Como funciona a corrida de carros sem motorista

'Junior', um Volkswagen Passat de 2006, fortemente modificado e robotizado por uma equipe da Universidade de Stanford, cruza a linha de chegada durante o DARPA Urban Challenge de 2004 em Victorville, Califórnia. Os carros não tinham motoristas e não eram controlados remotamente. TANGI QUEMENER / AFP / Getty Images

Luzes de estádios altos brilham através de enxames de insetos voadores, iluminando a pista em uma noite quente e úmida. Milhares de pessoas lotam as arquibancadas. Suas cabeças giram conforme os carros de corrida fazem as curvas, passam zunindo e depois fazem tudo de novo. Um murmúrio baixo da multidão explode em gritos estridentes quando um carro passa pelo outro, evitando por pouco uma colisão. É apenas mais uma noite cheia de ação na pista - ou é?

Falta uma volta. Os fãs estão de pé, gritando alto enquanto os carros disputam uma posição. Enquanto os líderes rugem na curva final e se encaminham para a reta final, fica claro que haverá um final de foto. Meros centímetros separam o vencedor do segundo colocado enquanto eles navegam sob a bandeira quadriculada. A multidão vai à loucura!

É quando você percebe algo estranho. Conforme o primeiro colocado desacelera para dar a volta da vitória, fica claro que ninguém está no assento do motorista. O carro é controlado remotamente? O motorista saltou? Não. Incrivelmente, o carro está dirigindo sozinho.

Embora esse cenário ainda não tenha acontecido na vida real, é apenas uma questão de tempo até que isso aconteça. Os engenheiros fizeram um progresso incrível no design e nos testes de carros sem motorista desde que os primeiros protótipos foram lançados na década de 1970. Talvez mais notavelmente, o projeto de carro autônomo do Google registrou mais de 1,3 milhão de quilômetros de direção controlada por software de 2009 a dezembro de 2015 [fonte: Google]. E, como esta é a América, os engenheiros já tentaram competir com suas criações, embora em provas de tempo individuais, não diretamente um contra o outro.

Então, como as corridas de carros sem motorista começaram? Como correr esses carros por uma pista é diferente de dirigi-los na rodovia? Será que as corridas de carros sem motorista acabarão por tirar o emprego de motoristas profissionais? Analisaremos essas perguntas e muito mais, mas deixaremos a condução para você. Então pegue o mouse e clique em!

Conteúdo

1. Origens do Driverless Car Racing
2. Tecnologia Driverless Race Car
3. Corridas de carros sem motorista
4. O futuro das corridas sem motorista

Leonardo da Vinci desenhou o primeiro carro sem motorista? SSPL / Getty Images

Obviamente, os carros sem motorista não foram inventados apenas para que pudéssemos correr com eles em uma pista. Claro, isso é incrível, mas o verdadeiro motivo era mais prático. Se os carros dirigissem sozinhos, as pessoas que dependem de outras pessoas para se locomover por causa da idade ou deficiência poderiam ter muito mais independência, sem falar no viajante médio, que teria mais tempo para relaxar. Como um bônus adicional, carros sem motorista podem aliviar o congestionamento, reduzir acidentes, diminuir o consumo de combustível e até mesmo aliviar a demanda por estacionamento.

A ideia de um carro sem motorista pode ser rastreada desde Leonardo da Vinci, que desenhou um carrinho pré-programável em 1478 (sério, o que aquele cara não pensou?). Mas foi só com a estreia da exposição "Futurama" da General Motors na Feira Mundial de 1939 que os carros sem motorista realmente chamaram a atenção do público. A exposição era um modelo em escala de como o mundo poderia ser em 1960, conforme previsto pela GM, e proeminentes em suas pequenas rodovias estavam os carros que dirigiam sozinhos. As primeiras tentativas de realmente desenvolver essa tecnologia na década de 1950 se concentraram nas chamadas rodovias inteligentes, que eram estradas com cabos de aço que os carros podiam detectar e seguir [fontes: Vanderbilt e Weber].

