Correio P2P - Como Drones com motores iônicos integrados com Redes Neurais Artificiais

poderiam ajudar a resolver o problemas de logística, e diminuir a poluição no Brasil e no

Mundo? Marcel Holanda Cavalcante Ribeiro

marcelogicas@gmail.com

Resumo

Este trabalho busca discutir algumas possíveis soluções práticas, utilizando tecnologias disponíveis e consagradas a mais de 20 anos, para resolver alguns problemas que desafiam a humanidade, a questão Logística para um mundo globalizado e conectado pela internet.

Palavras-chave: redes neurais; Logística; Motor Iônico.

Abstract

This paper discusses some practical and possible solutions, using technologies available and used at over 20 years to solve some problems that challenge humanity, the problems Logistics for a globalized world and connected by the internet.

Keywords: neural networks; Logistics; Ion thruster.

1. Introdução - Tecnologias Poderosas, a tempos

Na década de 1980, no campo de Inteligência artificial, surgia o algoritmo de

treinamento tipo propagação reversa backpropagation (Rumelhart, Hinton, & Williams

1986), explica o funcionamento do algoritmo, que calcula formas de usar os erros

cometidos para calibrar e ajustar seu aprendizado.

Seu sucesso permitiu que fosse usados desde a identificação da estrutura de

proteínas, reconhecimento da fala, compressão de imagens até o desenvolvimento de

muitas pesquisas em redes neurais artificiais e de uma variedade de modelos cognitivos.

! 1

Após a publicação em 1986 do livro Parallel Distributed Processing, editado pelos 1

psicólogos Rummerlhart e McClelland, a área de redes neurais teve consagrou-se no meio

científico e empresarial, com o surgimento de inúmeras teses , trabalhos científicos,

conferências, revistas científicas e empresas para exploração de produtos baseados em

redes neurais, sua importância e influência só aumentaram desde então sendo a base para

trabalhos cada vez mais inovadores.

Os sucessos das redes neurais também inspiraram grandes títulos de ficção

científica, em livros e nos cinemas ao demonstrar como máquinas desenvolvem

inteligência ao ponto da consciência, geralmente com viés apocalíptico da ameaça a

existência da humanidade.

Imagem01: Filme Eu robô 2004.

Mais de 700 cientistas em todo mundo, entre eles grades personalidades como o

físico britânico Stephen Hawking e o fundador da SpaceX, Elon Musk, assinaram uma

Livro - http://mitpress.mit.edu/books/parallel-distributed-processing1

! 2

carta aberta, publicada pela organização norte-americana Future of Life Institute (FLI) 2

solicitando que os avanços em inteligência artificial sirvam para beneficiar a humanidade.

Recentemente o próprio Elon Musk doou 10 milhões de dólares para apoiar as pesquisas

do FLI, no interesse de manter a IA benéfica par a humanidade. "Qualquer pessoa pode

enviar uma proposta de bolsa para um projeto, e as melhores idéias serão apoiadas,

independentemente se eles vieram do mundo acadêmico, industrial ou qualquer outra ", diz

a co-fundadora do FLI Viktoriya Krakovna.

Imagem02: Entrevista com Elon Musk sobre a doação ao FLI 3

Não quer dizer que esses grandes cientistas e empresários inovadores temem

especificamente a criação da “Skynet” do Filme “O Exterminador do Futuro”. Estas

pessoas tem as mesmas preocupações que você, eu e o mundo todo: -Estão preocupadas

com os aspectos comuns da vida como as várias perturbações no mercado que novas

tecnologias possam causar, como aumento do desemprego e piora no sistema de

distribuição de renda. São questões políticas e éticas que não fazem sucesso nos filmes mas

que precisamos urgentemente pensar.

Future Of Life - http://futureoflife.org2

Entrevista Elon Musk - Youtube - https://www.youtube.com/watch?v=vKC85-jnPpU3

! 3

Além das famosas 3 leis, (4 considerando a posterior lei 0), propostas pelo livro de 4

Isaac Asimov, hoje para o desenvolvimento de inteligência artificial devemos incluir 4

posicionamentos claros dos algoritmo em nossos projetos: 5

1. Verificação: Posso provar que um sistema satisfaz certos requisitos formais.

("Será que eu construi essa coisa direito? ")

2. Validade: Posso garantir que um sistema que atende os requisitos formais não

tem comportamentos e consequências indesejadas. ("Será MESMO que eu construi essa

coisa direito?")

3. Segurança: Posso prevenir a manipulação intencional não autorizada. (“Se

alguém ou algo mexer aqui o que acontece?”)

