A estrutura do cérebro humano e o seu funcionamento inspiram o desenvolvimento de uma rede de conexões inteligente para controlar perdas no abastecimento de água
Imagine que os inúmeros sistemas eletrônicos que nos cercam e convivem conosco diariamente desenvolvessem uma capacidade de processar e armazenar informações como o cérebro humano. Certamente, esses sistemas ainda não existem por completo, mas uma iniciativa tem como objetivo dar mais inteligência e autonomia a redes de abastecimento de água na Região Metropolitana de São Paulo. Isso alimenta a esperança de que, no futuro, sistemas inteligentes ajudem na gestão dos recursos do planeta.
A engenheira civil Cláudia Cristina dos Santos defendeu em sua tese de doutorado a construção de uma rede de conexões que permita a companhias de abastecimento de água otimizar suas operações e dar mais eficiência à distribuição. (Para conhecer o trabalho de Cláudia Cristina dos Santos, acesse teses.usp.br e digite o nome da pesquisadora)
Para isso, Cristina criou o que chamou de rede neural artificial (RNA) – estruturas ou sistemas computacionais que realizam o processamento de dados de maneira semelhante à do cérebro humano. “As redes neurais artificiais são modelos de processamentos matemáticos que tentam simular os sistemas naturais, utilizando-se de estruturas análogas às redes neurais biológicas (RNB)”, explica Cláudia, que é técnica em Ciência e Tecnologia, no Departamento de Sensoriamento Remoto do Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (Inpe). “Elas são baseadas na simulação computacional de aspectos da inteligência humana, levando em conta a capacidade continua do nosso cérebro de aprender e tomar decisões em conformidade com seu conhecimento acumulado.”
A doutora explica que “a RNA pode ser interpretada como um esquema de processamento que é capaz de armazenar experiências e disponibilizar esse conhecimento para aplicações no futuro, mas não necessariamente idênticas às utilizadas durante o aprendizado”. Essa parte cognitiva do sistema o torna pioneiro no uso de inteligência artificial para o controle de custos operacionais das companhias e de demanda por água a ser distribuída.
Na prática, a RNA ajuda as empresas distribuidoras de água a planejar sua atuação, minimizando custos e desperdício de recursos naturais e ajudando modelos de previsão meteorológica.
O trabalho permitiu que fosse feito um levantamento do consumo médio mensal na Região Metropolitana de São Paulo e mostrou que ele varia ao longo do ano, sendo maior no verão, com pico em março, e menor no inverno, com destaque para julho. Em geral, a tendência do consumo é diminuir a partir do mês de março e aumentar a partir de novembro. O mês de agosto tem um pico em relação aos meses de inverno, consequência do tempo seco que ocorre nesse período, que provoca um aumento no consumo. Durante a semana, o domingo é o dia de menor consumo, e a sexta-feira o de maior, e as quartas-feiras e os sábados são dias de consumo próximos da média.
De posse desses dados, governos e empresas podem desenvolver programas e projetos com vistas à redução de perdas financeiras e de água.
A rede criada por Cristina é mais um experimento da chamada biomimética, ramo da ciência que estuda a natureza com o objetivo central de encontrar “ideias” para o desenvolvimento de produtos e serviços. Acredita-se que sistemas tão complexos como os diversos biomas e a variedade da fauna e da flora existentes podem inspirar a criatividade e a inovação, já que existem há muito mais tempo que os seres humanos. Geralmente, esse recurso é utilizado pela indústria, que já desenvolveu carros inspirados em estrutura corporal de peixes, e turbinas eólicas em barbatanas de baleias.
