4 de mai de 2018

Carros autônomos: entenda o funcionamento e a construção do transporte do futuro

Udacity Brasil

Muito se fala sobre carros autônomos: será que vingam ou é só tendência? É uma tecnologia factível nas estradas do mundo ou ficará restrita a alguns países desenvolvidos ou abertos a novas regulamentações?

Seja lá qual for a resposta, uma coisa é certa: estes carros inovadores já estão (literalmente) nas ruas e já rodaram mais de 8 milhões de quilômetros pelo mundo. Com uma possível transformação no horizonte, entender seu funcionamento e o que os torna diferentes – o foco deste artigo – é essencial.

As vantagens dos carros autônomos

Carros autônomos são alvo de muita curiosidade – e alguma desconfiança. Suas vantagens a nível individual e social, no entanto, falam por si só: diferente de seres humanos, estes veículos podem enxergar em 360 graus, reconhecer obstáculos com maior agilidade e analisar situações perigosas de maneira bem mais rápida quando comparado a um motorista.

Isso porque, como você pode supor, um veículo controlado automaticamente não precisa lidar com obstáculos humanos – cansaço, distração, irritabilidade, imprudência ou consumo de bebidas alcoólicas – na direção.

Isso tem impacto direto e global. Segundo a Organização Mundial de Saúde, cerca de 1,25 milhão de pessoas morrem em acidentes de carro todos os anos no mundo. Veículos autônomos podem ajudar a mudar essa realidade.

Foi esta expectativa que fez com que Sebastian Thrun, cofundador da Udacity e criador do carro autônomo do Google, hoje conhecido como Waymo, mergulhasse no assunto. "Aos 18 anos, perdi meu melhor amigo em um acidente de carro e decidi me dedicar a salvar as vidas de um milhão de pessoas por ano", disse.

Em 2011, Sebastian Thrun fala sobre a criação e o funcionamento do primeiro carro autônomo e por que a segurança o motiva a investir na tecnologia

Além disso, veículos autônomos podem gerar outros benefícios à sociedade, como promover um tráfego mais eficiente a partir da comunicação entre os veículos e a criação de rotas comuns, tecnologias que podem revolucionar a forma de viajar.

Apesar de todos estes pontos positivos, nenhuma tecnologia disruptiva se instala sem problemas. Neste caso, que lida tão intimamente com segurança de pessoas no dia a dia, um acidente com carros autônomos tem toda a justificativa para estampar manchetes mundo afora.

Desde que eles começaram a rodar, já houve casos importantes. Recentemente, em março de 2018, um carro autônomo da Uber estava sendo testado nas ruas de São Francisco quando colidiu fatalmente com uma ciclista.

Na Tesla, carros autônomos já se envolveram em dois acidentes fatais nos EUA. Em ambas as acusações, a empresa se defendeu dizendo que o recurso piloto automático não deveria ter sido utilizado da maneira que foi, argumento aceito pelos juízes.

Ainda assim, parte do público não ficou satisfeito com a resposta. Críticos apontam que a facilidade de uso do sistema automático em estradas pode dar uma falsa sensação de segurança aos usuários.

O que são carros autônomos

Mas afinal, o que são carros autônomos? Trata-se de um veículo é capaz de realizar tudo o que o nosso cérebro faz – e com menos probabilidade de falhas –, já que ele percebe e analisa uma situação por meio de computadores e sensores de forma mais rápida que os sentidos humanos.

As tecnologias por trás do funcionamento do carro autônomo detectam as informações e realizam os cálculos, com processamento bem mais rápido que o ser humano. Estes são usados para decidir a melhor reação, como frear ou acelerar, por exemplo, e consequentemente avaliar o que oferece menor risco em cada situação antes de executá-la.

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O que são carros autônomos na prática

Para deixar tudo mais tangível, pense em sua última experiência num carro: como ele estava estacionado quando você abriu a porta, o movimento que fez para se inserir na rua, como parou num semáforo e depois retomou o movimento.

Este passo a passo é complexo, especialmente quando se lembra dos milhares de veículos ao seu redor, com suas próprias rotas e ideias sobre como chegar lá.

Conheça abaixo algumas ações que carros autônomos já são capazes de tomar em funcionamento:

  • Detectar sobre a mudança não intencional de faixa
  • Alertar sobre pneu com baixa pressão
  • Eliminar pontos cegos
  • Dirigir de forma mais econômica
  • Frear automaticamente para evitar colisão com o carro da frente ou outro obstáculo
  • Manter velocidade adequada e pré-selecionada
  • Manter distância pré-definida para o veículo à frente
  • Alterar a suspensão ao ler curvas ou obstáculos adiante na via; Manobrar e estacionar
  • Ligar para o resgate após uma batida

Acima, veja os carros autônomos do Google em ação

Entenda o funcionamento dos carros autônomos

Como o próprio nome diz, o carro autônomo dirige sozinho por meio do uso de computadores. Eles são responsáveis por interpretar os dados fornecidos por sensores, radares e câmeras para identificar o ambiente, possíveis obstáculos no caminho e a melhor velocidade para seguir em determinadas vias.

