Robótica, inteligência artificial, sistemas de energia e engenharia e gestão de sistemas. São estas os domínios científicos do INESC TEC que recentemente registaram novos doutoramentos concluídos, reforçando a ligação da instituição com a academia e o compromisso com a produção científica, muitas vezes no âmbito de projetos de importância estratégica.
Inteligência Artificial e Robótica – uma nova forma de ensinar robôs
Em Modular and Multi-Stage Semantic Perception System for Robotics, Bruno Georgevich , investigador do INESC TEC, sob orientação de Armando Jorge Miranda de Sousa – investigador do INESC TEC e docente na Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto (FEUP) -, apresenta HIPaMS, uma framework modular concebida para colmatar a lacuna entre a perceção de baixo nível – segmento que capta e interpreta dados sensoriais brutos – e o raciocínio agentivo de alto nível, ou seja, um sistema que usa a informação para tomar decisões ou agir de forma inteligente – num momento em que a robótica autónoma regista avanços consideráveis. Através de uma prova de conceito, que tornou possível a implementação do HIPaMS, melhorou-se o processo de mapeamento semântico ConceptGraphs e introduziu-se um sistema de interação refinado através de quatro contribuições principais.
Bruno Georgevich, que frequentou o Programa Doutoral em Engenharia Informática da FEUP, viu nos sistemas de inteligência artificiais atuais níveis de fiabilidade incompatíveis com os necessários para a navegação autónoma, sobretudo em contextos de robótica assistiva. De acordo com o investigador, “no caso dos modelos funcionais, a sua aplicação ao mundo real apresenta falhas críticas”, com casos de falsos positivos, resultantes da deteção de objetos inexistentes. Para além desta fragilidade, é necessária “rigidez arquitetural e dependência da nuvem”, o que, em cenários reais, pode criar problemas derivados das falhas de rede ou de latência – com consequências para o robô. A estes fatores – que contribuíram para a escolha deste tópico de investigação –, junta-se também a “a falta de consciência topológica nos mapas atuais”, o que “impede o raciocínio espacial avançado”.
Com a introdução de novos conceitos relacionados com a inteligência artificial espacial e com a robótica móvel autónoma que visam facilitar a atuação dos robôs em espaços dominados pela atividade humana, a investigação pretende assegurar que “os robôs não só compreendam comandos complexos em linguagem natural, mas também operem de forma segura e contínua mesmo quando a infraestrutura externa de internet ou nuvem falha”. Bruno Georgevich, acredita, por isso, que a sua investigação representa “um passo fundamental para a adoção prática e segura de robôs assistivos no quotidiano das pessoas, onde a resiliência operacional e a segurança são imperativas”.
Comportamento e envolvimento dos cidadãos na transição energética
Já Bianca Banica focou a sua investigação no envolvimento dos cidadãos na transição energética, um tópico pelo qual se interessou no âmbito do mestrado em Engenharia e Gestão de Serviços, por ter “uma forte componente social que complementa os desenvolvimentos técnicos na área da Energia”. A “perspetiva micro” do tópico é um conceito que destaca por estar alinhada com uma visão “focada nos indivíduos e às comunidades” que defende na investigação científica” e que teve oportunidade de dar continuidade no doutoramento. No contexto do doutoramento em Engenharia e Gestão Industrial da FEUP, Bianca Banica desenvolveu a sua investigação no âmbito de um projeto europeu, o POCITFY, que incluiu sete cidades de sete países diferentes – o que lhe conferiu, por um lado, bases empíricas sólidas e a oportunidade de contactar com diferentes stakeholders.
Com um doutoramento que se posiciona “na interseção entre a engenharia, ciências sociais e políticas públicas”, Bianca Banica dedicou-se a estudar “os comportamentos e perceções de envolvimento dos cidadãos em relação a tecnologias energéticas eficientes”, fornecendo uma “perspetiva complementar à do consumo de energia”. Entre os tópicos analisados em Citizen Engagement Perspectives within Local Energy Transitions constam as práticas quotidianas dos cidadãos, os grupos mais vulneráveis em contexto de transição energética – nomeadamente o conceito de pobreza energética – e o envolvimento das populações enquanto prática recorrente nas tomadas de decisões, através da integração de elementos sociais e digitais, e não apenas através de iniciativas isoladas.
“O envolvimento dos cidadãos é uma componente essencial para garantir transições justas e inclusivas em sistemas democráticos. Este aspeto tem sido fortemente promovido e exigido pela Comissão Europeia em iniciativas relacionadas com a sustentabilidade e a resiliência de cidades e sistemas”, contextualiza Bianca. “Cada vez mais o foco está nas soluções sociotécnicas, nas quais ninguém deve ficar para trás e os atores ativos devem participar nas transições.”
Robótica, mas para cadeias industriais
De volta ao universo da robótica, Artur Cordeiro chegou à problemática abordada em Configurable Perception Pipeline for Bin-picking in Industrial Scenarios através de um desafio comum na área e até na investigação que é feita no INESC TEC: a “dificuldade que existe em desenvolver abordagens eficazes de picking em ambientes desestruturados”. Juntamente com a “escassez de dados de treino para algoritmos de deep learning, especificamente para a deteção de objetos e estimação da sua posse, estava identificada a linha que orientou todo o trabalho de pesquisa.
Entre os desafios enfrentados no âmbito do doutoramento em Engenharia Eletrotécnica e de Computadores da Universidade de Trás-os-Montes e Alto Douro, Artur Cordeiro destaca o desenvolvimento de uma “framework de perceção configurável, dada a complexidade e a multiplicidade de parâmetros a considerar”. Por outro lado, “a necessidade de inovar numa área de estudo tão explorada, especialmente no atual panorama tecnológico marcado pela rápida evolução e utilização de grandes modelos de linguagem (LLMs)” também representou um obstáculo que o investigador ultrapassou.
Devido à “aplicabilidade direta em ambientes industriais”, Artur Cordeiro considera que a sua investigação assume uma “elevada relevância”, com o valor prático a residir, sobretudo, “na capacidade de otimizar a eficiência e simplificar a forma como as indústrias introduzem novos objetos nas suas cadeias de picking”. Para tal, foi apresentada uma “framework autónoma capaz de gerar conjuntos de dados anotados – para deteção, classificação e estimação de posse de objetos – com base em simulações fotorrealistas e respeitantes dos princípios físicos”.
A sinergia com uma segunda framework, desta feita orientada para a localização, estimação de pose e planeamento de grasp de objetos em ambientes dinâmicos e não controlados, facilita, de acordo com o investigador, “a integração de novos objetos, com a expectativa de que trabalhos futuros beneficiam de uma redução drástica do tempo de implementação e do trabalho manual exigido”.
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