Corridas de automóveis autônomas impulsionam a IA para carros sem motorista mais seguros

A emoção do automobilismo vem de decisões em frações de segundo e passes ousados ​​de pilotos destemidos.

Imagine aquela cena, mas sem o motorista – o carro sozinho, guiado pela mão invisível da inteligência artificial. A adrenalina das corridas pode acontecer sem um piloto guiando o percurso? Acontece que pode.

Entre nas corridas autônomas, um campo que não trata apenas de competição em alta velocidade, mas também de ampliar os limites do que os veículos autônomos podem alcançar e melhorar sua segurança.

Há mais de um século, no surgimento dos automóveis, à medida que a sociedade passava dos veículos puxados por cavalos para os veículos motorizados, havia dúvidas públicas sobre a segurança e a fiabilidade da nova tecnologia.

As corridas de automobilismo foram organizadas para mostrar o desempenho tecnológico e a segurança dessas carruagens sem cavalos.

Da mesma forma, as corridas autónomas são a arena moderna para provar a fiabilidade da tecnologia dos veículos autónomos à medida que os carros sem condutor começam a chegar às ruas.

Os testes de alta velocidade das corridas autônomas refletem os desafios do mundo real que os veículos autônomos enfrentam nas ruas: ajustar-se a mudanças inesperadas e reagir em frações de segundo.

Superar estes desafios nas pistas, onde as velocidades são mais elevadas e os tempos de reação mais curtos, resulta em veículos autónomos mais seguros na estrada.

Sou professor de ciência da computação que estuda inteligência artificial, robótica e veículos autônomos, e lidero a equipe Cavalier Autonomous Racing da Universidade da Virgínia.

A equipe compete no Indy Autonomous Challenge, uma competição global onde as universidades colocam carros de corrida da Indy totalmente autônomos uns contra os outros.

Desde o seu início em 2021, o evento atraiu grandes equipes internacionais para circuitos de prestígio como o Indianapolis Motor Speedway.

O campo, marcado pela rivalidade e pelo trabalho em equipe, mostra que a resolução coletiva de problemas impulsiona avanços na segurança dos veículos autônomos.

Na competição de passagem do Indy Autonomous Challenge realizada no 2024 Consumer Electronics Show em Las Vegas em janeiro de 2024.

Nossa equipe Cavalier conquistou o segundo lugar e atingiu velocidades de 230 quilômetros por hora enquanto ultrapassava autonomamente outro carro de corrida, afirmando seu status como uma equipe americana líder.

A TUM Autonomous Motorsport da Universidade Técnica de Munique venceu o evento.

Começos do tamanho de um pintinho

O campo das corridas autônomas não começou com carros de corrida em pistas profissionais, mas com carros em miniatura em conferências de robótica. Em 2015, meus colegas e eu projetamos um carro de corrida autônomo em escala 1/10.

Transformamos um carro controlado remotamente em uma pequena, mas poderosa ferramenta educacional e de pesquisa, que chamei de F1décimo, brincando com o nome do tradicional carro de corrida de Fórmula 1, ou F1.

A plataforma F1tenth é agora utilizada por mais de 70 instituições em todo o mundo para construir os seus pilotos autónomos miniaturizados.

O F1tenth Autonomous Racing Grand Prix é agora um evento marcante em conferências de robótica onde equipes de todo o planeta se reúnem, cada uma empunhando veículos idênticos em hardware e sensores, para se envolverem no que é essencialmente uma intensa “batalha de algoritmos”.

A vitória na pista não é conquistada pela força bruta, mas pelo controle dos carros pelos algoritmos avançados de IA.

O F1tenth também emergiu como uma porta de entrada envolvente e acessível para os alunos se aprofundarem na pesquisa em robótica.

Ao longo dos anos, alcancei milhares de alunos por meio de meus cursos e séries de palestras on-line, que explicam o processo de como construir, dirigir e pilotar esses veículos de forma autônoma.

Caindo na real

Hoje, o âmbito da nossa investigação expandiu-se significativamente, passando de modelos de pequena escala para verdadeiros carros autónomos da Indy que competem a velocidades superiores a 241 km/h, executando manobras de ultrapassagem complexas com outros veículos autónomos na pista.

Os carros são construídos sobre uma versão modificada do chassi do Indy NXT e são equipados com sensores e controladores para permitir a direção autônoma.

Os carros de corrida Indy NXT são usados ​​em corridas profissionais e são versões um pouco menores dos carros Indy que ficaram famosos pelas 500 Milhas de Indianápolis.

A dura realidade de correr com essas máquinas avançadas em pistas reais ultrapassa os limites do que os veículos autônomos podem fazer.

As corridas autónomas levam os desafios da robótica e da IA ​​a novos níveis, exigindo que os investigadores refinem a nossa compreensão de como as máquinas percebem o seu ambiente, tomam decisões seguras e controlam manobras complexas a alta velocidade, onde os métodos tradicionais começam a falhar.

A precisão é crítica e a margem de erro na direção e na aceleração é mínima, exigindo uma compreensão sofisticada e uma descrição matemática exata do movimento, da aerodinâmica e do sistema de transmissão do carro.

Além disso, pesquisadores de corridas autônomas criam algoritmos que usam dados de câmeras, radar e lidar, que são como radar, mas com lasers em vez de ondas de rádio, para contornar os concorrentes e navegar com segurança no ambiente de corrida imprevisível e de alta velocidade.

A minha equipa partilhou o primeiro conjunto de dados abertos do mundo para corridas autónomas, convidando investigadores de todo o mundo a juntarem-se no refinamento dos algoritmos que poderão ajudar a definir o futuro dos veículos autónomos.

Cadinho para veículos autônomos

Mais do que apenas uma vitrine tecnológica, as corridas autônomas são uma fronteira crítica de pesquisa. Quando os sistemas autônomos podem funcionar de forma confiável nessas condições extremas, eles possuem inerentemente um buffer quando operam nas condições normais de tráfego rodoviário.

As corridas autônomas são um ambiente de teste onde a competição estimula a inovação, a colaboração promove o crescimento e os carros controlados por IA que correm até a linha de chegada traçam um caminho em direção a veículos autônomos mais seguros.

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Nota do Editor: Este artigo foi escrito por Madhur Behl, Professor Associado de Robótica e Inteligência Artificial da Universidade da Virgínia, e republicado em The Conversation sob uma licença Creative Commons. Leia o artigo original.