Os carros sem motorista de hoje, que navegam nas estradas usando sensores e computadores para escanear e interpretar o ambiente, surgiram na década de 1970. Foi então que os engenheiros do Laboratório de Engenharia Mecânica Tsukuba do Japão programaram com sucesso um carro equipado com duas câmeras e um computador analógico para seguir os marcadores de estrada brancos na velocidade de 18,6 milhas por hora (30 quilômetros por hora), embora um trilho de aço o ajudasse ao longo [ fonte: Weber]. Ao longo das décadas seguintes, no entanto, universidades e empresas em todo o mundo aproveitaram as melhorias na tecnologia da computação para criar carros sem motorista que realmente tiveram um desempenho muito bom em testes de estrada do mundo real.

Em 2003, os militares dos Estados Unidos, sob a Agência de Projetos de Pesquisa Avançada de Defesa (DARPA), decidiram que esses carros estavam prontos para correr. Mais especificamente, eles esperavam que desafiar os pesquisadores de carros sem motorista a competir uns com os outros estimularia a inovação em uma tecnologia que poderia ter aplicações militares importantes. Assim nasceu o DARPA Grand Challenge. Com um prêmio de US $ 1 milhão em jogo, as equipes se reuniram no deserto da Califórnia em 2004 para lançar suas últimas máquinas autônomas de velocidade, e os resultados foram, bem, interessantes [fonte: Shipley]. Mas antes de entrarmos nisso, vamos falar sobre a tecnologia necessária para construir um carro de corrida sem motorista.

Um computador de veículo autônomo Nvidia Drive PX 2 estava em exibição durante a feira CES 2016 em Las Vegas. A Nvidia diz que a nova plataforma Drive PX 2, projetada para carros autônomos, pode processar 24 trilhões de operações de aprendizado profundo por segundo. REUTERS / Steve Marcus

Provavelmente não é surpreendente que a tecnologia em carros de corrida sem motorista seja semelhante à do seu carro autônomo comum (ou mesmo semiautônomo). Isso porque navegar em uma pista de corrida e cruzar em uma rodovia são semelhantes em muitos aspectos fundamentais: ambos exigem que você se mantenha afastado de outros carros, permaneça em um curso designado e evite obstáculos inesperados. Habilidades de corrida ainda mais avançadas, como fazer uma curva o mais rápido possível sem girar, podem ser comparadas a virar em uma estrada congelada. Ainda assim, os carros de corrida sem motorista enfrentam desafios únicos, e os engenheiros criaram algumas maneiras geniais de lidar com eles.

Um carro sem motorista típico usa uma variedade de sensores para observar seus arredores. Sensores de radar colocados ao redor do carro podem detectar a posição do veículo em relação aos carros ao seu redor. As câmeras de vídeo ajudam a monitorar o tráfego nas proximidades, mas também leem os semáforos e as placas de trânsito, e ajudam o carro a evitar obstáculos como pedestres. Lidar - ou radar de luz - reflete pulsos de luz nos arredores do carro para criar uma visão tridimensional que é útil para identificar marcações de faixa e a borda da estrada. Um computador reúne todos esses dados e manipula a direção, a aceleração e a frenagem de acordo [fonte: Armstrong].

As corridas exigem ainda mais de um carro sem motorista. Dadas as velocidades mais altas, a aceleração e a frenagem são muito mais difíceis e há muito menos tempo de reação. Técnicas como determinar a melhor linha em uma curva, lutar pela posição e compensar o deslocamento da carga durante a direção também são necessárias. Muitas dessas habilidades são instintivas para os pilotos de carros de corrida, mas os carros sem pilotos só podem acertar se forem programados com o algoritmo adequado [fonte: Adams].

Então, o que um engenheiro com desafios de corrida deve fazer?

Eles dão uma olhada nas cabeças dos pilotos de corrida - literalmente. Uma equipe de pesquisa em Stanford conectou motoristas a eletrodos que mediam a atividade cerebral enquanto eles corriam contra outros carros. As informações coletadas desse experimento ajudaram os engenheiros a ajustar os sistemas de computador dos carros de corrida sem motoristas. Por exemplo, examinando a resposta instintiva dos motoristas humanos quando o veículo faz uma curva, os engenheiros conseguiram melhorar o tempo do software que ajuda a estabilizar o carro [fonte: Knapton].

