Os gafanhotos são insetos pequenos, que não causam muito estrago quando estão sozinhos. Porém, a coisa muda de figura quando eles se reúnem em enxames que podem alcançar milhões de criaturas ao mesmo tempo. Esses grupos atacam as lavouras devastando literalmente tudo o que veem pela frente, causando muitos prejuízos aos agricultores.
Mas o que é mais impressionante nisso é que, mesmo em enxames enormes, os insetos conseguem voar de maneira relativamente ordenada, sem trombar uns com os outros. Parece difícil acreditar, mas os gafanhotos possuem um sistema de navegação e detecção de colisões muito avançado em seus cérebros.
(Fonte da imagem: Reprodução/Wikimedia)
Os pesquisadores pretendem aprender como essa tecnologia funciona para então transferi-la para robôs e veículos, ajudando a diminuir os acidentes de trânsito.
Cientistas da Universidade Lincoln e da Universidade de Newcastle desenvolveram um sistema computadorizado que permite a navegação autônoma de robôs baseados no sistema visual dos gafanhotos. Essa pesquisa pode proporcionar o desenvolvimento de avançados sistemas de detecção de colisão, tecnologia de vigilância e muito mais.
Estes insetos possuem um sistema bastante desenvolvido de processamento de informações através de sinais elétricos e químicos, dando a eles um sistema de alerta extremamente rápido e preciso para impedir colisões. Segundo os cientistas, esse poderoso sistema de processamento de dados biológico pode — pelo menos em teoria — ser recriado em robôs.
Recriando um sistema biológico em computadores
O estudo iniciado pelo Professor Shigang Yue, da Universidade de Lincoln, e pela Dra. Claire Rind, do Instituto de Neurociência da Universidade de Newcastle, começou com a compreensão da anatomia, das respostas e do funcionamento dos circuitos presentes no cérebro dos gafanhotos. Esse mecanismo encontrado no cérebro dos insetos permite que eles detectem objetos próximos e os evitem em voos ou no chão.
Com esses dados em mãos, a equipe desenvolveu um motor visualmente controlado composto por dois detectores de movimento e um motor gerador de comandos simples. Cada detector processa as imagens de forma independente e, depois, os dados relevantes são convertidos em comandos motores; tudo isso com muita rapidez.
(Fonte da imagem: iStock)
Segundo o Professor Yue, a equipe foi inspirada pelo modo como o sistema visual dos gafanhotos funciona quando interage com o mundo externo; os pesquisadores viram que isso tem potencial para simular complexos sistemas em software e hardware para diversas aplicações diferentes.
Para complementar a pesquisa, o grupo desenvolveu um sensor completo com as mesmas propriedades daquele possuído pelos insetos, o Lobula Giant Movement Detector. Esse sistema foi instalado em robôs para que ele pudesse explorar caminhos e interagir com objetos, efetivamente utilizando apenas comandos visuais.
O papel fundamental da visão
A visão tem um papel fundamental na interação da maioria das espécies de seres vivos, e mesmo criaturas muito mais simples possuem incríveis capacidades de processamento visual. Um exemplo disso são os insetos que respondem às investidas de predadores com incrível rapidez.
Essa pesquisa demonstra que modelar sistemas visuais e neurais pode promover novas soluções para a visão computacional em ambientes dinâmicos. Por exemplo: isso pode permitir que veículos “entendam” o que acontece na estrada ao seu redor antes de tomar as devidas precauções para evitar os acidentes.
De acordo com a Dra. Claire Rind, “desenvolver programas robóticos de redes neurais com base no cérebro dos gafanhotos nos permitiu criar um programa que permite a um robô móvel detectar objetos que se aproximam e evitá-los. Não é a abordagem convencional, uma vez que evita o uso de radares ou detectores de infravermelho que exigem muito poder de processamento.”
(Fonte da imagem: iStock)
“Levando adiante este trabalho, nós queremos aplicá-lo aos sistemas de prevenção de colisões de veículos, que é um grande desafio para a indústria automotiva. Enquanto algumas características anticolisão são opcionais de luxo em poucos veículos, seu desempenho nem sempre é tão bom quando poderia ser, e mesmo assim eles têm um custo elevado”.
“Esta pesquisa nos oferece importantes ideias sobre como podemos desenvolver um sistema para o carro que pode melhorar o desempenho de um nível, de forma que se poderia facilmente remover o elemento ‘erro humano’ (dos acidentes automotivos)”.
Sistemas anticolisão eficientes: o fim dos acidentes de trânsito?
Os acidentes de trânsito estão entre as maiores causas de mortes entre os jovens, e o fator principal ainda é o erro humano. Uma das maneiras de eliminar esse problema é introduzindo sistemas anticolisão nos veículos.
Essas ferramentas funcionam de muitas formas diferentes: os modelos mais tradicionais contam com sensores de proximidade e radares que mapeiam a estrada e enviam sinais para o computador central do carro.
Veículo em teste de colisão. (Fonte da imagem: Reprodução/Wikimedia)
Sistemas mais avançados preveem veículos e estradas inteligentes conectados em rede. Em teoria, todos os automóveis saberiam exatamente a localização uns dos outros, sendo possível evitar as colisões uma vez que a rota seria calculada automaticamente com muita precisão. Esse talvez seja um dos recursos mais difíceis de se implementar, já que seria necessário desenvolver todo um ecossistema inteligente interligado.
Essa nova tecnologia desenvolvida com base nos gafanhotos não calcula a trajetória com antecedência, mas prepara o veículo para executar manobras evasivas com perfeição e com um tempo de resposta mais rápido.
Gafanhotos: inspiração para pesquisa e desenvolvimento
Essa não é a primeira vez que os gafanhotos são utilizados como base para estudos. Há algum tempo, pesquisadores da Universidade de Nova Gales do Sul, na Austrália, junto com um time de pesquisadores de voos animais do departamento de zoologia da Universidade de Oxford, utilizaram câmeras digitais de alta velocidade para capturar o voo de gafanhotos em tempo real em um túnel de vento.
Dessa forma, eles puderam captar o modo como as asas desses insetos se comportam durante os voos. Baseando-se nessas informações, eles foram capazes de criar modelos de computador que podem recriar o fluxo de ar e impulso gerados pelo complexo movimento de bater asas das criaturas.
Gafanhoto em um túnel de vento (Fonte da imagem: Reprodução/DLR)
Os gafanhotos são algumas das criaturas com o voo mais perfeito da natureza, e entender como esses insetos se movimentam é extremamente importante para a criação e o desenvolvimento de robôs miniaturizados que podem ser utilizados em missões de salvamento, militares e inspeção de locais perigosos.
Afinal de contas, os milhões de anos de evolução dessas criaturas não podem ser desperdiçados.
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