Drone AI de alta velocidade vence pilotos campeões mundiais pela primeira vez

Na quarta-feira, uma equipe de pesquisadores da Universidade de Zurique e da Intel anunciaram que desenvolveram um sistema de drones autônomo chamado Swift que pode vencer campeões humanos em corridas de drones com visão em primeira pessoa (FPV). Embora a IA já tenha superado os humanos em jogos como o xadrez, Ire até mesmo StarCraftesta pode ser a primeira vez que um sistema de IA supera os pilotos humanos em um esporte físico.

Corridas de drones FPV são um esporte onde os competidores tentam pilotar drones de alta velocidade através de uma pista de obstáculos o mais rápido possível. Os pilotos controlam os drones remotamente usando um fone de ouvido que fornece uma transmissão de vídeo de uma câmera a bordo, proporcionando uma visão em primeira pessoa da perspectiva do drone.

Os pesquisadores da Universidade de Zurique (UZH) vêm tentando criar um piloto de drone ideal com tecnologia de IA há anos, mas anteriormente precisavam da ajuda de um sistema especial de captura de movimento para vencer. Recentemente, eles criaram um avanço autônomo baseado em grande parte na visão mecânica, colocando o sistema de IA em pé de igualdade com um piloto humano.

A solução deles, Swift, usa dados em tempo real coletados por uma câmera a bordo semelhante àquelas usadas por pilotos humanos. Também incorpora uma unidade de medição inercial integrada que mede a aceleração e velocidade do drone. Uma rede neural artificial processa esses dados para localizar o drone no espaço e identificar portões de corrida no percurso. Esta informação é então utilizada por uma unidade de controle, que também se baseia em uma rede neural profunda, para escolher o melhor curso de ação para completar o circuito de corrida o mais rápido possível. A equipe treinou o modelo de IA usando aprendizado por reforço em um ambiente simulado, onde o sistema aprendeu sozinho por tentativa e erro.

Swift competiu contra três pilotos humanos de classe mundial: o campeão da Drone Racing League de 2019, Alex Vanover, o campeão da MultiGP Drone Racing de 2019, Thomas Bitmatta, e o tricampeão suíço Marvin Schaepper.

As corridas ocorreram entre 5 e 13 de junho de 2022, em uma pista especialmente projetada que cobria uma área de 25 por 25 metros e contava com sete portões quadrados pelos quais os drones tinham que passar em uma ordem específica para completar uma volta. O circuito também incluiu manobras desafiadoras, como o “Split-S”, que é “um recurso acrobático que envolve girar o drone pela metade e executar um meio loop descendente a toda velocidade”, segundo UZH.

Swift garantiu várias vitórias contra os campeões humanos e até registrou a volta mais rápida, terminando com meio segundo de vantagem sobre o melhor piloto humano. No entanto, notou-se que o sistema de IA apresentava limitações de generalização e adaptabilidade, apresentando dificuldades quando as condições diferiam daquelas para as quais foi treinado, como mudanças na iluminação. No geral, o concurso demonstrou que, embora a IA tenha feito progressos significativos na navegação em ambientes físicos, os pilotos humanos ainda mantêm uma vantagem na adaptabilidade e na resposta a condições variáveis.

A equipe de pesquisa por trás do novo sistema de IA de drones inclui Elia Kaufmann, Leonard Bauersfeld, Antonio Loquercio, Matthias Müller, Vladlen Koltun e Davide Scaramuzza. Eles publicaram seus resultados na quarta-feira em um artigo da Nature intitulado “Corridas de drones de nível campeão usando aprendizagem por reforço profundo”.

Segundo a equipe, essa nova tecnologia tem diversas aplicações potenciais no mundo real. Scaramuzza, chefe do Grupo de Robótica e Percepção da UZH, diz que voar drones mais rapidamente aumenta sua utilidade devido à capacidade limitada de sua bateria. As capacidades do Swift poderiam encontrar aplicações no monitoramento de florestas, na exploração espacial e na indústria cinematográfica, onde drones velozes poderiam filmar cenas de ação. Além disso, a tecnologia pode ser útil em missões de busca e resgate onde os drones precisam cobrir grandes áreas rapidamente.

Ao pesquisar o cenário social online, fica claro que o trabalho da UZH com drones tem impressionado outras pessoas. No Hackernews, um usuário que se identificou como consultor que desenvolveu software de computador para corridas de drones no passado disse: “Estou muito feliz em ver que esta equipe de UZH continuou inovando e agora está vencendo campeões humanos. Se você viu a equipe e o que eles conseguiram em menos de um ano, ficou claro que eles eram altamente talentosos e os pilotos humanos tiveram muito trabalho para se manterem à frente.”