Tecnologia inspirada em formigas pode deixar o GPS obsoleto

O GPS é o sistema de navegação de hoje e é ótimo até que não funcione. Pesquisadores de universidades e algumas das maiores empresas de tecnologia do mundo estão desenvolvendo técnicas avançadas de navegação projetadas para preencher as lacunas.

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Tecnologia inspirada em formigas pode deixar o GPS obsoleto

Mas uma nova forma de se localizar pode estar chegando, e ela é inspirada em um inseto bem conhecido por nós. Pesquisadores de universidades e algumas das maiores empresas de tecnologia do mundo estão desenvolvendo técnicas avançadas de navegação, projetadas para preencher as lacunas aonde o GPS falha. Para inspiração, muitos estão olhando para as formigas do deserto, cujas habilidades únicas de navegação foram aprimoradas pela evolução. Embora ainda em suas fases experimentais, esses sistemas poderiam um dia ser usados ​​para reforçar a navegação por satélite, ou até torná-la obsoleta.

Limitações do GPS

Se você já tentou usar o GPS enquanto viajava por um túnel, ou à sombra de prédios altos, provavelmente se deparou com uma das falhas mais frustrantes do sistema. Isso porque o GPS (e sistemas semelhantes, como o Galileo na União Européia e o GLONASS na Rússia) dependem de sinais de múltiplos satélites, que orbitam a Terra à uma distância de cerca de 20.000 Km. Existem cerca de 73 satélites GPS atualmente em órbita e, a qualquer momento, alguns deles podem fazer ping em um dispositivo, em praticamente qualquer lugar da Terra. Mas se um objeto grande o suficiente bloquear uma linha clara de comunicação, a navegação GPS se tornará inoperante.

Um sinal interrompido pode deixar uma pessoa completamente perdida em uma cidade desconhecida. E pior, para socorristas e equipes de busca e resgate, isso pode significar a diferença entre a vida e a morte. Estas não são as únicas pessoas interessadas em um novo sistema mais preciso. A navegação baseada nas formigas pode ajudar os próximos visitantes da lua - sejam eles humanos ou robôs - mapear o outros planetas e garantir que a raça humana nunca mais perca uma trilha já feita.

Tecnologia inspirada na natureza

A natureza é um tesouro quando se trata de inspiração para projetos de novas tecnologias, e os sistemas de navegação não são exceção. Nas últimas quatro décadas, pesquisadores da Universidade Aix-Marseille, na França, projetaram e refinaram uma série de sensores inspirados na visão de insetos. A iteração mais recente de seu trabalho é o AntBot, um robô autônomo com um sistema de navegação baseado nos sentidos únicos e nas habilidades de descoberta de formigas do deserto.

AntBot. Foto: Dupeyroux, et al/Science RoboticsAntBot. Foto: Dupeyroux

Enquanto navegam, as formigas do deserto são capazes de medir sua orientação através de luz do céu de forma padronizada.

"Formigas no deserto podem caminhar até um quilômetro em 30 minutos, e podem retornar à entrada do ninho sem o risco de se perder", explica Julien Dupeyroux, engenheiro da Universidade Aix-Marseille, que trabalhou na AntBot. "Queríamos investigar como fazer isso funcionar em robôs".

Em parceria com o Centro Nacional Francês de Pesquisa Científica, Dupeyroux e sua equipe desenvolveram um robô que, como as formigas do deserto, é equipado com sensores de luz UV, capazes de detectar bandas de luz polarizada, que navegam como uma "bússola celestial ".

Imagem externa

"Enquanto navegam, as formigas do deserto são capazes de medir sua orientação através de luz celestial padronizada", explicou ele. "Ao entrar na atmosfera, a luz solar é espalhada pela atmosfera e isso resulta em um padrão específico de polarização, que é simétrico de acordo com a localização do sol. As formigas podem usar isso para se orientarem.

Como medida adicional, o AntBot é capaz de contar seus passos para determinar sua taxa de movimento em relação ao sol. Esses aspectos combinados ajudam a identificar sua localização com uma precisão de um centímetro (0,4 polegadas) por 14 metros (45 pés) percorridos. Compare isso com a precisão de cerca de cinco metros (16,4 pés) para GPS atual. 

Foto: Julien DupeyrouxFoto: Julien Dupeyroux

Dupeyroux acha que seu sistema poderia ser usado em veículos como bússolas a bordo, ou drones usado em entregas. Mas o AntBot não é o único robô que usa a navegação inspirada nas formigas do deserto. Pesquisadores da Universidade de Sussex desenvolveram um sistema que pode funcionar sem GPS, usando algoritmos que imitam o cérebro das formigas do deserto.

Os estudos demonstraram que as formigas do deserto navegam com tanta precisão devido à um hábito interessante: Elas passeiam pela região, andam em várias direções enquanto viajam para seu ninho. Esse comportamento levou os pesquisadores a concluir que as formigas usam instantâneos distintos no mundo para se orientar e decidir qual o melhor caminho.

Para recuperar os ninhos, as formigas do deserto seguem uma espécie de trilha de migalhas familiares, até chegarem a um local que lembra visualmente o lar. Philippides chama seu sistema de "navegação baseada na familiaridade".

"O que isso significa é que as formigas podem aprender as informações visuais de uma rota como na primeira vez que elas atravessam", disse ele. "Se elas estão mais tarde perto da rota, elas tentam se orientar até encontrar algo familiar."

Essas descobertas foram utilizadas para desenvolver um programa de aprendizado de máquina integrado a um robô, que registra visões do que vê ao longo do caminho. 

Além das formigas

O AntBot demonstrou apenas duas maneiras pelas quais a navegação pode ser realizada sem o GPS, mas há outros. Pesquisadores da Nvidia estão trabalhando em um sistema de navegação por drone, que usa imagens de GoPro para percorrer trilhas autônomas em áreas arborizadas. Em um teste, o drone navegou por uma trilha arborizada sem GPS por pouco mais de 800 metros.

Alunos da Universidade de Utah estão trabalhando em um sistema que inclui uma série de sensores ligados a uma bota, capaz de estimar a posição do usuário com uma precisão de cerca de cinco metros, semelhante a um GPS, mas sem a necessidade de satélites. Tal sistema poderia ajudar soldados ou exploradores a se orientarem quando estiverem em territórios desconhecidos.

E pesquisadores do Instituto SETI (Busca por Inteligência Extraterrestre) e da Astrobotic Technology recentemente usaram um drone equipado com o Lidar (sistema utilizado em carros autônomos) para fazer um mapa em 3D do interior de uma caverna na Islândia. Os pesquisadores acreditam que a técnica poderia ser usada para mapear autonomamente as cavernas lunares sem depender do GPS.

Esses sistemas têm suas limitações. O AntBot, por exemplo, ainda não é à prova d'água, e não foi calibrado para funcionar à noite. E nenhum desses métodos passou pelas fases experimentais. Mas os pesquisadores continuam a cada dia, refinando esses novos sistemas de navegação, o que nos dá esperanças de em um futuro próximo, podermos ter uma tecnologia de localização mais precisa e mais estável.

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Mais sobre: tecnologia, LIDAR, AntBot
Priscilla Kinast
Priscilla Kinast Estudante de Ciência e Tecnologia na UFRGS - Universidade Federal do RS, apaixonada por inovações tecnológicas, mistérios da ciência, bem como filmes e séries de ficção científica
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