Inovação

Robôs aprendem a jogar futebol ao imitar humanos

Driblar o adversário, encontrar espaço para um passe ou um chute e ainda fazer o gol. São muitos os desafios para quem joga futebol profissionalmente ou apenas se diverte no campinho do bairro. As jogadas e combinações no futebol que são ensinadas aos atletas desde a infância também são desafiadoras para um time de robôs que têm aprendido a andar, chutar e levantar, e cada novo movimento é construído a partir desses passos.

Um projeto desenvolvido pela Universidade de Campinas (Unicamp), em conjunto com Universidade Federal de São Paulo (Unifesp), usa diversos tipos de processos de aprendizagem e constrói robôs que são estimulados em ambientes com simuladores de alta fidelidade, introduzindo algoritmos de aprendizagem e transferindo-os para os robôs reais. O trabalho destaca-se por reunir sistemas cognitivos que fazem os robôs aprenderem a enxergar as coisas, a se comportar e a tomar as decisões corretas, retransmitindo esses comportamentos e aperfeiçoando-os.

“Uma das formas de aprender é por imitação e também por interação com o ambiente. O robô interage com o mundo e aprende como se comportar da melhor forma, de acordo com o que a gente quer, como correr, andar, pegar alguma coisa. A gente escreve algoritmos de aprendizado por reforço para que eles aprendam como realizar determinadas tarefas”, explica a pesquisadora e professora da Unicamp Esther Luna Colombini.

Ela é também integrante do Institute of Electrical and Electronic Engineers (IEEE), sediado nos Estados Unidos e com escritório no Brasil. O IEEE, que se dedica ao avanço da tecnologia para a humanidade, acaba de lançar a série Como os Robôs Aprendem, com participação de cientistas do mundo todo e membros do organização, com expertise em robótica.

A tarefa do futebol de robôs vem sendo trabalhada em diversos projetos há mais 20 anos, mas os desafios dos cientistas continuam. “O que fazemos é desenvolver novas técnicas e novas arquiteturas de robôs para tentar fazer isso da melhor forma possível. Por exemplo, a caminhada de robôs é um problema seríssimo.Não tem [solução] para caminhada bípede, e para fazer as tarefas típicas do futebol de robôs, e principalmente de robôs humanoides e altos, que é o caso do nosso, ainda não é um problema resolvido na literatura [científica]. Então, o nosso desafio é construir um robô em que a estrutura dele seja relativamente diferente. Isso impõe algumas complexidades maiores no sistema”, diz Esther.

O desenvolvimento dos robôs vai além da prática do futebol. Segundo a pesquisadora, as técnicas são experimentadas e estudadas dentro desse contexto porque é complexo, mas podem ser transferidas para diversas outras áreas da ciência. “O projeto de locomoção de robôs pode ser transferido para um exoesqueleto que ajude uma pessoa que tenha deficiência, por exemplo.” Esther enumera outros casos.

“O sistema que usamos para o robô se localizar dentro do campo pode ser usado por um robô que está fazendo a limpeza de uma casa saber onde está, quais áreas já limpou, para onde tem que ir. O mesmo sistema de localização pode ser usado por um robô aéreo que vai identificar desmatamento em uma área. Muitas vezes o uso não é direto, mas as técnicas são usadas para cenários parecidos”, detalha.

Atualmente, muitos robôs são usados para finalizar procedimentos cirúrgicos ou agilizar processos em fábricas. Por essa razão, não necessariamente precisam ser “humanos”, pois interagem com menos frequência. Mas é fundamental que os robôs que passarão a ter maior interação com seres humanos ou que serão usados para entretenimento estejam mais próximos aos humanos em comportamento, movimento e até na fala.

“Cada vez mais os robôs estão sendo usados em aplicações onde tem humanos, isso significa que eles têm que aprender a não colidir com humanos, a entregar objetos, tem toda essa parte de coordenação dos movimentos, mas também têm a parte de entender as emoções humanas, como reconhecer a voz, o humor, então temos muitos estudos da parte da psicologia e da cognição para tentar refletir isso nos robôs”, acrescenta Esther.

O futuro da robótica

Para a professora, atualmente, os robôs já estão bem inseridos em tarefas específicas. “Já temos robôs de serviço presentes da educação, a robótica é uma ferramenta educacional utilizada em diversos níveis. Nos Estados Unidos, já temos uma quantidade maciça de casas que têm os robôs aspiradores de pó, de piscina, para tarefas muito específicas. No Japão já existem robôs para fazer companhia aos idosos em casa. A perspectiva é que esses robôs estejam nas casas maciçamente e em diversas tipos de aplicação.”

Mesmo com todo o avanço, a pesquisadora acredita que os robôs das histórias de ficção científica ainda demoram. “Ainda está longe de ser a Rose, das casas dos Jetsons*, um ser completo que entende completamente tudo o que você quer. Teremos robôs muito bons para tarefas específicas, mas nada ainda que seja visto nos filmes de Hollywood.”

De acordo com a pesquisadora, o desenvolvimento da robótica se deve a uma mudança de direção. “Essa área está focando muito em algo que é típico do humano, que é a capacidade de aprender, isso é o que está mudando a área. Em vez de fazermos programas que resolvam os problemas da forma como mandamos, queremos necessariamente que o sistema aprenda com o ambiente a resolver da melhor forma”.

Robôs enfrentarão campeões do mundo

Esther explica que o futebol foi escolhido pela complexidade de implantar o aprendizado do esporte nos robôs. “O futebol de robôs é uma tarefa extremamente complicada: o robô tem que saber quem ele é, onde ele está, como se locomove, quem é adversário, quem não é. Então, um dos maiores desafios da inteligência artificial no momento é ter um time de robôs humanoides jogando sozinho o futebol de robôs.” E o desafio já tem data marcada. Em 2050, um time de robôs humanoides totalmente autônomos vai enfrentar e derrotar a equipe humana campeã da Copa do Mundo de 2050.

“O desafio foi proposto há 20 anos, quando o Deep Blue ganhou do Garry Kasparov no xadrez. Esse era o grande desafio da inteligência artificial. Então a RoboCup, uma federação internacional formada por um grupo de professores de inteligência artificial, propôs esse novo desafio, o time de robôs vencer os campeões da Fifa em 2050.”

A eventual conquista do jogo não deve gerar impacto imediato, mas esse não é o objetivo da RoboCup. “Construir um robô que joga futebol não gerará, por si só, impacto social e econômico significativo, mas a realização certamente será considerada uma grande conquista para o campo”, informa o site oficial da organização.