robôs neutralizadores de bombas
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ROBÔS DE NEUTRALIZAÇÃO DE
BOMBAS
(Considerações Contra)
Francisco dos Reis Anjos RA 3800614
Gerson Roberto da Silva RA 3800701
1 - Introdução
Nos últimos anos, atentados a bombas são cada vez mais rotineiros e causam
danos muitas vezes irreparáveis à sociedade. Tais atentados, por vezes, podem
ser evitados ou minimizados com a ação de grupos especializados da polícia.
Porém, na maioria das cidades brasileiras, os agentes policiais precisam colocar
em risco sua integridade física e até mesmo sua vida, já que entram em contato
direto com artefatos suspeitos que muitas vezes tem grande poder destrutivo.
Com o intuito de auxiliar na segurança pública e na prevenção de tais atentados,
A empresa de sistemas de robótica INSTOR vem desenvolvendo uma série de
robôs móveis controlados à distância para vigilância, inspeção e manipulação de
artefatos suspeitos, sendo estes conhecidos popularmente como Robôs
Antibombas.
Nos últimos anos, atentados a bombas são cada vez mais rotineiros e causam
muitas vezes danos irreparáveis à sociedade. Tais atentados, por vezes, podem
ser evitados ou minimizados com ação de grupos especializados de polícia. Nesse
grupos especializados se integram robôs controlados por controle que auxilia na
remoção de artefatos explosivos, podendo até acionar a explosão numa distância
segura.
No Grupo de apoio Gate do Paraná o trabalho do Antibombas, é integrado por
seis policiais, com apoio do robô iRobot Pack Bot 510. O robô, importado
dos Estados Unidos ao custo de R$ 500 mil, suporta carregar objetos suspeitos de
ser explosivos com até 15kg, dependendo do formato e do grau de inclinação que
o gancho precisa fazer para segurar e transportar o material.
O grupo também conta com trajes de proteção (do tipo EOD Fragm - SPS 10A),
importados da Alemanha, a R$ 67.201,00 cada. A vestimenta, que pesa 25kg,
protege o policial que poderá ter contato mais próximo com a possível bomba, a
ponto de defender o usuário de uma explosão de até 10kg
e TNT (Trinitrotolueno), a 3 metros de distância.
A robótica móvel ocupa-se de estudar e desenvolver máquinas capazes de
se locomover, em geral, em ambientes não controlados, ruidosos e
desconhecidos. Para atender a estes objetivos, a multidisciplinaridade faz-se
necessária. Mecânica fina, elétrica/eletrônica e computação são integradas para
dar suporte a esta nova e importante área. Os desafios são cada vez maiores.
Não bastam apenas serem capazes de desviarem de obstáculos e evitarem
colisões. Os robôs móveis de hoje devem ser dotados de alguma
"inteligência" que lhes possibilite, por exemplo, reconhecer um dentre
vários objetos. A fusão sensorial tem sido usada para tentar melhorar as
respostas e com isto modelar o comportamento dos robôs. Mas só isto não
basta, é preciso algo mais. Neste sentido, a inteligência Artificial
desempenha um papel fundamental. É ela a responsável por essa mudança,
de simples máquinas estáticas repetidoras de tarefas a robôs totalmente
autônomos capazes de tomarem suas próprias decisões. Robôs móveis
autônomos são encontrados hoje em toda a gama de veículos não
tripulados. Os veículos terrestres são projetados para uso na entrega de
alimentos em hospitais, para mover contêineres em docas de carga e em
operações de resgate acompanhando equipes antibomba. Outros tipos de
robôs autônomos incluem veículos aéreos comumente usados para vigilância,
pulverização de lavouras e operações militares, e os veículos subaquáticos,
usados em exploração no fundo do mar.