Mas qual a tecnologia usada pelos carros autônomos? São vários os componentes envolvidos para que o carro possa executar seu papel.

Qual a tecnologia usada pelos carros autônomos?

Primeiro, o automóvel precisa enxergar, ou seja, detectar o que está à sua frente, para, em seguida, interpretar a situação e escolher a melhor forma de agir. É o trabalho de três tipos essenciais de sensores.

Os sensores – que têm os nomes de Radar, Sonar e Lidar – são os responsáveis por visualizar obstáculos à distância por meio de sensoriamento e detecção.

O Radar (Radio Detection And Ranging) transmite ondas de rádio e o Sonar (Sound Navigation And Ranging) emite ondas sonoras, quando identificam objetos. Eles emitem um sinal, captam a reflexão e medem o tempo entre ambos para calcular a distância entre o carro e os obstáculos.

Já o Lidar (Light Detection And Ranging) permanece constantemente girando, usando raios laser para gerar um conjunto de coordenadas correspondentes aos lugares onde o laser é refletido.

Em efeito, esses três sensores funcionam exatamente da mesma maneira: eles emitem um sinal (rádio, ultrassom ou laser) que pode ser refletido caso haja algum obstáculo ao seu alcance do veículo. Se o sinal é refletido, o sensor detecta onde isso aconteceu.

No caso do Radar e do Sonar, a direção é fixa e, portanto a leitura é única. No caso do Lidar, geralmente são emitidos sinais em várias direções – para cobrir 360 graus, usando um espelho que se move para formar um "leque" –, e cada uma dessas direções vai ter uma leitura diferente.

Assim, esses sensores são capazes de realizar varreduras nas mais diversas direções por meio de dezenas de milhares de leituras por segundo. A partir desses dados e suas resoluções bem detalhadas, é possível interpretá-las para então tomar as decisões de direção.

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O funcionamento das câmeras

Os carros autônomos também podem contar com uma câmera estéreo, que equivale, em efeito, a duas câmeras ou duas lentes apontando na mesma direção. A partir delas, é possível comparar as imagens e estimar a distância dos objetos registrados com um princípio semelhante ao funcionamento da visão humana.

Essas câmeras também detectam semáforos e sinais, além de ajudarem a reconhecer objetos em movimento, como pedestres e ciclistas. O computador principal analisa dados dos sensores e compara toda a informação mapeada e armazenada para avaliar as condições atuais da direção.

Além disso, o funcionamento de carros autônomos pode contar com GPS, acelerômetro, odômetro e redes de comunicação entre carros – sistemas de avisos que permitem que um carro informe ao outro sobre um possível acidente na via e a necessidade de mudança de rota.

A combinação de informações provenientes dos sensores e das câmeras permite que o carro execute tarefas. Uma vez viável no mercado, essa tecnologia pretende que motorista deixe de ser o condutor para ser apenas o passageiro do automóvel.

Para saber mais detalhes

O que muda com a chegada de carros autônomos

O carro autônomo vai contribuir para a redução de acidentes provocados por fatores humanos, além de organizar o trânsito, reduzindo o tráfego nas grandes cidades e rodovias e aumentando a capacidade de tráfego nas vias, com a diminuição das distâncias entre os veículos, em função do menor tempo de reação para frenagens.

A possibilidade de evitar engarrafamentos se deve ao fato de que um dos principais fatores de formação de congestionamento é a diferença de tempo que cada motorista leva entre identificar que o semáforo está verde e iniciar a aceleração. O funcionamento de carros autônomos permite que todos saiam juntos, no mesmo segundo.

Vale lembrar ainda que o homem precisa de mais tempo e espaço entre os automóveis para frear, o que aumenta a distância entre os carros e compromete a capacidade de tráfego. Com um veículo autônomo, este tempo e espaço são otimizados.

Outra grande revolução diz respeito à relação da sociedade com os automóveis. De objetos de consumo e posse individual eles podem passar a prestadores de serviço, já que podem ser solicitados apenas para levar as pessoas todos os dias para o trabalho ou de volta pra casa, por exemplo.

Assim, ninguém mais precisará ter um carro e arcar com gastos como combustível, impostos, seguro, estacionamento rotativo, entre outros. Embora essa opção de ter o próprio carro sem dúvida se mantenha interessante para muitos, o novo arranjo combina bem com o momento atual da economia compartilhada.

Por razões de sustentabilidade e estilo de vida, as novas gerações já se mostram bem menos interessadas em adquirir automóveis particulares, preferindo a bicicleta, metrô ou ônibus como meios de transporte, ou priorizando serviços com custo-benefício melhor, como aplicativos de transporte como Uber e Cabify.

Sebastian Thrun fala sobre o programa Nanodegree Engenheiro de Carro Autônomo, da Udacity

Por que um carro autônomo é mais seguro?

Um dos principais objetivos do carro autônomo é aumentar a segurança e prevenir acidentes. Ele se torna efetivamente mais mais seguro por ser orientado por um software e não por cérebro humano, que é mais suscetível a falhas, intempéries e pontos cegos.