O "Boss" sem motorista usa uma combinação de lidar, radar, visão e sistemas de mapeamento GPS para "ver". Ele usou apenas componentes eletrônicos para se dirigir com sucesso pelo percurso urbano de 60 milhas da DARPA em 2007. David Paul Morris / Getty Images

Toda essa conversa de corrida de carros sem motorista deixou seu geek interno pronto para a bandeira verde? Bem, não fique muito animado, porque ainda existem algumas torções para trabalhar antes que o esporte esteja pronto para o horário nobre.

Claro, os engenheiros têm competido com esses veículos por mais de uma década, mas nem sempre foi cheio de ação. Pegue a primeira corrida oficial de carros sem motorista, uma competição off-road conhecida como DARPA Grand Challenge 2004 (mencionamos isso antes, mas deixamos você pensando no resultado). Das 15 equipes que começaram, apenas seis realmente conseguiram sair do chute inicial sem enlouquecer. Aqueles que conseguiram escapar foram capazes de viajar entre 1,2 e 7,4 milhas (1,9 a 11,9 quilômetros) antes de ficarem presos em uma rocha, bater em uma cerca ou encontrar alguma outra morte inglória. Esses resultados são ainda mais complicados quando você considera que o curso tinha 142 milhas de comprimento [fonte: Hooper].

Para ser justo, o Grande Desafio da DARPA visa incentivar o avanço tecnológico e, por essa medida, a corrida de 2005 não decepcionou. Vinte e três veículos entraram desta vez, e quatro conseguiram descer o curso de 132 milhas dentro do limite de tempo de 10 horas. "Stanley", o carro da Universidade de Stanford, terminou primeiro com um tempo de seis horas, 53 minutos e 58 segundos. Foi uma conquista tecnológica incrível, mas a uma velocidade média de 19,1 milhas por hora (30,7 quilômetros por hora), dificilmente foi a ação com que os fãs de corrida estão acostumados [fonte: Hanlon].

A última corrida de carros sem motorista da DARPA foi o Urban Challenge realizado em 2007. Desta vez, a equipe de Carnegie Mellon venceu 10 outros competidores para levar para casa o primeiro prêmio de $ 2 milhões, completando o percurso de 60 milhas 20 minutos antes do próximo finalizador. Mais uma vez, as velocidades eram lentas: apenas 14 milhas por hora (22,5 quilômetros por hora) em média. Talvez a maior chatice para os fãs de corridas, no entanto, foi que os carros foram julgados pelo quão bem eles seguiram as regras de trânsito. Que tipo de corrida é essa? [fonte: Sofge]

Os entusiastas das corridas ficarão felizes em saber que os engenheiros estão trabalhando agora em carros de corrida sem motorista que podem ir muito, muito mais rápido. O Audi TTS da Universidade de Stanford, apelidado de "Shelley", tem recebido muita atenção ultimamente - e por um bom motivo. Em fevereiro de 2015, ele se tornou o primeiro carro de corrida sem motorista a derrotar um piloto humano, vencendo o campeão amador da classe de turismo David Vodden no Thunderhill Raceway Park da Califórnia por 0,4 segundos [fonte: Knapton].

Carros e corridas sem motoristas: uma partida feita em Hollywood

Mesmo que os carros sem motoristas ainda não tenham competido cara a cara com outros carros, isso não impediu os produtores de cinema e televisão de imaginar como seria. Um episódio de "South Park" de 2014 apresentou uma corrida no estilo do programa de animação dos anos 1960 "Wacky Races", e um dos competidores era um carro japonês sem motorista. A Sony Pictures tem até um filme em andamento intitulado "Driverless Car Race" que retratará esses veículos competindo em uma rota de Paris a Pequim [fontes: Montgomery and Ramsey].

A Fórmula E já é muito legal com os pilotos. Imagine como seriam as corridas quando os carros estivessem sem motorista durante o Roborace! Jed Leicester / LAT / Fórmula E via Getty Images

Depois de ouvir sobre o estado atual das corridas de carros sem motorista, os fãs do automobilismo provavelmente estão pensando: "Isso é muito legal, mas quando veremos corridas REAIS?" Ótima pergunta. E você ficará feliz em saber que a resposta é em breve.

