A inteligência artificial (IA) está interrompendo todas as facetas da indústria da aviação, e a tecnologia está pronta para mudar completamente a forma como as aeronaves voam. Embora os voos sem piloto de passageiros em voos autônomos, os aviões movidos a IA não se tornem realidade tão cedo, a tecnologia de IA já está se infiltrando em decks de voo de avião e transformando a forma como os pilotos fazem seu trabalho – e como aprendem a voar.

Um punhado de empresas que desenvolvem sistemas de controle de voo orientados por IA já estão voando aeronaves autônomas experimentalmente, mas a IA ainda não está pilotando nenhuma aeronave. Em vez disso, aviões autônomos sendo pilotados hoje por empresas como Xwing, Robotics Confiáveis e Merlin dependem de aprimoramentos para as tecnologias de piloto automático existentes e recursos de pilotagem remota. Usando o Cessna Grand Caravans como testas, essas empresas pretendem converter aeronaves legadas existentes em aeronaves autônomas sob certificados de tipo suplementares (STCs).

A autonomia não é necessariamente igual à inteligência artificial, ao aprendizado de máquina ou às redes neurais profundas, ou sistemas não-determinísticos ou qualquer coisa assim. Máquinas autônomas podem ser perfeitamente determinísticas”, explicou Stephane Fymat, da Honeywell Aerospace, na 10a reunião técnica autônoma VTOL da Sociedade de Voo Vertical Flight Society. “Isso é bom, porque significa que a certificácia de aeronaves autônomas pode ser um problema mais tratável, especialmente considerando alguns dos desafios mais profundos que estamos abordando agora em torno da explicabilidade da IA, da confiança da IA, da generalização da IA.”

O caminho para os aviões autopiloadores

Reguladores de segurança aérea, como a FAA e a Agência de Segurança da Aviação da União Europeia (EASA), atualmente não têm caminho definido para a certificação de aeronaves que voam com IA. No entanto, isso é algo que ambas as agências estão procurando mudar em um futuro não muito distante.

A EASA e a FAA publicaram seus próprios “roteiros” de IA nos quais as agências especificam abordagens semelhantes para a certificação de IA. No roteiro de IA da EASA, um “documento vivo” atualizado pela última vez em 2023, o regulador disse que espera que aeronaves totalmente autônomas de IA entrem em serviço no prazo de 2035 a 2050 – mas espera certificar seu primeiro sistema de aviônicos de IA já no próximo ano.

De acordo com o roteiro da EASA, as aplicações iniciais para IA no cockpit girarão em torno da assistência do piloto, ajudando a reduzir a carga de trabalho do piloto e a melhorar a segurança. Ao longo da próxima década, soluções progressivamente mais automatizadas permitirão operações de tripulação reduzida ou piloto único – que sustentam um humano no circuito – e, até 2050, a IA poderá estar voando aeronaves sem qualquer supervisão humana.

O primeiro sistema de aviônicos alimentado por IA parece estar no caminho certo para a certificação da EASA até o final deste ano, de acordo com a start-up suíça de IA Daedalean, que está trabalhando em um STC para um sistema de assistência piloto movido a IA chamado PilotEye.

Desenvolvido em parceria com o fabricante de aviônicos dos EUA Avidyne, a PilotEye usa câmeras, sensores e software de IA desenvolvidos com algoritmos de aprendizado de máquina para fornecer aos pilotos uma consciência situacional completa, além de recursos de detecção e evasão. A empresa refere-se à sua tecnologia de visão computacional como “inteligência situacional” porque “abrange a consciência situacional, bem como a capacidade de antecipar e reagir a uma situação ameaçadora”.

A PilotEye usa redes de IA e neurais para analisar imagens e dados de várias câmeras e sensores para perceber com precisão seus arredores. “Você não precisa de IA para a tomada de decisões; você precisa da parte da IA para ver que é uma pista e não uma estrada e que na verdade está indo do jeito que você queria pousar”, disse o fundador e CEO da Daedalean, Luuk van Dijk, à AIN.

O software de visão computacional habilitado para IA pode identificar com precisão objetos e obstáculos para determinar, por exemplo, se uma câmera detectou “uma nuvem que não está realmente se movendo, ou há um avião que está vindo direto para você”, explicou ele. “Estes são alguns dos problemas mais difíceis.”

