IA nos transportes: Redefinir os sistemas de metro

Os sistemas de metrô são o coração do transporte público de uma cidade e transportam milhões de passageiros todos os dias. Cidades como Nova York e Tóquio recebem mais de 3 milhões e 6 milhões de passageiros diariamente. À medida que as cidades crescem, tornar os sistemas de metrô mais eficientes, seguros e agradáveis para os passageiros torna-se vital.

É aí que entra a Inteligência Artificial (IA), transformando tudo, desde a compra de passagens até a manutenção dos trens. Neste artigo, faremos um passeio por um sistema de metrô, vendo como a IA melhora cada etapa da jornada e as tecnologias de IA ocultas que mantêm tudo funcionando sem problemas.

Link to this sectionA IA no transporte público começa na cobrança de tarifas#

Normalmente, uma jornada no metrô começa ficando na fila, comprando uma passagem e passando pelas catracas. A IA agiliza isso ativamente, tornando o processo mais rápido e conveniente para os passageiros. Por exemplo, a tecnologia de reconhecimento facial pode ser usada em sistemas de bilhetagem de metrô. Em cidades movimentadas, os passageiros podem acessar serviços sem passagens físicas ou cartões inteligentes. Em vez disso, seus rostos são escaneados nos pontos de entrada, permitindo um acesso tranquilo. Em 2019, Pequim introduziu um sistema de reconhecimento facial para lidar com a superlotação e reduzir as longas filas durante os horários de pico.

Fig 1. Sistema de reconhecimento facial no metrô de Shenzhen, China.

Uma integração perfeita da IA facilita os deslocamentos diários e beneficia milhões de passageiros todos os dias. Os sistemas de bilhetagem baseados em IA não apenas melhoram a experiência do passageiro, mas também aumentam a segurança. Ao analisar dados faciais, o sistema garante que apenas passageiros autorizados entrem na estação. A IA pode verificar identidades rapidamente, impedir o acesso não autorizado e detectar ameaças potenciais. Ela pode acelerar o processo de entrada, aumentar a segurança e reduzir a evasão de tarifas.

Link to this sectionNavegando pelas linhas do metrô com a ajuda da IA#

Após entrar no metrô, encontrar o caminho pela estação pode ser confuso, especialmente durante os horários de pico. Os sistemas de navegação baseados em IA podem tornar o deslocamento pelo metrô mais fácil, oferecendo orientação em tempo real aos passageiros. Esses sistemas usam algoritmos de IA para analisar dados de fontes como GPS, sensores e câmeras para encontrar as melhores rotas e fornecer direções precisas e atualizadas. Os passageiros podem usar aplicativos móveis, semelhantes ao Google Maps, para receber direções passo a passo dentro da estação para localizar rapidamente plataformas, saídas e comodidades. A navegação baseada em IA pode economizar tempo e reduzir o estresse.

Além da navegação, os dados de câmeras e a visão computacional em um metrô podem ser usados para monitorar a densidade de pessoas em tempo real. Câmeras por toda a estação podem contar os passageiros em áreas específicas para identificar possíveis gargalos e pontos de superlotação. Esses insights ajudam as autoridades de trânsito a tomar medidas proativas, como ajustar a frequência dos trens ou enviar funcionários para gerenciar o fluxo de pessoas. Na verdade, a IA tem sido usada experimentalmente em Dubai para reduzir o congestionamento em 40% a 60% e reduzir os tempos de espera para 30 minutos durante horários de pico e eventos públicos.

Fig 2. Contagem de pessoas em um metrô usando detecção de objetos.

Link to this sectionEmbarcando e viajando no metrô habilitado para IA#

À medida que os passageiros embarcam no trem, a IA pode melhorar sua experiência de viagem de várias maneiras. Vamos entender algumas dessas aplicações:

• Suporte de acessibilidade: Técnicas de visão computacional, como detecção de objetos, podem identificar usuários de cadeira de rodas e direcioná-los para a seção mais acessível do trem. O processo de fechamento das portas também pode ser modificado para permitir que esses passageiros tenham tempo adicional para embarcar com segurança.
• Anúncios e propagandas personalizados: A IA pode ser usada para personalizar anúncios aos passageiros e propagandas com base em quem está no trem e em que horário.
• Verificação de trem vazio: Na última estação da rede de metrô, a visão computacional pode ser usada para realizar uma "verificação de trem vazio" para garantir que nenhum passageiro tenha ficado a bordo.
• Gestão de bagagens abandonadas: Se alguma bagagem for abandonada, a visão computacional pode detectá-la e exibir os itens nas telas da plataforma. Os passageiros podem então recuperar facilmente seus itens.

Os próprios trens de metrô também podem ser movidos a IA. Trens totalmente autônomos podem operar com segurança sem tripulação humana. Esses trens com IA usam algoritmos avançados para tomada de decisão em tempo real e sensores para detectar obstáculos e operar com segurança. Os trens de metrô guiados por IA reduzem os custos de pessoal, oferecem maior flexibilidade para transportar mais passageiros com melhor qualidade de serviço, podem ser mais consistentes em relação aos horários e otimizam a aceleração e a frenagem para reduzir o consumo de energia. Por exemplo, o Honolulu Rail Transit Project é o primeiro sistema totalmente autônomo nos EUA. Espera-se que o sistema reduza o congestionamento do tráfego e as emissões eliminando cerca de 40.000 viagens de carro por dia.

