmo da Alexa, o uso de algoritmos de aprendizado de máquina e ferramentas automatizadas para rotulagem de dados, processamento e geração de modelos. A diferença é que, em vez de escrever textos ou ligar o ar-condicionado, o computador manipula os controles do avião.
Enquanto o ATTOL não se torna realidade, o DragonFly avança na Airbus, podendo se tornar uma tecnologia madura e certificada nos próximos anos. Por ora, a ideia é aumentar a segurança do voo, tornando a tomada de decisões da máquina inteligente, e não apenas automatizada. Assim, será possível auxiliar os pilotos em caso de emergência. Por exemplo, caso a tripulação não consiga mais controlar o avião, o sistema poderá assumir, tentando recuperar a condição de voo.
Por incrível que pareça, a tecnologia básica que permite controlar aviões humanamente impossíveis de serem pilotados existe há mais de 50 anos. O F-117 e o B-2 só podem voar porque os computadores auxiliam o piloto: sem eles, a única alternativa é ejetar. O próprio F-16 tem uma característica de voo quase impossível de ser administrada apenas pelo aviador.
De forma menos sofisticada, há vários anos, os militares dos Estados Unidos empregam aviões que podem taxiar, decolar e atingir o voo de cruzeiro, dentro de uma rota pré-definida, para serem abatidos. Os caças convertidos em alvos aéreos, para teste de armas, como o QF-16, apelidado de Zombie Viper, usa os controles e algoritmos que conseguem manter o voo, sem, no entanto, achar soluções para eventuais problemas.
A ideia agora é levar esse conhecimento para um avião civil e tentar minimizar os acidentes causados hoje pela perda de controle em voo, seja por uma pane catastrófica ou falha operacional. Contudo, o DragonFly vai além de pilotar, mas leva em consideração fatores externos, como zonas de voo, terreno e condições climáticas, ao escolher onde pousar.
Em fevereiro último, a força aérea norte-americana realizou com sucesso o voo do X-62A, um F-16 que recebeu uma série de sistemas, incluindo do programa Skyborg, que planeja viabilizar aeronaves autônomas para combater inimigos com ações rápidas e decisivas. O X-62A foi desenvolvido sob o programa ACE (Air Combat Evolution) e utiliza inteligência artificial, desenvolvido pela DARPA, a poderosa agência de pesquisas militares avançadas do Pentágono, que permitirá não apenas criar um caça avançado e sem pilotos, mas também treinar aviadores dentro de um combate aéreo colaborativo homem-máquina.
A rápida evolução do conhecimento sobre aprendizado de máquina, ou inteligência artificial, criou condições para que os pesquisadores da Darpa avançassem em um curto intervalo de tempo no projeto, o que “permitiu simplificar o programa pulando a fase de subescala planejada e prosseguindo diretamente para uma implementação em escala total, economizando um ano ou mais e fornecendo feedback de desempenho em condições reais de voo”, explicou o Ryan “Hal” Hefron, tenente-coronel da força aérea dos EUA e gerente de programa da DARPA para ACE. Um dos pontos mais interessante do projeto não é a inteligência artificial, mas os estudos sobre como os pilotos reagem às ações tomadas pelo computador.
O projeto está avaliando o quanto os aviadores confiam no agente de IA durante um combate aéreo dentro do alcance visual, o famoso dogfight, enquanto eles se concentram em tarefas maiores de gerenciamento de batalha no cockpit. Os pilotos de teste da Força Aérea voam em treinadores L-29 equipados com sensores no cockpit para medir as respostas fisiológicas do piloto, dando aos pesquisadores pistas sobre se o piloto está confiando nas decisões da inteligência artificial ou não.
Da mesma forma que no meio militar, a possível transição para o single-pilot em aviões comerciais e jatos de negócios de médio ou grande parte dependerá sobretudo de como os humanos confiam nas decisões de um agente formado por milhares de linhas de comando. No campo militar, em 2020, um sistema de inteligência artificial, desenvolvido pela Heron Systems, venceu um piloto de F-16 em um duelo simulado por 5 a 0, em um teste da DARPA. No passado, em um teste similar, o computador saiu invicto após ser desafiado por diversos pilotos de caça experientes.
Por mais que os algoritmos de inteligência artificial tenham evoluído, ainda existem algumas questões em aberto para viabilizar o voo com apenas um piloto e quem sabe sem nenhum. Hoje em dia, existe um processo em que os desenvolvedores classificam a autoridade dos pilotos e dos computadores diante de uma série de degradações ambientais.
Por exemplo, se a automação perde a autoridade nos controles de voo, seja por confundir uma ação ou realmente perder a capacidade de seguir controlando a máquina, o ser humano atua. Da mesma forma em caso de uma atitude anormal.
O desafio passa por algumas questões. Considerando que o piloto humano, em geral, excede os parâmetros justamente nesses dois pontos, quem terá a autoridade final? O piloto que poderá salvar o avião em uma emergência, atuando conforme sua avaliação baseada em um poderoso cérebro, ou o computador? E caso a ação humana seja justamente a errada e o algoritmo esteja tentando evitar a tragédia? No caso de perda de sistema, é fácil retornar a função ao humano, mas e quando houver um conflito de avaliação, como saber quem está certo? A resposta gerada pelo ChatGPT foi esta:
“Atualmente, a decisão final em um avião é sempre tomada pelo piloto humano. A inteligência artificial é projetada para ajudar e auxiliar o piloto em suas decisões, fornecendo informações, alertas e sugestões, mas não substituí-lo completamente.
No entanto, à medida que a tecnologia avança, pode haver uma mudança nessa dinâmica. Por exemplo, em situações de emergência em que o tempo é crítico, a inteligência artificial pode ser programada para tomar a decisão final com base em algoritmos e dados coletados.
Mas, mesmo nesses casos, é provável que haja algum tipo de supervisão humana ou protocolo de segurança para garantir que a decisão tomada seja a mais adequada possível.
Em resumo, a decisão final em um avião é e deve continuar sendo tomada pelo piloto humano, mas a inteligência artificial pode ser usada para ajudá-lo a tomar decisões melhores e mais informadas.
É possível que, no futuro, um avião comercial seja pilotado por apenas uma pessoa, especialmente com o avanço da tecnologia de automação e inteligência artificial. No entanto, a decisão de permitir um único piloto dependerá de vários fatores, incluindo a regulamentação, a segurança e a aceitação do público.
Atualmente, muitas companhias aéreas exigem a presença de dois pilotos na cabine de pilotagem, como medida de segurança. Isso permite que os pilotos trabalhem juntos e se revezem nas tarefas durante um voo, reduzindo a fadiga e aumentando a segurança.
No entanto, com o avanço da tecnologia, as funções que antes eram exclusivas dos pilotos estão se tornando cada vez mais automatizadas. A inteligência artificial pode ser usada para ajudar os pilotos em tarefas como navegação, comunicação e detecção de problemas técnicos. Com isso, é possível que um único piloto possa realizar essas tarefas com segurança.
Em resumo, é possível que um avião comercial seja pilotado por apenas uma pessoa no futuro, mas a decisão de permitir isso dependerá de vários fatores, incluindo a regulamentação e a aceitação do público, além de garantir a segurança das operações.”
*Publicado originalmente na edição 346 de AERO Magazine, com o título "As máquinas no comando".
Foi republicado em formato digital após adaptações.
Por Edmundo Ubiratan
Publicado em 12/10/2023, às 12h00
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