4. Controle: Posso ativar o controle humano sobre um sistema de IA depois que ele

começa a operar. ("OK, construí o sistema errado, eu posso corrigi-lo?”)

“Redes Neurais de Percepção com algoritmo de Propagação reversa do erro”,

apesar no nome assustador, são consideradas a estrutura clássica mais simples do tipo

atualmente.

Servem para reconhecer alguma coisa no ambiente que está inserido, e faz isso

através dos sensores que possui e de um eficiente programa de treinamento que aprende

com seus próprios erros.

Os neurônios artificiais são expressões matemáticas, e não estão tão distantes de

nós como pensamos. A maioria dos os aparelhos que usamos estão cheios dela.

imagem03: Neurônios artificiais - apenas matemática, sem fantasias.

Eu Robô - Isaac Asimov4

Prioridades de pesquisas para IA Benéfica - Inglês - http://futureoflife.org/static/data/5

documents/research_priorities.pdf

! 4

Outro assunto que para a maioria da população parece só existir nos filmes de ficção científica, mas já faz parte do “dia-a-dia” do mundo tecnológico muitos anos é a propulsão com motores Iônicos.

Imagem04: Motor Iônico da NASA

Quando a NASA nos mostra fotos de seus motores incríveis como a imagem acima, 6

podemos duvidar que seguem os mesmo princípios eletromagnéticos que fazem dos famosos levitadores Iônicos, as atrações das feiras de ciências infantis, desde 1950: 7

imagem05: levitadores Iônicos

NASA - Centro de Pesquisas de Propulsão - Nasa - Centro de Pesquisas sobre 6

propulsão - inglês - http://www.grc.nasa.gov/WWW/ion/

LEVITADOR IÔNICO / CAPACITOR ASSIMÉTRICO - português - http://7

www.pucminas.br/imagedb/documento/DOC_DSC_NOME_ARQUI20140918131608.pdf

! 5

Seu Potencial para vôo sem poluentes, sem ruído, e rápido, sempre foi levado a sério; encontramos dezenas de patentes emitidas para pessoas e empresas, porém muitos 8

não puderam continuar suas pesquisas, pois infelizmente faltaram a eles os recursos que temos hoje.

Mas as “grandes inovações do passado” não param por ai. Toda energia elétrica que sai das nossas usinas e viaja muitos quilômetros pelas imensas torres de transmissão de energia até sua casa, também se baseiam nas invenções com mais de 100 anos de Nikola 9

Tesla.

Imagem06: Torre de transmissão de energia

O mesmo Inventor, Tesla, também inventou um sistema patenteado de transmissão

de energia sem fios a grandes distâncias, Mas o Brasil e o mundo todo ainda utilizam a

versão com fios de transmissão. As torres precisam ser altas e permanecer isoladas das

pessoas, plantas, animais e outros equipamentos elétricos não protegidos, pois irradiam

Alguns Exemplos de Patentes - https://www.google.com/patents/US2949550 (US3130945 8

, US3120363, US3263102)

Procure por "Nikola Tesla” No Google Patents para conhecer os projetos patenteados 9

de Nikola Tesla.

! 6

fortes campos eletromagnéticos, devido as altas tensões que carregam. Fora das cidades

existem linhas que podem operar com mais de 700 mil volts. Mas nas cidades por 10

questões de segurança transmitem tensões menores de até 230 mil volts.

Estamos tratando de matemática, física, eletromagnetismo, e programas de computador. Nenhuma nova invenção ou qualquer coisa longe do nosso alcance, também não falamos de gastar milhões de dólares para investir em algo mirabolante ou que apenas as futuras gerações poderão aproveitar. Espero que mantenha em seus pensamentos que estamos buscando soluções práticas e possíveis para nossos problemas reais, agora.

2. Um Problema para todos

Brasil, um país maravilhoso cheio de árvores e animais, em um território imenso

para uma população aglomerada, segundo o IBGE em pouco mais de 27 bolsões no país. 11

imagem07: Principais Aglomerações Urbanas e o Crescimento Populacional

O Caminho da Energia elétrica no Brasil - http://www.ebanataw.com.br/roberto/energia/10

ener18.htm

Principais aglomerações - ATLAS Pg 126 - http://censo2010.ibge.gov.br/apps/atlas/11

! 7

O Transporte rodoviário no Brasil é o principal sistema logístico do País. É a 12

quarta maior do mundo onde transitam 56% de todas as riquezas que produzimos e

importamos. Como também é o principal meio de transporte para passageiros do país,

temos uma imensa quantidade de carros e caminhões pesados disputando espaço, nas

poucas vias pavimentadas e em bom estado do pais. Foram registrados mais de 180 mil

acidentes em 2013, resultando em muito prejuízo financeiro, e na perda irreparável de

muitas vidas.

