Conteúdo originalmente publicado no Jornal da Unicamp
Créditos da matéria original: Autoria Helena Tallmann | Edição de Imagem Alex Calixto | Fotografia Lúcio Camargo

Equipe do Advanced Robotics Laboratory (AdRoLab) da Unicamp, em parceria com o Hub de Inteligência Artificial e Arquiteturas Cognitivas (H.IAAC), conquistou o primeiro lugar no PhyRC Challenge. Trata-se de uma competição internacional na área de robótica assistiva, que usa robôs para auxiliar pessoas com algum tipo de limitação em tarefas rotineiras.

Disputado por 56 universidades de 17 países, o Brasil foi o único país do Sul Global a participar da competição. Essa é a primeira vez que uma equipe da Unicamp concorre, estando ao lado de instituições de renome internacional, a exemplo da Universidade de Stanford, de Yale, de Cambridge, entre outras.

UM PRÊMIO, DOIS DESAFIOS

O PhyRC Challenge – organizado pelo EmPRISE Lab (laboratório da Universidade Cornell, Estado Unidos) e patrocinado pela empresa Kinova – teve duas etapas. A primeira consistiu em uma simulação virtual do processo de vestir um jaleco em um manequim usando apenas um manipulador robótico. Já a segunda propôs o desafio de vestir uma camisa em um manequim real durante a IEEE International Conference on Robotics and Automation 2025, o maior evento internacional na área de robótica, realizado em maio nos Estados Unidos.

“É um desafio grande, até para um ser humano é difícil [vestir uma camisa usando um braço só]. Essa parte física da inteligência artificial é complicada, porque a tecnologia ainda não está pronta para resolver esse tipo de situação”, afirmou Eric Rohmer, docente da Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação (Feec), pesquisador do H.IAAC e líder do AdRoLab.

O resultado foi uma surpresa para a equipe, que enfrentou dificuldades até encontrar uma abordagem promissora. Após explorarem as técnicas mais atuais de aprendizado de máquina (“machine learning”) sem sucesso, a solução foi apostar em uma proposta híbrida, por meio do Modelo de Mistura Gaussiana (MMG) – mesclando a robótica moderna baseada em inteligência artificial (IA) e a metodologia robótica anterior, baseada em modelos matemáticos.

O MODELO DE MISTURA GAUSSIANA EM AÇÃO

A diferença está no treinamento do robô para executar a tarefa. Enquanto a IA exige um grande volume de dados, por meio do MMG, bastaram cinco demonstrações para o robô ser capaz de realizar a ação. “Rodamos um algoritmo que vai lendo a posição do manipulador enquanto literalmente pegamos a camisa e fazemos o manipulador ir vestindo tudo. Jogamos essas demonstrações no MMG, que modela esses dados”, explicou Maria Fernanda Paulino Gomes, mestranda que teve a ideia de aplicar a técnica e baseará sua dissertação nela.

No momento de vestir a camisa, o modelo analisa a posição do robô e usa probabilidade para determinar qual o caminho com maior chance de acerto, usando dados de todas as trajetórias aprendidas. A solução inovadora foi o que garantiu a maior pontuação para a equipe brasileira, que, durante a competição, conseguiu vestir um braço e a cabeça do manequim.

A metodologia também permitiu replicar, nos Estados Unidos, as condições dos testes feitos com o manequim no Brasil, sem necessidade de muitas alterações. “Essa tecnologia é muito promissora para a robótica atual, é uma contribuição que se esperaria em um pós-doutorado”, ressaltou Rohmer.

Para Paula Dornhofer Paro Costa, docente da FEEC e coordenadora da linha de pesquisas em Arquiteturas Cognitivas do H.IAAC, a capacidade de improvisar soluções para os problemas foi um diferencial da equipe. O manequim usado nos testes, por exemplo, foi adaptado de um modelo para lojas de roupas. A participação na competição contou com o apoio da Pró-reitoria de Pesquisa. “Participar da conferência nos deu a oportunidade de acompanhar as tendências tecnológicas e entender para onde estão se direcionando”, ressaltou Costa.

Também fizeram parte da equipe vencedora Elton Cardoso do Nascimento, Ervin Bolivar Huayhua, Esther Luna Colombini e Leonardo Rocha Olivi (Universidade Federal de Juiz de Fora).

INTELIGÊNCIA ARTIFICIAL FÍSICA

A chamada “inteligência artificial física” integra a IA a robôs capazes de interagir com o mundo, usando sensores para fazer a leitura do ambiente. Esses robôs inteligentes são úteis no contexto de uma população mundial cada vez mais envelhecida e carente de cuidados. “Esse prêmio reconhece a expertise da Unicamp nessa área da robótica assistiva, que é importante e precisa de mais investimentos”, destacou Costa.