A Avidyne pretende oferecer o PilotEye como recurso na suíte de aviônicos Quânticos lançados no ano passado especificamente para novas aeronaves avançadas de mobilidade aérea, como táxis aéreos eVTOL e aviões regionais híbrido-elétricos. A Daedalean também está desenvolvendo um sistema de planejamento de voo de IA que se integra ao piloto automático de uma aeronave e permite a navegação autônoma. Isso garantiria que uma aeronave pudesse viajar com segurança através de corredores designados, como táxis aéreos eVTOL voando em baixas altitudes em áreas urbanas.

“Coisas como a capacidade de perceber ou localizar a aeronave no mundo, a capacidade de interagir talvez com o ATC usando linguagem natural (assim como todos gostaríamos que fossem aos dados), a capacidade de ajudar uma aeronave a planejar cursos complexos de ação em tempo real em novas situações e a capacidade de aprender com o mundo também pode tornar o sistema menos frágil e menos caro potencialmente para construir ou manter”, explicou Fymat.

Além dos controles de voo

Embora aeronaves totalmente equipadas com IA possam não entrar em serviço por várias décadas, algumas tecnologias de IA já estão voando em aeronaves hoje – apenas não com o poder de controlar a aeronave. Até agora, o foco da IA em aeronaves girou em torno da melhoria da eficiência operacional.

Por exemplo, os sistemas de gerenciamento de voo usam algoritmos de IA para otimizar rotas e reduzir a queima de combustível. A IA geneativa também pode ajudar a automatizar tarefas de rotina. Por exemplo, em outubro, a companhia aérea de baixo custo turco Pegasus Airlines introduziu anúncios de pilotos gerados por IA que fornecem aos passageiros informações de voo em vários idiomas, permitindo que os pilotos permaneçam focados em voar.

No início deste ano, a empresa sueca Web Manuals lançou uma nova ferramenta de busca com tecnologia de IA para os manuais de voo dos pilotos. Chamada de IA da Amelia, a plataforma funciona como um chatbot que os pilotos podem usar para recuperar rapidamente as informações de seus manuais de voo, permitindo que eles tomem decisões rápidas e bem informadas.

A função de pesquisa de IA da Web Manuals “faz com que a navegação por grandes quantidades de manuais operacionais e da empresa seja muito mais gerenciável e eficiente em termos de tempo, com recuperação de dados em segundos”, disse o diretor de tecnologia da empresa, Richard Sandstrom.

Os pesquisadores também estão experimentando um software de reconhecimento de voz e rosto orientado por IA que poderia potencialmente monitorar a saúde e o bem-estar mental dos pilotos. A Blueskeye AI, uma empresa de software baseada no Reino Unido, usa software de reconhecimento facial e análise de voz “para olhar para o comportamento médico e biofisicamente relevante, para que possamos usá-lo para ajudar a avaliar, diagnosticar, monitorar e tratar condições médicas que realmente alteram seu comportamento expressivo”, como fadiga, dor e ansiedade, disse o fundador e CEO da Blueskeye AI, Michel ValstarAIN.

Quando se trata de IA, a indústria da aviação (juntamente com o resto do mundo) está apenas começando a entender a riqueza de possibilidades que a tecnologia pode oferecer. Embora a IA esteja mudando a maneira como as aeronaves e os pilotos voam, ela também está mudando praticamente todos os aspectos das operações terrestres, desde plataformas de reserva de voos até o gerenciamento da cadeia de suprimentos.

AI melhora o treinamento de pilotos

As escolas de voo já têm iniciativas em andamento para usar a tecnologia de IA para tornar o treinamento de pilotos mais eficiente, eficaz e acessível. Na vanguarda desses esforços está a CAE, uma empresa global que fabrica simuladores de voo e outros dispositivos de treinamento para companhias aéreas e escolas de voo.

O CAE está desenvolvendo ferramentas orientadas por IA que podem fornecer experiências de treinamento personalizadas, analisando o desempenho do piloto e adaptando os planos de treinamento às necessidades específicas de cada indivíduo.

