NVIDIA e Universidade Federal Fluminense criam barco autônomo

A NVIDIA, a Universidade Federal Fluminense (UFF) e a Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN). estão desenvolvendo o F-Boat, um veleiro autônomo capaz de realizar monitoramento ambiental na superfície marinha da Baía da Guanabara, no Rio de Janeiro. Diversas tecnologias da NVIDIA foram escolhidas para atender às necessidades de diferentes partes do projeto, que uniu um grupo de 20 pesquisadores e coordenadores, liderado pelos professores Esteban Clua e Daniel Nogueira da Universidade Federal Fluminense e Luiz Marcos Gonçalves da Universidade Federal do Rio Grande do Norte.

A proposta da embarcação é poder navegar de forma completamente independente, captando informações ambientais do oceano por meio de sensores, facilitando o trabalho de pesquisadores ambientais do mundo todo e proporcionando segurança, agilidade e o aumento da base de dados a respeito das condições ambientais dos locais de estudo. O projeto, que já é funcional e está em constante atualização para angariar mais funções, está sendo treinado com IA há dois meses para navegação completamente autônoma e identificação de obstáculos e outros objetos. O projeto também teve apoio financeiro da Prefeitura de Niterói, que pretende usar o F-Boat muito em breve.

"A preocupação com o meio ambiente nunca precisou tanto de destaque. É uma pauta da qual depende, literalmente, o nosso futuro como espécie. A NVIDIA se orgulha muito das iniciativas que apoia envolvendo cuidados do tipo", afirma Marcio Aguiar, diretor da divisão Enterprise da NVIDIA na América Latina. “Ainda há muito a ser feito em termos de aprimoramentos, mas já podemos dizer que um grande passo foi dado em direção à um cuidado ambiental intensificado pelo bom uso da tecnologia”, explica Clua.

O F-Boat se move a vento, energia solar e IA, mais especificamente provida pela plataforma Jetson AGX Xavier da NVIDIA, além de ter embarcadas diversas sondas e sensores (podendo ser atualizado para portar mais equipamentos no futuro) que captam informações de índice de qualidade da água, como PH e oxigenação, e envia esses dados de forma remota a um operador, em tempo real, o auxiliando na tomada de decisão de cuidado ambiental com a região analisada.

Para viajar sozinho, o veleiro precisa de diversos sensores de navegação, que captam dados externos e os enviam ao computador com a IA, que utiliza a Jetson. Essa IA julga qual a melhor linha de ação a se tomar no quesito de movimentação, a fim de evitar obstáculos e seguir por um caminho específico dentro dos parâmetros de seu percurso. A embarcação também possui um motor elétrico, abastecido com energia solar, que é usado para momentos em que há falta de vento, de demanda por manobras mais precisas ou de emergência, quando o vento sozinho não dá conta de direcionar a embarcação à segurança. Além disso, há um controle remoto que pode ser acionado em casos de emergência, para que o F-Boat seja controlado por um operador externo, em casos mais extremos.

Toda a equipe de operação do F-Boat fica em terra, e o barco é guiado, na Baía, pelo mapeamento dos pontos de interesse apontados pela equipe para a IA. O barco, por não precisar parar nunca, ajuda os pesquisadores a terem uma maior quantidade de dados do que teriam se contassem apenas com uma análise de embarcações tripuladas. O projeto pretende ser um grande laboratório de pesquisa, tanto ambiental e marítima, quanto de IA. Para o futuro, os pesquisadores buscam instalar mais equipamentos de análise, como câmeras submersas que possam analisar a vida marinha, por exemplo.

Por enquanto, o grupo de pesquisa ainda trabalha em diversos treinamentos para tornar o barco mais completo em sua navegação, permitindo que ele identifique cada vez mais tipos de obstáculos diferentes, por exemplo. Para isso, o projeto pretende utilizar o NVIDIA Omniverse Enterprise, a fim de criar um gêmeo digital tanto da embarcação como da Baía e poder apresentar à IA diversos obstáculos diferentes, o que seria muito complexo de ser ensinado só com dados do mundo real. "Isso ajudará o barco a ter contato com situações que não são exatamente fáceis de se simular, sobretudo sem danificar o F-Boat", conta Clua.

O trabalho de treinamento da IA é extensivo, pois ele demanda ensinar ao barco como funciona a física do mundo, as condições envolvendo obstáculos e diversas outras camadas de aprendizado que só podem ser ensinadas pela tentativa e erro, como a lidar com situações meteorológicas atípicas. Para isso, é preciso o uso de grandes módulos de dados, com reforços positivos da IA, a fim de que ela entenda os comportamentos adequados para guiar a embarcação.

Até agora, foram dois meses de treinamento intensivo da IA do barco, e o uso das DGX1 da NVIDIA possibilitaram que o processamento das informações de treinamento fossem dezenas de vezes mais rápido do que em outras plataformas de processamento. Daqui há um ano, mais ou menos, os pesquisadores esperam conseguir acoplar um módulo de análise de micro plásticos aos F-Boat, além de sensores que possibilitem uma análise de legalidade de pesca para outras embarcações e câmeras térmicas e noturnas. O treinamento de visão computacional, que está se iniciando agora, permitirá verificar análises de resíduos e derramamento de óleo, por exemplo, permitindo conhecer a trajetória desses poluentes.

“Estamos animados com o que pode ser conquistado com o F-Boat, e sabemos que mais projetos do tipo são o futuro de inciativas que intentam preservar, monitorar e melhorar o meio ambiente. A NVIDIA se orgulha muito de fazer parte dessa jornada”, finaliza Aguiar.