Nesse sentido, o carro autônomo tem maior previsibilidade dos acontecimentos, já que as experiências podem ser compartilhadas por todos os veículos da frota: uma vez que um carro aprende a lidar com um obstáculo, toda a frota vai ter esse conhecimento. Cada experiência é registrada no software, e assim o carro saberá agir automaticamente frente a situações semelhantes.

Para sair de vez dos laboratórios, um veículo autônomo precisa contar com tecnologias de robótica e inteligência artificial avançadas e com profissionais altamente especializados e envolvidos nas mais diversas áreas de pesquisa – o que torna este mercado especialmente aberto a novos talentos, como contam alunos da Udacity.

E a automação de tarefas precisa da diversidade profissional, visto que não se resume aos especialistas em tecnologias. Profissionais de arquitetura e urbanismo, por exemplo, precisam se envolver com o produto e pensar nas melhores soluções para as cidades em que o carro autônomo circulará.

Outras ações podem estimular a adesão a esses veículos e facilitar o seu desempenho, como placas de trânsito que emitem sinais de bluetooth e pintura das vias de forma mais dinâmica para ser visualizada por robôs, entre outras soluções de funcionamento.

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Quais empresas produzem carros autônomos?

Embora nenhuma montadora já tenha lançado um carro totalmente autônomo, já existem muitos projetos em andamento.

Antes de seguir com os exemplos, no entanto, é preciso esclarecer que, segundo a Sociedade Internacional de Engenheiros Automotivos (SAE International), há seis níveis de automação atualmente:

Nível 0: Nenhuma automação

O nome entrega: não há nenhuma automação aqui e o motorista faz tudo.

Nível 1: Assistência do motorista

Qualquer modelo que se mantenha dentro das marcações de pistas e tenha cruise control adaptável está no nível 1. Não se trata de eliminar o motorista da condução, mas deixar seu trabalho mais conveniente.

Nível 2: Automação parcial

O veículo é capaz de ajudar com direção e aceleração e permite que o motorista deixe algumas tarefas de lado – mas ele precisa estar a postos para retomar o controle a qualquer momento.

Nível 3: Automação condicional

Neste caso, o veículo controla o ambiente por inteiro e a automação total funciona em situações e ambientes específico, como estradas. Nesses momentos, o motorista está livre para fazer o que quiser.

Nível 4: Automação alta

Aqui, o veículo é capaz de dirigir, frear, acelerar e monitorar o que ocorre ao seu redor, determinar quando trocar de faixas e virar, etc. em um grande número de situações.

Nível 5: Automação total

Neste nível máximo de autonomia, a direção não exige nenhuma atenção humana – não é preciso nem ter um volante. O veículo é capaz de se dirigir em qualquer situação, de engarrafamentos e corridas sinuosas pela cidade.

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Exemplos de carros autônomos

Com isso em mente, abaixo você encontra exemplos de carros autônomos (ou quase autônomos) que já estão no mercado:

Tesla

Nível 2: Automação parcial

Os carros elétricos da Tesla, fundada e liderada pelo empreendedor Elon Musk, ainda não são totalmente autônomos porque só funcionam sem intervenção do motorista na estrada – e mesmo assim uma mão deve estar sempre ao volante.

Na prática, ainda é preciso conduzir o carro na maior parte do tempo e estar a postos nos momentos em que a condução é automática.

Um novo Tesla autônomo: o CEO Elon Musk apresenta o Tesla Semi, caminhão autônomo da empresa que já recebeu encomendas da PepsiCo

Audi A8 2018

Nível 3: Automação condicional

Anunciando como o primeiro carro nível 3 do mundo, o Audi A8 não será vendido com 100% de sua tecnologia – que libera o motorista de controlar o carro na maior parte das situações regulares, inclusive engarrafamentos e estacionamento remoto –, apenas uma parte.

Segundo a fabricante, o resto do software será disponibilizado quando as leis necessárias forem criadas. Isso tem motivo: ao contrário da Tesla, a Audi se comprometeu em assumir 100% da responsabilidade por acidentes enquanto o sistema estiver ativado.

Renault Symbioz

Nível 4: Automação alta

Só há um modelo deste carro no mundo. No vídeo abaixo, um motorista testa o carro e, após um clique de dois segundos no volante, pode fazer qualquer coisa que quiser com as mãos e até assistir um filme enquanto o carro muda de faixas e passa pelo pedágio.

Próximos passos: automação completa

Nível 5: Automação total

A automação completa ainda não aconteceu, mas isso não significa que as pessoas não estejam tentando. Recentemente, a NVIDIA, gigante da tecnologia que produz o hardware de boa parte desses veículos, anunciou um computador de inteligência artificial para atingir o nível 5.

Trata-se do NVIDIA Drive PX Pegasus, que aparentemente elimina de maneira integral a necessidade de um motorista humano e faz 320 trilhões de operações por segundo, um número dez vezes superior ao seu antecessor.

Segundo a empresa, a tecnologia está sendo conduzida por diversos parceiros para construir táxis totalmente autônomos. O computador será lançado no segundo semestre de 2018.

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