Em novembro de 2015, a Fórmula E, uma classe de corrida para carros elétricos, anunciou Roborace, um circuito de corrida internacional para veículos elétricos sem motorista. O plano é realizar essas corridas antes de cada evento da Fórmula E, começando com a temporada 2016-2017. O Roborace contará com 10 equipes usando carros idênticos, então a competição na verdade se resumirá aos diferentes sensores e algoritmos de computador que os engenheiros criaram para tornar o carro autônomo. E a melhor notícia para os fãs de corrida? Um dos fundadores do evento promete velocidades de até 186 milhas por hora (299,3 quilômetros por hora) [fonte: Davies].

Mas alguém vai assistir? Essa é a grande questão levantada por muitos dos críticos de Roborace. Esses céticos acham que se você tirar o elemento humano da corrida, ela se torna menos interessante e talvez nem mesmo seja qualificada como um esporte. São os erros de cálculo estratégicos e as falhas que as pessoas sintonizam para ver, então o que acontecerá se os computadores forem ajustados para evitar esses erros? O que será a corrida sem as comemorações emocionantes dos pilotos no círculo dos vencedores? Há até alguma preocupação de que os carros sem motorista se tornem tão bons em corridas que os motoristas humanos se tornem obsoletos.

Nem todos concordam, no entanto. Os apoiadores argumentam que esse tipo de competição tornará o esporte muito mais atraente, atraindo um novo tipo de fã que não ligava muito para corridas antes. E quanto ao elemento humano, os defensores do Roborace também não vêem isso indo embora. Eles esperam que os engenheiros assumam essa função, finalmente desfrutando de algum dos holofotes depois de ficarem escondidos em um laboratório durante grande parte de suas carreiras [fonte: Fagnan].

No final, o chefe da Fórmula E não vê seu Roborace como o fim do automobilismo. Em vez disso, ele quer que fãs e concorrentes fiquem entusiasmados com a inovação - e talvez se divirtam um pouco no processo [fonte: Khorounzhiy].

Piada é sobre você

Em 31 de março de 2012, o Google anunciou uma parceria com a NASCAR para formar o Google Racing, uma divisão de corrida para carros sem motoristas. Se esse momento não é suspeito para você, deveria ser. No dia seguinte, o gigante das buscas na Internet anunciou que tudo era uma pegadinha do Dia da Mentira [fonte: Google].

Nota do autor: Como funciona a corrida de carros sem motorista

Tenho acompanhado casualmente o que está acontecendo com os carros sem motorista, mas a noção de competir com eles é um conceito novo e inquestionavelmente incrível para mim. Enquanto pesquisava para este artigo, me peguei sendo distraído por vídeos do YouTube das primeiras corridas DARPA e outras aventuras em corridas autônomas. Agora que sei que vai haver uma nova série de corridas sem motorista, estou muito interessado em vê-la. Acho que isso me torna um desses novos fãs que os promotores de corrida esperam atrair para o esporte!

Artigos relacionados

• 10 recursos que queremos ver em carros autônomos
• Os carros sem motorista oferecem um transporte mais seguro, mais barato e mais eficiente?
• Como funcionam os carros sem motorista
• O que é o DARPA Urban Challenge?
• Como serão os carros de corrida em 2025?

Mais ótimos links

• YouTube: Grande Desafio DARPA 2004
• YouTube: "Shelley", Stanford's Robotic Car, Hits the Track
• TED Talk: The Future Race Car - 150 mph e sem motorista