A importância de estudos nessa área se deve à necessidade de substituição de
tarefas humanas realizadas em ambientes de risco ou de difícil acesso,
como pesquisas dentro de vulcões, manutenção de turbinas hidrelétricas,
explorações interplanetárias, inclusive em testes de novas tecnologias. Muito
mais do que ambientes que necessitam de simples regras baseadas em
percepção e ação, são ambientes que precisam de planejamento de ações, e
classificação dos dados a partir de uma avalanche de informações vindas
de diversos tipos de sensores diferentes. E para o sucesso de tais tarefas é
imprescindível o experimento e validação de técnicas de reconhecimento,
planejamento e controle, assim como o eventual desenvolvimento de novas
técnicas, em plataformas reais interagindo com ambientes reais. Exemplos
motivadores, não só para pesquisadores na área da Robótica Móvel
Autônoma, mas também para o futuro trabalho de conclusão de curso, são
o Grand Challenge e os jipes Spirit e Opportunity da NASA.
O Grand Challenge é um desafio anunciado pela DARPA, em fevereiro de
2003, onde veículos robóticos auto navegáveis, que não podem receber
qualquer tipo de sinais de humanos (exceto uma ordem de parar),
competem numa corrida de 322 km no deserto, em 10h ou menos. Os
veículos percorrem sobre terreno desconhecido e acidentado, podendo ser
trilhas arenosas, passagens sob viadutos estreitos, torres de eletricidade e
curas muito sinuosas, sem ultrapassar limites de percurso estipulados pela
organização. O trajeto, assim como os limites laterais, são entregues a cada
equipe horas antes da partida, contendo coordenadas de GPS ao qual os
veículos utilizam para se guiar na corrida. O primeiro evento ocorreu em
março de 2004 com a participação de 15 equipes, e nenhuma conseguiu
percorrer sequer ½ % (meio por cento) do trajeto exigido. O melhor
desempenho foi alcançado pela equipe da Universidade Carnegie Mellon
com 11 km de corrida. O que, apesar da grande quantidade de pesquisas,
mostra que ainda há um longo caminho a ser traçado no desenvolvimento de
veículos totalmente autônomos. Outro desafio, mas não a caráter de
competição, é a exploração robótica de Marte. Atualmente os jipes Espirit.
e Opportunity estão coletando dados fundamentais para pesquisas sobre o
planeta vermelho. Apesar dos veículos não precisarem ser totalmente
autônomos e nem se movimentar numa velocidade tão alta como os
veículos do desafio da DARPA, eles apresentam uma outra dificuldade a ser
vencida, estão a cerca de 360 milhões de km da Terra, o que inviabiliza
qualquer tipo de controle remoto em tempo real. Para superar este
obstáculo uma equipe, no laboratório de propulsão a jato na NASA,
planeja cautelosamente todo movimento executado no planeta vizinho, e
envia um código calculado especificamente para uma manobra. Mas isso
não ausenta o robô de autonomia, ele precisa continuar a executar tarefas de
sobrevivência em casos de risco em que a equipe não pode responder a tempo.
Aqui novamente podemos perceber a quantidade de pesquisa ainda
necessária nesse ramo, pois apenas 9 das 33 missões à Marte, cerca de
27%, obtiveram sucesso.
Figura 1 Robô utilizado pela NASA em projeto espacial, bem sucedido de robô autônomo
móvel.
Figura 2 Robô antibombas usado pela polícia da cidade de Nova York.
2 – Revisão
Robôs com autonomia são conseguidos com a utilização de algoritmos
baseados em sistemas inteligentes, portanto o objeto do trabalho é elaborar
uma análise sobre a abordagem de técnicas em Inteligência Artificial,
próprias para a resolução de atividades autônomas, em ambientes simulados
computacionalmente ou dispositivos reais equipados com unidades
microprocessadas, sensores e atuadores.
Selecionar um campo de estudo utilizado para robótica não é algo simples,
podemos encontrar várias técnicas empregadas para a implementação de
comportamento inteligente, que abrangem desde algoritmos simples, como
buscas heurísticas ou sistemas especialistas, até artifícios mais ousados, como
aprendizagem e visão computacional. As técnicas de busca baseiam-se
principalmente na resolução de problemas baseados em um objetivo final.
Estes por sua vez podem ser alcançados por diversos caminhos ou
sequência de comandos, sendo uns mais penosos ou demorados e os
ótimos que são justamente o qual estas técnicas de busca tentam encontrar.