Vamos ler na Integra o que o Ministério dos transportes tem a dizer: “Sobre o modal rodoviário O transporte rodoviário é utilizado para o transporte de mercadorias e pessoas por veículos automotores (ônibus, caminhões, veículos de passeio, etc.). Como possui, na maioria dos casos, preço de frete superior ao hidroviário 13

e ao ferroviário, é adequado para mercadorias de alto valor ou perecíveis, 14

produtos acabados ou semi-acabados.

Características do transporte rodoviário de carga no Brasil: - Possui a maior representatividade entre os modais existentes; - Adequado para curtas e médias distâncias; - Baixo custo inicial de implantação; - Alto custo de manutenção; - Muito poluente com forte impacto ambiental; - Maior flexibilidade com grande extensão da malha; - Transporte com velocidade moderada; - Os custos se tornam altos para grandes distâncias; - Baixa capacidade de carga com limitação de volume e peso;

- Integra todos os estados brasileiros.

Descrição da malha rodoviária: Brasil: 1,7 milhão de quilômetros de estradas Estradas pavimentadas: 12,9% (221.820 quilômetros) Estradas não pavimentadas: 79,5% (1.363,740 quilômetros) Estradas planejadas: 7,5% (128.904 quilômetros) Rodovias estaduais: 14,8% (255.040 quilômetros) Rodovias municipais: 78,11% (1.339,26 quilômetros) Rodovias federais: 7% (119.936 quilômetros) Rodovias pavimentadas em obras: 13.830 quilômetros Rodovias duplicadas: 9.522 quilômetros Rodovias simples: 192.569 quilômetros

Fonte: DNIT. (Atualizado em Setembro/2014 - Sistema Viário Nacional)”

Ministério dos transportes http://www.transportes.gov.br/transporte-rodoviario-12

relevancia.html

hidrovias do Brasil - http://www2.transportes.gov.br/bit/04-hidro/rios-reg.html13

Mapa ferroviário Brasileiro - http://www.antf.org.br/images/2015/informacoes-do-setor/14

mapa/mapa-ferroviario-brasileiro-agosto-de-2014-m.jpg

! 8

Particularmente, durante o período que vivi na China, usufruí de uma incrível rede

de transporte, distribuição e logística no país. É possível comprar e receber Direto do

fabricante praticamente qualquer coisa pela internet, como frutas, roupas, calçados.

Qualquer coisa mesmo. Nada pode parar a corrida do desenvolvimento Chinês.

A China anunciou recentemente uma série de investimentos bilionários em

infraestrutura no Brasil, e América latina. Eles vão construir mais uma Ferrovia 15

comercial cortando toda a América do sul.

É só o começo, o Brasil vai crescer aceleradamente para escoar, todos os minérios,

toda madeira, grãos e gado para alimentar o consumo no ritmo Chinês, e em breve o

Brasil será tão desenvolvido quanto a China.

Imagem08: Um dia comum na China Desenvolvida.

Investimentos da China No Brasil - http://brasil.elpais.com/brasil/2015/05/18/15

internacional/1431945139_524491.html

! 9

Mas e se pensarmos em alternativas para não ficarmos totalmente dependentes de

um ritmo de desenvolvimento que nem mesmo leis ambientais podem parar?

O que podemos fazer para melhorar nosso transporte e ao mesmo tempo preservar o

que ainda resta da nossa natureza?

3. A Hipótese

O Brasil produz grande parte parte de sua energia elétrica a partir de hidrelétricas,

além de ter grande potencial para energia solar, eólica e outras alternativas relativamente

limpas. Mas independente da forma que é gerada, nós utilizamos grandes Torres de

energia ligadas por imenso cabos de aço, para distribuir a energia elétrica dos cantos

mais remotos onde a energia é gerada até as subestações que regulam tensão e depois

mandam por mais cabos para nossas casas.

Imagem09: Mapa das linhas de Energia do Brasil e potências

! 10

A energia desperdiçada nos imensos campos eletromagnéticos nessas torres de

energia linhas de transmissão podem ser aproveitadas em nos Drones de transporte 16

de carga.

Imagem 10: Drone de transporte da DHL

Para alimentar um equipamento com um sistema de colheita de energia, ou seja,

um equipamento que capta energia diretamente de campos eletromagnéticos, as vias de

transmissão de energia são perfeitas, pois as fortes voltagens permitem que os

equipamentos coletem mais energia e levem mais carga, o aproveitamento da energia

desperdiçada no ar, não afeta a energia transmitida pelos cabos e toda a estrutura

necessária já está instalada e pronta para uso. Além de tornarem possível o

desenvolvimento de motores iônicos sem partes móveis, que trabalham muito bem em

ambientes de altíssima tensão.