Fig 3. Um metrô sem motorista em Milão, Itália.

Link to this sectionUsando a IA para monitorar passageiros que saem da estação de metrô#

Monitorar quantas pessoas saem por diferentes estações também é essencial para gerenciar o fluxo do metrô com eficiência. Modelos de IA, como o Ultralytics YOLOv8, desempenham um papel fundamental nesse processo. O YOLOv8 também suporta rastreamento de objetos e pode ser usado para identificar e seguir vários objetos em tempo real, tornando-o perfeito para sistemas de metrô movimentados. Ao analisar feeds de vídeo de câmeras colocadas por todas as estações, o YOLOv8 pode contar os passageiros que saem, rastrear seus movimentos e detectar padrões de congestionamento.

Além dos portões de saída do metrô, a IA pode ser integrada em soluções de conectividade de última milha. Estações de compartilhamento de bicicletas, serviços de transporte por aplicativo e serviços de traslado habilitados por IA podem facilitar a saída dos passageiros da estação. Ao analisar dados em tempo real, a IA pode prever a demanda e quando esses serviços estarão disponíveis. Essa tecnologia também pode sugerir as melhores rotas e modos de transporte com base nas condições atuais de tráfego e nas preferências individuais. Como resultado, os passageiros podem acessar rapidamente as opções de transporte mais adequadas ao sair da estação, reduzindo os tempos de espera e tornando sua jornada mais conveniente.

Link to this sectionIA nos bastidores: Mantendo os trilhos do metrô#

Como passageiros, muitas vezes ignoramos os processos complexos que ocorrem por trás de nossas jornadas de metrô. A IA é crucial nos bastidores, especialmente na inspeção e manutenção dos trilhos. Sistemas como o Duos Technologies Railcar Inspection Portal (RIP) demonstram essa abordagem orientada por IA. Usando algoritmos de IA, o RIP captura e analisa imagens de 360 graus de cada vagão em segundos, mesmo a velocidades superiores a 200 km/h. Esses sistemas de IA baseados em borda (edge) detectam problemas e alertam o pessoal da ferrovia sobre problemas de manutenção em 60 segundos. O monitoramento constante torna possível identificar e resolver problemas potenciais rapidamente.

A gestão e otimização de energia são outras aplicações da IA em um metrô que não são comumente conhecidas. Por exemplo, o Metro de Madrid usa um sistema baseado em IA para reduzir os custos de energia com ventilação em 25% e reduzir as emissões de CO2 em 1.800 toneladas anualmente. Operando 891 ventiladores que consomem até 80 gigawatts-hora de energia por ano, o sistema usa um algoritmo de otimização inspirado no comportamento de busca de alimentos de colônias de abelhas. Esse algoritmo analisa vastas quantidades de dados, considerando fatores como temperatura do ar, arquitetura da estação, frequência dos trens, carga de passageiros e preços da eletricidade. Ele usa dados históricos e simulados para prever e alcançar o melhor equilíbrio para cada estação, melhorando com o tempo por meio do aprendizado de máquina.

Fig 4. Sistema de ventilação baseado em IA do Metro de Madrid.

Link to this sectionPrós e contras da IA no transporte público#

A integração da IA nos sistemas de metrô trouxe inúmeros benefícios. Por exemplo, ela melhora a eficiência ajudando os sistemas de metrô a cumprir os horários, reduzir atrasos e otimizar as operações para serviços mais suaves. A segurança também é aumentada por meio de monitoramento contínuo, e a manutenção preditiva ajuda a evitar acidentes e falhas.

No entanto, implementar IA em sistemas de metrô vem com desafios, tais como:

• Preocupações com a privacidade de dados: Coletar e usar dados dos passageiros levanta preocupações significativas de privacidade que devem ser cuidadosamente gerenciadas para proteger os direitos de privacidade individuais.
• Integração com infraestrutura existente: Integrar sistemas de IA à infraestrutura de metrô existente pode ser complexo e exigir modificações.
• Custos de implementação elevados: Os custos iniciais de implementação de tecnologia de IA podem ser altos, o que pode ser uma barreira para alguns sistemas de metrô.
• Necessidade de profissionais qualificados: Implementar e manter sistemas de IA com sucesso requer profissionais altamente qualificados, e esse pode ser um desafio de recursos.

Apesar desses desafios, os benefícios tornam a IA uma força transformadora nos modernos sistemas de transporte urbano, como os metrôs. O potencial para maior eficiência, segurança aprimorada e melhores experiências para os passageiros explica por que a comunidade de IA está trabalhando ativamente para superar esses obstáculos e realizar totalmente as vantagens que a IA oferece. Portanto, na próxima vez que você andar de metrô, fique atento às inovações de IA que fazem parte da sua jornada.

Link to this sectionO futuro da IA no transporte#

Desde a entrada na estação até a navegação, viagem e saída do metrô, a IA está transformando toda a jornada. Ela otimiza as operações, aumenta a segurança e proporciona uma experiência perfeita ao passageiro. Ao melhorar a manutenção dos trilhos e a gestão de energia, a IA garante sistemas de metrô eficientes e econômicos. Apesar de desafios como custos de implementação e preocupações com a privacidade de dados, os benefícios da IA em sistemas de transporte urbano, como os metrôs, são inegáveis. À medida que as cidades continuam a crescer, a IA desempenhará um papel cada vez mais vital em tornar as viagens de metrô mais inteligentes, seguras e eficientes.

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