A tendência é imaginarmos algoritmos que realizam estas procuras através
de intensas pesquisas percorrendo todas as possibilidades, de jogadas ou
caminhos, e a partir destas selecionar a melhor, porém temos um sério
comprometimento com o tempo de execução dos códigos devido a uma
explosão combinatória a qual a busca esta sujeita. Então para evitarmos tal
situação lançamos mão de um artifício caracterizado pelas heurísticas, onde
inserimos um atalho na procura das alternativas a fim de evitar a pesquisa
de todas as possibilidades,
dessa forma podemos não alcançar o objetivo ótimo, mas será encontrado
um resultado bom com uma redução temporal expressivamente reduzida.
Os sistemas especialistas (Expert System), abrangem uma área de pesquisa
sobre tomada de decisões, onde são empregadas técnicas probabilísticas
propagadas por uma base de dados de conhecimento almejando uma decisão.
Para o sucesso nos resultados destes sistemas são necessários vários estudos
prévios para a construção da base de conhecimento, e para isso um grupo de
profissionais, denominado de engenheiros do conhecimento, precisam coletar
o máximo de dados possíveis sobre as tomadas de decisões de um
especialista no campo em que o sistema atuará. Esta área de pesquisa está contida
dentro de uma linha que, em Inteligência Artificial, é chamada de linha
simbólica, a qual segue a tradição lógica e teve em McCarthy e Newell
seus principais defensores. Os princípios dessa linha de pesquisa são
apresentados no artigo Physical symbol systems de Newell. O sucesso dos
sistemas especialistas, a partir da década de setenta, estabeleceu a manipulação
simbólica de um grande número de fatos especializados sobre um domínio
restrito como o paradigma corrente para a construção de sistemas inteligentes
do tipo simbólico. Um grande tema que está muito associada à aprendizagem de
máquinas são as redes neurais. Elas partem do princípio de que a
emergência da inteligência se dá a partir da conexão de blocos básicos, na
tentativa de imitar o funcionamento do cérebro humano. Esta é a outra linha de
pesquisa da Inteligência Artificial, a qual damos o nome de linha
conexionista, que visa à modelagem da inteligência humana através da
simulação dos componentes do cérebro, isto é, de seus neurônios, e de suas
interligações.
ARGUMENTAÇÃO
Todos sabem que ser soldado é um trabalho perigoso, mas algumas das tarefas
que os soldados precisam fazer são mais perigosas que outras. Caminhar por
campos minados, desativar bombas que não explodiram ou esvaziar prédios
hostis, por exemplo, são algumas das tarefas mais perigosas que uma pessoa pode
ter como dever.
Mas, e se pudéssemos enviar robôs para fazer estas tarefas? Então, se algo der
errado, perderíamos apenas o dinheiro que custou para construir o robô ao invés
de perder uma vida humana. E sempre podemos construir mais robôs.
Há anos, os militares norte-americanos têm desenvolvido sistemas robóticos para
todos os tipos de trabalho, e alguns deles já estão nas linhas de frente do Iraque.
[fonte: ciencia.hsw]
O operador utiliza uma unidade de comando e de controle com a alimentação da
câmara de CUTLASS para operar o robô a partir de uma distância; por exemplo,
na parte de trás de um veículo. "robôs tradicionais exigem operadores para
assistir fisicamente o robô como ele é implantado", diz Milligan. "Com
CUTLASS você pode operá-lo no intervalo e cego." Manobrar um robô tão
avançado não é fácil, no entanto. Para obter o valor completo da destreza
oferecida pelo braço mecânico, que tem várias gamas de movimento, tem um
investimento significativo em treinamento.
Robôs que não funcionam são protagonistas de histórias de terror e de ficção
científica, mas também são uma realidade. Em 1993, um robô de remoção de
bomba, em São Francisco, começou a agir de modo estranho antes de tentar
agarrar uma bomba perigosa. O robô parou de responder aos comandos enviados
pelo oficial de polícia no centro de controle e começou a girar no local.
Felizmente, o robô ainda não tinha pegado a bomba, do contrário, a situação
poderia ter virado uma tragédia Embora os robôs sejam caros, o custo se torna
pequeno se comparado à vida humana. Alguns robôs são tão resistentes que
podem sobreviver a várias explosões. Entretanto, a meta principal é evitar
qualquer tipo de explosão. [fonte: USA Today.]