Segundo Rohmer, o desafio da competição se encaixa com algumas das pesquisas que o AdRoLab vem desenvolvendo: robótica assistiva voltada para mobilidade e manipulação, utilizando cadeira de rodas robotizada e exoesqueleto de membros inferiores. O resultado satisfatório com o Modelo de Mistura Gaussiana motivou o laboratório a explorar novas pesquisas com essa metodologia híbrida, abrindo um novo leque de estudos. “A IA é o futuro, mas ainda fazemos coisas com técnicas de robótica de 50, 60 anos atrás. Trabalhamos com o H.IAAC para fazer uma mudança suave dos paradigmas antigos para os mais recentes dentro da physical AI [IA física]”, defendeu Rohmer.

Ao ganhar a competição, o AdRoLab irá receber mais um manipulador da marca Kinova. “Continuaremos nessa direção para finalizar o desafio e apresentar uma possibilidade de vestir uma pessoa com deficiência, um idoso, a partir de um manipulador”, disse o pesquisador.

Um dos obstáculos a ser superado é a capacidade da máquina de identificar o estado da camisa – se está torta, amassada etc. – e fazer os ajustes necessários para vestir o manequim. Para isso, a equipe trabalha também com uma câmera que identifica a posição do corpo e da roupa. “Pintamos a camiseta [que era totalmente branca] para o robô conseguir detectá-la automaticamente. Isso não foi usado para a competição, mas no futuro iremos utilizar”, contou César Bastos da Silva, doutorando e membro da equipe vencedora.

A expectativa é integrar o manipulador aos demais robôs focados em mobilidade, colocando-o em cima da cadeira de rodas, por exemplo.

“Queremos que o cadeirante consiga se deslocar, mas também interagir com objetos do dia a dia. E, quando a pessoa não estiver na cadeira, podemos usá-la como um robô de serviço, que vai ajudá-la com tarefas como se vestir ou lavar a louça de forma automatizada, sem necessidade de supervisão ou ordem de um ser humano”, exemplificou Rohmer.

09 de maio de 2022  | por Redação WebContent

O pesquisador do CEPID BRAINN Eric Rohmer entrou na lista dos cientistas de Inteligência Artificial, área de Robótica, mais influentes do mundo, de acordo com o ranking AI 2000. O cientista, natural da França e trabalhando atualmente no Departamento de Engenharia de Computação e Automação Industrial da FEEC, Unicamp, aparece na 13ª colocação.

O AI 2000 é compilado pela Universidade de Tsinghua, na China – considerada em diversos rankings universitários e de produção acadêmica como a melhor do país – e lista os 2.000 principais pesquisadores de todo o mundo em áreas relacionadas à inteligência artificial entre os anos de 2020 e 2029. Utiliza como base as informações compiladas pelo sistema AMiner, criado e mantido pelo Departamento de Ciências da Computação e Tecnologia da Universidade, que atualmente processa dados de mais de 270 milhões de publicações e 133 milhões de perfis de pesquisadores, tendo recebido mais de 26 milhões de acessos únicos no ano passado.

Apenas os artigos científicos sobre inteligência artificial publicados em periódicos de alta relevância são consideradas na criação do ranking. Fatores como número de publicações de cada autor, total de citações, distribuição de ‘peso’ de acordo com o número de autores de um paper e a ordem em que os nomes dos pesquisadores aparecem nos créditos dos trabalhos são levados em consideração na elaboração da lista.

As listas de 2020 e 2021 da “AI 2000” foram reconhecidas oficialmente por Universidades e organizações de renome global, como a Universidade da Califórnia, Berkeley, Universidade Cornell, Universidade Duke, a Universidade Nacional de Singapura, dentre outras, como sendo de alta relevância na classificação de produção acadêmica.

Anualmente, o AI 2000 confere prêmios aos primeiros colocados em cada uma das 20 subcategorias do tema “Inteligência Artificial” analisadas, que incluem áreas de estudo como:

• Machine Learning,
• Visão computacional,
• Processamento de Linguagem,
• Data Mining,
• Segurança e Privacidade
• e demais tópicos de alto impacto no mundo da inteligência artificial.

Uma das categorias mais concorridas é a de ‘Robótica’, na qual o pesquisador do CEPID BRAINN surge este ano na 13ª colocação (na forma ‘clássica’ do ranking; dentro da subdivisão ‘rising stars‘, não considerada para premiações, Eric aparece na 8ª posição). De acordo com a classificação da AI 2000, Rohmer possui Índice H 15, tem 51 papers publicados sobre o tema e quase duas mil citações. Dentre os interesses do pesquisador, o ranking enumera “Robôs móveis“, “Eletroneuromiografia“, “Interações Humano-robô” e “Telerobótica“. Junto ao CEPID BRAINN, Rohmer realiza pesquisas sobre próteses eletrônicas, cadeiras de roda robóticas e demais temas relacionados à união entre inteligência artificial, robôs e novas tecnologias de acessibilidade.

