Por que o controle de tráfego aéreo ainda precisa do toque humano na era da IA

Após horas de operações de rotina, um controlador de tráfego aéreo recebe uma chamada de rádio de uma pequena aeronave cujos indicadores da cabine não confirmam se o trem de pouso do avião está estendido para pouso.

O controlador faz com que o piloto voe baixo perto da torre para que possa verificar visualmente o trem de pouso do avião. Tudo parece bem. “Parece que seu equipamento está abaixado”, diz o controlador ao piloto.

O controlador pede que os caminhões de bombeiros do aeroporto estejam prontos para garantir, e a aeronave volta para pousar com segurança. Cenários como este acontecem regularmente.

No sistema de controle de tráfego aéreo, tudo deve atender aos mais altos níveis de segurança, mas nem tudo corre conforme o planejado.

Compare isto com a visão ainda de ficção científica de futuros “pilotos” de inteligência artificial voando em aeronaves autônomas, completas com um sistema autônomo de controle de tráfego aéreo que manuseia aeronaves tão facilmente quanto roteadores transportando pacotes de dados na Internet.

Sou um engenheiro aeroespacial que liderou um estudo da Academia Nacional encomendado pelo Congresso sobre a equipe de controladores de tráfego aéreo.

Os investigadores trabalham continuamente em novas tecnologias que automatizam elementos do sistema de controlo de tráfego aéreo, mas a tecnologia só pode executar as funções planeadas durante a sua concepção e, portanto, não pode modificar os procedimentos padrão.

Como ilustra o cenário acima, é provável que os seres humanos continuem a ser uma componente central necessária do controlo do tráfego aéreo durante muito tempo.

O que os controladores de tráfego aéreo fazem

A orientação fundamental da Administração Federal de Aviação para a responsabilidade dos controladores de tráfego aéreo afirma: “O objetivo principal do sistema de controle de tráfego aéreo é evitar uma colisão envolvendo aeronaves”.

Os controladores de tráfego aéreo também são encarregados de fornecer “um fluxo de tráfego aéreo seguro, ordenado e rápido” e outros serviços de apoio à segurança, como ajudar os pilotos a evitar montanhas e outros terrenos e condições climáticas perigosas, na medida do possível.

Os trabalhos dos controladores de tráfego aéreo variam. Os controladores de torre fornecem o controle local que libera as aeronaves para decolar e pousar, garantindo que elas estejam espaçadas com segurança.

Eles também fornecem controle de solo, orientando as aeronaves para taxiar e notificando os pilotos sobre os planos de voo e possíveis preocupações de segurança naquele dia antes do voo.

Os controladores de torre são auxiliados por alguns monitores, mas principalmente olham para fora das torres e conversam com os pilotos via rádio.

Em aeroportos maiores com controladores da FAA, monitores de vigilância de superfície mostram aos controladores as aeronaves e outros veículos em solo no campo de aviação.

Os controladores de aproximação e de rota, por outro lado, ficam em frente a grandes monitores em salas escuras e silenciosas. Eles se comunicam com os pilotos via rádio.

Suas exibições mostram a localização das aeronaves em um mapa com as principais características dos limites e rotas do espaço aéreo.

Os 21 centros de controle de rota nos EUA gerenciam o tráfego entre e acima dos aeroportos e, portanto, normalmente voam em velocidades e altitudes mais altas.

Os controladores nas instalações de controle de aproximação fazem a transição das aeronaves que partem do controle local após a decolagem para o espaço aéreo em rota.

Da mesma forma, eles pegam as aeronaves que chegam do espaço aéreo em rota, alinham-nas com a abordagem de pouso e as entregam aos controladores da torre. Um controlador em cada display gerencia todo o tráfego dentro de um setor.

Os sectores podem variar em tamanho, desde algumas milhas cúbicas, focadas na sequenciação da aterragem de aeronaves num aeroporto movimentado, até sectores em rota que abrangem mais de 30.000 milhas cúbicas (125.045 km cúbicos), onde e quando há poucas aeronaves a voar.

Se um setor ficar ocupado, um segundo e até mesmo um terceiro controlador poderá ajudar, ou o setor poderá ser dividido em dois, com outra equipe de monitor e controlador gerenciando o segundo.

Como a tecnologia pode ajudar

Os controladores de tráfego aéreo têm um trabalho estressante e estão sujeitos ao cansaço e à sobrecarga de informações.

A preocupação pública com um número crescente de situações difíceis colocou em evidência o envelhecimento da tecnologia e a escassez de pessoal que levaram os controladores de tráfego aéreo a trabalharem horas extraordinárias obrigatórias.