PÁGINA22 abordou a biomimética em “O que a natureza faria”, quando trouxe exemplos bastante práticos de como a natureza tem influenciado o design humano em todas as áreas. A reportagem trazia a ideia de que a natureza é uma fonte segura e eficaz de inspiração para o redesenho do mundo criado pelo homem.[:en]A estrutura do cérebro humano e o seu funcionamento inspiram o desenvolvimento de uma rede de conexões inteligente para controlar perdas no abastecimento de água
Imagine que os inúmeros sistemas eletrônicos que nos cercam e convivem conosco diariamente desenvolvessem uma capacidade de processar e armazenar informações como o cérebro humano. Certamente, esses sistemas ainda não existem por completo, mas uma iniciativa tem como objetivo dar mais inteligência e autonomia a redes de abastecimento de água na Região Metropolitana de São Paulo. Isso alimenta a esperança de que, no futuro, sistemas inteligentes ajudem na gestão dos recursos do planeta.
A engenheira civil Cláudia Cristina dos Santos defendeu em sua tese de doutorado a construção de uma rede de conexões que permita a companhias de abastecimento de água otimizar suas operações e dar mais eficiência à distribuição. (Para conhecer o trabalho de Cláudia Cristina dos Santos, acesse teses.usp.br e digite o nome da pesquisadora)
Para isso, Cristina criou o que chamou de rede neural artificial (RNA) – estruturas ou sistemas computacionais que realizam o processamento de dados de maneira semelhante à do cérebro humano. “As redes neurais artificiais são modelos de processamentos matemáticos que tentam simular os sistemas naturais, utilizando-se de estruturas análogas às redes neurais biológicas (RNB)”, explica Cláudia, que é técnica em Ciência e Tecnologia, no Departamento de Sensoriamento Remoto do Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (Inpe). “Elas são baseadas na simulação computacional de aspectos da inteligência humana, levando em conta a capacidade continua do nosso cérebro de aprender e tomar decisões em conformidade com seu conhecimento acumulado.”
A doutora explica que “a RNA pode ser interpretada como um esquema de processamento que é capaz de armazenar experiências e disponibilizar esse conhecimento para aplicações no futuro, mas não necessariamente idênticas às utilizadas durante o aprendizado”. Essa parte cognitiva do sistema o torna pioneiro no uso de inteligência artificial para o controle de custos operacionais das companhias e de demanda por água a ser distribuída.
Na prática, a RNA ajuda as empresas distribuidoras de água a planejar sua atuação, minimizando custos e desperdício de recursos naturais e ajudando modelos de previsão meteorológica.
O trabalho permitiu que fosse feito um levantamento do consumo médio mensal na Região Metropolitana de São Paulo e mostrou que ele varia ao longo do ano, sendo maior no verão, com pico em março, e menor no inverno, com destaque para julho. Em geral, a tendência do consumo é diminuir a partir do mês de março e aumentar a partir de novembro. O mês de agosto tem um pico em relação aos meses de inverno, consequência do tempo seco que ocorre nesse período, que provoca um aumento no consumo. Durante a semana, o domingo é o dia de menor consumo, e a sexta-feira o de maior, e as quartas-feiras e os sábados são dias de consumo próximos da média.
De posse desses dados, governos e empresas podem desenvolver programas e projetos com vistas à redução de perdas financeiras e de água.
A rede criada por Cristina é mais um experimento da chamada biomimética, ramo da ciência que estuda a natureza com o objetivo central de encontrar “ideias” para o desenvolvimento de produtos e serviços. Acredita-se que sistemas tão complexos como os diversos biomas e a variedade da fauna e da flora existentes podem inspirar a criatividade e a inovação, já que existem há muito mais tempo que os seres humanos. Geralmente, esse recurso é utilizado pela indústria, que já desenvolveu carros inspirados em estrutura corporal de peixes, e turbinas eólicas em barbatanas de baleias.
PÁGINA22 abordou a biomimética em “O que a natureza faria”, quando trouxe exemplos bastante práticos de como a natureza tem influenciado o design humano em todas as áreas. A reportagem trazia a ideia de que a natureza é uma fonte segura e eficaz de inspiração para o redesenho do mundo criado pelo homem.