AS LEIS DA ROBÓTICA: TRADUZINDO O PROBLEMA DA AUTONOMIA
O conjunto da Primeira Lei – “um robô não pode ferir um ser humano ou, por
omissão, permitir que um ser humano sofra algum mal” –; com a Segunda Lei –
“um robô deve obedecer as ordens que lhe sejam dadas por seres humanos,
exceto nos casos em que tais ordens entrem em conflito com a Primeira Lei” –; e
a Terceira Lei – “um robô deve proteger sua própria existência desde que tal
proteção não entre em conflito com a Primeira e/ou a Segunda Lei” –; forma as
chamadas Leis da Robótica.
As Leis da Robótica foram elaboradas pelo escritor norte-americano Isaac
Asimov na década de 1940, em parceria com o editor John Campbell. O objetivo
de Asimov ao introduzi-las foi regular a ação de robôs em um mundo
compartilhado entre homens e máquinas inteligentes. Para tanto, todos os robôs
de Asimov possuem-nas incorporadas em seus “cérebros positrônicos de platina-
irídio”. Uma vez integradas na arquitetura cerebral dos robôs, as Leis não podem
ser intencionalmente violadas (Frude, 1984). Pelo menos em tese, já que as Leis,
protocolos operacionais normativos para o funcionamento das máquinas,
apresentam uma série de ambiguidades reconhecidas e explorados
Figura 3 Utilização dos robôs antibombas como material bélico.
Considerações Finais
Por trás de toda a polêmica sobre o emprego de robôs há outra questão, também
bastante antiga. Ela diz respeito à dialética entre meios e fins de sua utilização. O
debate atual sobre robôs está imbuído de uma carga ética-moral que, por vezes,
ofusca ponderações sobre a aplicabilidade e efetividade, por exemplo, de
sistemas não-tripulados em campos de batalha. Em contextos como o do
Paquistão, robôs são considerados, por parcela significativa da opinião pública,
os grandes responsáveis pelos problemas que a população enfrenta em
decorrência das operações norte-americanas. Verifica-se, neste sentido, um
processo de vilanização da tecnologia semelhante àquela descrita por Florman
(1982) no livro Blaming Technology: The Irrational Search for Scapegoats.
Guardadas as diferenças históricas, trate-se de uma versão amenizada e
repaginada do ludismo que, talvez irracionalmente, pretende culpar os meios
pelos quais ocorre a guerra, e não os seus fins. Como se viu, contudo, máquinas
não pensam e tampouco agem sozinhas. Diferentemente dos robôs de Asimov,
drones não têm autonomia plena. Mesmo que tivessem, sua concepção e
programação passariam por cérebros humanos e, portanto, refletiriam interesses
políticos, econômicos, culturais e sociais determinados. Nesse sentido, apontar os
dedos somente para os controladores, como se eles fossem os únicos
responsáveis por todo dano que o sistema possa causar, não é a solução.
Primeiro, porque tendemos a acreditar que todas as operações ocorrerão sem que
o piloto sofra qualquer tipo de constrangimento (físico, psíquico, moral, etc.)
causado pela guerra. Isso, como se viu, é falso. Segundo, porque tendemos
também a exonerar de culpa quem concebe e desenvolve os robôs mesmo que, na
prática, sejam eles quem decida o modus operandi das máquinas. Neste
momento, talvez seja mais plausível cobrar a observação aos princípios de
Asimov na fase de concepção dos robôs para que se garanta, através da
combinação do hardware e do software que os compõem, o estado normativo
proposto pelo conjunto das Leis.
O dever do acadêmico, do cientista, do militar e do político é, antes de tudo,
ponderar a maneira como a tecnologia será aplicada e os objetivos da guerra. Se a
última será abandonada no futuro, como afirma Arquilla, é difícil dizer.
Infelizmente a História sugere o contrário: o aumento da violência em campo de
batalha não parece impactar tão profundamente a decisão dos Estados de entrar
em guerra. Quem sabe, contudo, as máquinas possam ajudar os homens a mudar
essa situação em breve.
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