Novas tecnologias podem ajudar a aliviar esses problemas. O sistema de controle de tráfego aéreo está incorporando novas tecnologias de diversas maneiras.

A iniciativa do sistema de transporte aéreo NextGen da FAA está fornecendo aos controladores mais informações – e mais precisas.

Os displays dos controladores mostravam originalmente apenas rastreamento por radar. Agora eles podem aproveitar todos os dados conhecidos sobre cada voo dentro do sistema de modernização de automação em rota.

Este sistema integra radar, relatórios automáticos de posição de aeronaves por meio de transmissão de vigilância dependente automática, boletins meteorológicos, planos de voo e históricos de voo.

Os sistemas ajudam a alertar os controladores sobre possíveis conflitos entre aeronaves, ou aeronaves que estão muito próximas de terrenos ou estruturas elevadas, e fornecem sugestões aos controladores para sequenciar as aeronaves em fluxos de tráfego suaves.

Em depoimento ao Senado dos EUA em 9 de novembro de 2023, sobre segurança aeroportuária, o diretor de operações da FAA, Timothy Arel, disse que a administração está desenvolvendo ou melhorando vários sistemas de controle de tráfego aéreo.

Os pesquisadores estão usando o aprendizado de máquina para analisar e prever aspectos do tráfego aéreo e do controle de tráfego aéreo, incluindo o fluxo de tráfego aéreo entre cidades e o comportamento dos controladores de tráfego aéreo.

Como a tecnologia pode complicar as coisas

As novas tecnologias também podem provocar alterações profundas no controlo do tráfego aéreo, sob a forma de novos tipos de aeronaves.

Por exemplo, as regulamentações atuais limitam principalmente as aeronaves não tripuladas a voar abaixo de 400 pés (122 metros) acima do solo e longe dos aeroportos.

São drones usados ​​por socorristas, organizações de notícias, topógrafos, serviços de entrega e amadores.

No entanto, algumas empresas emergentes de aeronaves não tripuladas propõem voar em espaço aéreo controlado. Alguns planejam que suas aeronaves voem em rotas regulares e interajam normalmente com os controladores de tráfego aéreo por meio de rádio de voz.

Isso inclui a Reliable Robotics e a Xwing, que estão trabalhando separadamente para automatizar o Cessna Caravan, um pequeno avião de carga.

Outros visam novos modelos de negócio, como a mobilidade aérea avançada, o conceito de aeronaves eléctricas pequenas e altamente automatizadas – táxis aéreos eléctricos, por exemplo.

Isso exigiria rotas e procedimentos dramaticamente diferentes para lidar com o tráfego aéreo.

Espere o inesperado

A rotina de um controlador de tráfego aéreo pode ser interrompida por uma aeronave que requer manuseio especial. Isso pode variar desde uma emergência até o atendimento prioritário de voos médicos ou do Força Aérea Um.

Os controladores recebem a responsabilidade e a flexibilidade para adaptar a forma como gerem o seu espaço aéreo. Os requisitos para a linha de frente do controle de tráfego aéreo não correspondem às capacidades da IA.

As pessoas esperam que o tráfego aéreo continue a ser o sistema complexo e de alta tecnologia mais seguro de sempre.

Ela atinge esse padrão aderindo aos procedimentos quando prático, algo que a IA pode fazer, e adaptando e exercendo o bom senso sempre que algo não planejado ocorre ou uma nova operação é implementada – uma fraqueza notável da IA ​​atual.

Na verdade, é quando as condições são piores – quando os controladores descobrem como lidar com aeronaves com problemas graves, crises aeroportuárias ou encerramentos generalizados do espaço aéreo devido a preocupações de segurança ou falhas de infra-estruturas – que as contribuições dos controladores para a segurança são maiores.

Além disso, os controladores não pilotam a aeronave. Eles comunicam e interagem com outros para guiar a aeronave e, portanto, a sua responsabilidade é fundamentalmente servir como parte de uma equipa – outra fraqueza notável da IA.

Como engenheiro e designer, estou muito entusiasmado com o potencial da IA ​​para analisar os registros de big data de operações anteriores de tráfego aéreo.

Por exemplo, rotas de voo mais eficientes. Porém, como piloto, fico feliz em ouvir a voz calma de um controlador no rádio, ajudando-me a pousar com rapidez e segurança caso eu tenha algum problema.

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Nota do Editor: Este artigo foi escrito por Amy Pritchett, Professora de Engenharia Aeroespacial, Penn State, e republicado em The Conversation sob uma licença Creative Commons. Leia o artigo original.