Drones - http://pt.wikipedia.org/wiki/Ve%C3%ADculo_aéreo_não_tripulado16

! 11

Drone é apenas um apelido para o equipamento. No Brasil o nome oficial é

VANT(veículo aéreo não tripulado) ou ARP (Aeronave Remotamente Pilotadas). 17 18

Grandes empresas como Amazon.com Inc., Alibaba Group, DHL, Fedex, UPS,

Google entre outras então investindo milhões de dólares para Resolver os problemas

relacionados a Duração de Bateria e sistemas imprecisos de localização. Pois quanto 19

maior a carga de um drone, mais bateria ele consome, e quanto maior a distância que

ele deve cumprir, melhor deve ser o sistema de localização, o que encarece o preço do

Equipamento e da carga que ele transporta.

Imagem 11: Drone de transporte do ponto A ao B.

Outra grande vantagem é que seguir cabos que o equipamento pode sentir a energia, torna

o sistema de navegação mais simples e barato, ocupando apenas espaço aéreo não

comprometido.

Também ao utilizarmos os entornos das linhas de energia é que estaremos cumprindo todos

os requisitos de nossa atual “legislação” para os VANT e RPAS, inclusive o de não

aumentar o risco para pessoas e propriedades (no ar ou no solo); devido a faixa de terreno

isolado das torres.

“Legislação” Brasileira para Drones - AIC 21/10 http://publicacoes.decea.gov.br/?17

i=publicacao&id=3499

RPAS – (VANT) “Legislação” e Perspectivas - http://www.anea.org.br/IIEventoANEA/18

15_RPAS_VANT_2.pdf

Reportagem - Desafios no uso de Drones para entregas - http://19

www.defesanet.com.br/vant/noticia/18520/DRONES---Tecnologia-ainda-e-desafio-para-realizar-entregas/

! 12

Para que um Drone opere com inteligência mínima necessária para voar no entorno

de fontes de energia eletromagnética sem se aproximar demais e sem colidir com outros

Drones, ele precisa reconhecer e classificar estes objetos, e mesmo que a tecnologia já

exista a décadas, é totalmente funcional para este tipo de trabalho. (a Amazon já registrou

patentes para o sistema que usa nos seus Drones de entregas Prime Air) Porém precisamos

nos atentar para os quatro posicionamentos citados na introdução (Verificação, Validade,

Segurança, Controle) para qualquer novo projeto. Isso sim demandaria alguma discussão

com pessoas nos setores envolvidos.

4. Correios P2P - Com ou Sem governo

A maior vantagem desse projeto é que se o governo escolher apenas causar empecilhos em vez de propor soluções, infelizmente apenas Impulsionará o desenvolvimento de um protocolo aberto, criptografado, indetectável e auto-regulamentado de entregas pessoais. Qualquer um, enviando qualquer coisa, pra qualquer lugar a qualquer momento. Livre de fiscalização ou impostos. Uma “Internet logística” a serviço da população.

Imagem012: Internet das Entregas - CorreiosP2P

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5. Aplicando o método científico

Primeiro passo divulgar a proposta entre pessoas do meio para discussão e levantamento de conceitos teóricos.

Drone comum (barato e chinês) de 6 hélices, Considerando a velocidade média de 65Km/h carregando uma carga de até 11 Kg, Tem autonomia de apenas 15 minutos. Ele não tem qualquer sistema de navegação embutido e não tem sensores. acredito ser o modelo ideal para iniciar os testes com sistemas de coleta de energia.

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Conclusão

O Brasil teria capacidade de abraçar uma causa assim? Seria surpreendente.

Referências

Projeto de Hélice movida por propulsão iônica - http://www.newtoncbraga.com.br/

index.php/eletronica/52-artigos-diversos/10523-motor-ionico-art2416

RUSSELL, Stuart; NORVIG, Peter. Inteligência Artificial. Rio de Janeiro: Elsevier, 2004.

DESEMPENHO DO ALGORÍTMO DE BACKPROPAGATION COM A FUNÇÃO DE ATIVAÇÃO BI-HIPERBÓLICA, 2012 Rio de janeiro: <http://www.din.uem.br/sbpo/sbpo2012/pdf/arq0477.pdf> Acessado em 13 Abril 2015

Perceptron multicamadas <http://www.feng.pucrs.br/~decastro/pdf/RNA_C4.pdf> Acessado em 13 Abril 2015

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