Fontes

• Armstrong, James. "Como funcionam os carros sem motorista?" O telégrafo. 11 de fevereiro de 2015. (15 de janeiro de 2016) http://www.telegraph.co.uk/motoring/motoringvideo/11308777/How-do-driverless-cars-work.html
• Bogost, Ian. "A história secreta do carro-robô." O Atlantico. Novembro de 2014. (15 de janeiro de 2016) http://www.theatlantic.com/magazine/archive/2014/11/the-secret-history-of-the-robot-car/380791/
• DARPA. "Desafio urbano: bem-vindo." 2007. (15 de janeiro de 2016) http://archive.darpa.mil/grandchallenge/index.html
• Davies, Alex. "A corrida com carros autônomos tornará as estradas mais seguras para todos." Com fio. 2 de dezembro de 2015. (15 de janeiro de 2016) http://www.wired.com/2015/12/roborace-autonomous-vehicle-racing/
• Fagnan, Rene. "Opinião: 10 razões para não demitir Roborace." Motorsport.com. 13 de dezembro de 2015. (14 de janeiro de 2016) http://www.motorsport.com/formula-e/news/opinion-10-reasons-not-to-dismiss-roborace/
• Campeonato Fia Fórmula E. "Fórmula E e Kinetik anunciam série de suporte sem condutor." 27 de novembro de 2015. (11 de janeiro de 2016) http://www.fiaformulae.com/en/news/2015/november/formula-e-kinetik-announce-roborace-a-global-driverless-champeciation.aspx
• Google. "Google Racing." 31 de março de 2012. (13 de janeiro de 2016) https://archive.google.com/racing/
• Google. "Relatório mensal do projeto de carros autônomos do Google." Dezembro de 2015. (15 de janeiro de 2016) https://static.googleusercontent.com/media/www.google.com/en//selfdrivingcar/files/reports/report-1215.pdf
• Hanlon, Mike. "A Universidade de Stanford vence a corrida DARPA Grand Challenge para robôs - cinco percursos completos." Gizmag. 9 de outubro de 2005. (15 de janeiro de 2016) http://www.gizmag.com/go/4720/
• Hooper, Joseph. "Do DARPA Grand Challenge 2004 DARPA's Debacle in the Desert." Ciência popular. 4 de junho de 2004. (12 de janeiro de 2016) http://www.popsci.com/scitech/article/2004-06/darpa-grand-challenge-2004darpas-debacle-desert
• Khorounzhiy, Valentin. "O campeonato sem motoristas não sinaliza o fim do automobilismo - Agag." Motorsport.com. 27 de novembro de 2015. (14 de janeiro de 2016) http://www.motorsport.com/formula-e/news/driverless-champeciation-won-t-signal-end-of-motorsport-agag/
• Knapton, Sarah. "Carro sem motorista bate motorista de corrida pela primeira vez." O telégrafo. 13 de fevereiro de 2015. (11 de janeiro de 2016) http://www.telegraph.co.uk/news/science/science-news/11410261/Driverless-car-beats-racing-driver-for-first-time .html
• Montgomery, Kevin. "South Park derruba a absurda guerra do transporte da tecnologia." Valleywag. 16 de outubro de 2014. (15 de janeiro de 2016) http://valleywag.gawker.com/south-park-takes-down-techs-absurd-transportation-war-1647173429
• Nobre, Jonathan. "Carros sem motorista para estradas, não autódromo, diz Wolff." Motorsport.com. 26 de dezembro de 2015. (11 de janeiro de 2016) http://www.motorsport.com/formula-e/news/driverless-cars-for-roads-not-race-track-says-wolff-664866/
• Ramsey, Lydia. "Corrida de carros sem motoristas de Paris a Pequim 'Seria quase impossível'." Ciência popular. 19 de fevereiro de 2015. (11 de janeiro de 2016) http://www.popsci.com/theres-going-be-movie-about-self-driving-car-races
• Shipley, Don. "DARPA planeja grande desafio para veículos terrestres robóticos." DARPA. 2 de janeiro de 2003. (15 de janeiro de 2016) http://archive.darpa.mil/grandchallenge04/media/announcement.pdf
• Sofge, Erik. "Carnegie Mellon e o chefe da GM vencem o desafio urbano DARPA." Mecânica popular. 2007. (15 de janeiro de 2016) http://www.popularmechanics.com/technology/gadgets/a2250/4229973/
• Vanderbilt, Tom. "Carros autônomos através dos tempos." Com fio. 6 de fevereiro de 2012. (13 de janeiro de 2016) http://www.wired.com/2012/02/autonomous-vehicle-history/
• Weber, Marc. "Para onde? Uma história de veículos autônomos." Museu da História do Computador. 2014. (15 de janeiro de 2016) http://www.computerhistory.org/atchm/where-to-a-history-of-autonomous-vehicles/