“Para que os futuros ecossistemas de aprendizagem sejam bem-sucedidos, os provedores de treinamento devem encontrar maneiras de misturar de forma inteligente os incríveis avanços que estamos vendo na tecnologia educacional com o mais recente entendimento em aprender ciência”, disse Regan Patrick, diretor de aprendizado da CAE. “É importante para o CAE entender o que a neurociência cognitiva, comportamental e neurociência nos diz sobre como os seres humanos aprendem para que possamos levar isso adiante em nossos projetos de sistemas de treinamento”.

De acordo com o CAE, sua tecnologia de aprendizagem adaptativa patenteada torna o treinamento mais eficiente e econômico. Ele implementa medidas sistemáticas e objetivas baseadas em regras de desempenho e eficácia, e fornece aos instrutores e alunos um feedback em tempo real. Com um conjunto biométrico integrado, permite que os instrutores avalie o estresse, o engajamento e a carga de trabalho cognitiva dos alunos.

“Um dos maiores desafios que vemos é a necessidade de ajustar mentalidades, migrando especificamente de abordagens tradicionais de treinamento baseadas em instrutores para uma aprendizagem experiencial mais centrada no aluno”, disse Patrick.

A CAE também usa a IA há anos para aprimorar seus simuladores de voo. Segundo a empresa, a IA permite uma gama mais ampla de ambientes e cenários realistas e dinâmicos, incluindo eventos imprevistos que poderiam pegar um piloto de surpresa.

Além dos recursos de IA e aprendizado de máquina, a CAE e outras empresas de treinamento de voo estão integrando várias outras tecnologias de ponta em seus produtos de treinamento, incluindo realidade virtual, realidade mista e análise de dados. O hardware de treinamento de realidade virtual do CAE inclui fones de ouvido e tecnologia de rastreamento manual. De acordo com o CAE, combinar esses tipos de ferramentas com inteligência artificial expandirá ainda mais os horizontes para o treinamento de realidade estendida.

Outro líder em soluções de treinamento de voo aprimoradas por IA é a FlightSafety International, que também está desenvolvendo recursos de aprendizado adaptativo baseados em IA. Em 2019, a FlightSafety e sua parceira IBM anunciaram planos para introduzir uma plataforma chamada FlightSmart que usa a IA para melhorar os processos de treinamento.

“O produto, através da colaboração com a IBM, está utilizando algoritmos avançados, aprendizado de máquina, inteligência artificial – todas essas tecnologias cognitivas – para fornecer a evidência objetiva ou avaliação objetiva do desempenho do aluno”, disse Matt Littrell, diretor de produtos da FlightSafety de IA e aprendizado adaptativo.

A FlightSafety está trabalhando para integrar o FlightSmart com simuladores de voo, bem como outros processos de treinamento, incluindo treinamento de tarefas em aviônicos e sistemas operacionais de gerenciamento de voo, o uso de automação, procedimentos operacionais padrão, gerenciamento de recursos da tripulação e manutenção.

Durante o treinamento do simulador, o software de IA monitora mais de 4.000 variáveis em tempo real, avaliando objetivamente o desempenho de um aluno em manobras específicas. Também distingue entre diferentes estilos de voo, que a equipe da FlightSafety classificou como tímido, reativo, arriscado ou agressivo. A tecnologia é capaz de captar nuances que os instrutores podem não ser capazes de observar diretamente, como a força de quanto um piloto estudante está aplicando aos controles da vara, por exemplo.

Até agora, o uso do sistema FlightSmart tem sido limitado a operações militares. Para seu primeiro caso de uso, a FlightSafety implementou a tecnologia em 16 dispositivos de treinamento T-6A em um US. Base da Força Aérea em Columbus, Mississippi. Concluiu os testes de aceitação em 2020. Agora FlightSafety continua o trabalho de desenvolvimento para refinar o sistema e otimizar o design da interface FlightSmart.

FlightSafety tem como objetivo tornar o FlightSmart disponível para treinamento de pilotos civis em seguida. Eventualmente, a tecnologia poderia se expandir para ajudar a treinar outros tipos de profissionais da aviação, incluindo técnicos de manutenção e operadores de drones, de acordo com a FlightSafety. A tecnologia poderia potencialmente se transferir para outras indústrias, melhorando os processos de treinamento para condutores de locomotivas, operadores marítimos, motoristas de caminhão e até cirurgiões.

Fonte: Hanneke Weitering / AIN