“O ranking anual AI 2000 tem a intenção de celebrar as incríveis contribuições que gerações de pesquisadores deram aos campos da inteligência artificial, de acordo com os registros de publicações acadêmicas”.

Veja a lista completa do AI 2000 em robótica no link abaixo, assim como o perfil de Eric Rohmer no website do ranking.

01 de abril de 2019  | por Redação WebContent

• Robótica
• Automação
• Mecatrônica
• Inteligência autônoma
• Micro/nanotecnologias

O evento é organizado pelo IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers), a maior associação global de profissionais técnicos, sem fins lucrativos, com mais de 420 mil membros em 160 países. O IEEE é a autoridade global em áreas técnicas como engenharia da computação, tecnologia biomédica, telecomunicações, energia elétrica, eletrônicos aeroespaciais e de consumo, dentre outros assuntos.

Dada a relevância do evento, não é de se estranhar que os artigos publicados em seus resumos se tornem de alto impacto dentre a comunidade científica. A IROS está em 4º lugar no ranking de maiores “h5 Index” de todas as publicações na área de robótica – incluindo artigos de revistas e de conferências.

Em meio a tanto superlativos, é de se destacar que o artigo da IROS mais citado de todos os tempos é fruto dos trabalhos de um pesquisador do CEPID BRAINN.

O paper “V-REP: A versatile and scalable robot simulation framework“, de autoria de Eric Rohmer e colegas, foi publicado em 2013 nos anais do evento e, desde então, já recebeu 385 citações, trinta a mais que o segundo colocado. O artigo apresenta o “V-REP”, um framework de simulação robótica “versátil, escalonável e poderoso”, com a missão de tornar os modelos computacionais mais acessíveis e práticos de se trabalhar. O estudo foi desenvolvido em parte nos laboratórios da Universidade Estadual de Campinas, em projeto de pesquisa com financiamento da FAPESP.

Para mais informações sobre as pesquisas em automação do dr. Rohmer, confira os artigos abaixo já publicados no site do CEPID BRAINN:

13 de abril de 2017     Por Ricardo Schinaider – Redação WebContent

Controlar robôs utilizando cérebros de animais pode parecer ficção científica, mas era tema que interessava Nathalia Peixoto já na época da graduação.

Nathalia cursava Engenharia Elétrica, mas sua curiosidade e fascínio por outras áreas do conhecimento a levaram a explorar diversos laboratórios da Unicamp, onde estudava. Nos dias 27 a 29 de março, Nathalia voltou à Universidade para participar como palestrante convidada do IV Congresso do BRAINN. Em entrevista ao portal do CEPID, ela contou um pouco de sua trajetória e ressaltou o papel fundamental da interdisciplinaridade na carreira acadêmica.

INTERDISCIPLINARIDADE NO CENTRO DOS ESTUDOS

“Fiz iniciações científicas em Matemática, Biologia e até mesmo em Linguística”, recorda a cientista. “Eu me interessava por tudo. Pegava minha bicicleta e andava por todos os institutos. E acredito que essas experiências me deram uma visão diferente daquela que tem uma pessoa que, por exemplo, fez iniciação científica apenas em Engenharia Elétrica”.

Eu me interessava por tudo. Pegava minha bicicleta e andava por todos os institutos.

A pesquisadora Nathalia Peixoto, uma das cientistas convidadas do 4º BRAINN Congress

Dentre todas as áreas que conheceu e estudou, Nathalia escolheu a Engenharia Biomédica para fazer o Mestrado. A opção não veio apenas da vontade de unir cérebros e máquinas, mas também porque “conhecemos diversos problemas neurológicos, e achava que a Engenharia Elétrica poderia ajudar na solução de muitos deles”, relembra.

No projeto de Mestrado, a pesquisadora utilizou ferramentas de engenharia para estudar modelos de enxaqueca. Assim, a interdisciplinaridade que marcou sua graduação continuou acompanhando-a pela carreira, tanto no doutorado na USP como no pós-doutorado em Stanford, e hoje continua presente em seu laboratório de pesquisa na George Mason University, nos Estados Unidos. As linhas de pesquisa abordadas pelo laboratório são variadas, mas sempre buscam unir a engenharia elétrica com a neurociência.

“Desenvolvo projetos com meus alunos relacionados a cadeiras de rodas controladas por voz, medição de neurotransmissores no cérebro e estudo do vício: como se forma e se é possível livrar-se dele estimulando o cérebro eletricamente”, conta Nathalia.

TRAZENDO O ORGÂNICO PARA O MUNDO DOS ROBÔS

A ideia de controlar robôs usando cérebros – um conceito sempre presente na mente curiosa de Nathalia – é a base de um de seus mais interessantes projetos, que tem ganhado crescente notoriedade na mídia.

A cientista e seu grupo de estudos trabalham no desenvolvimento de robôs autônomos, com componentes biológicos e que possam ser utilizados em situações de alto risco para seres humanos – como, por exemplo, em acidentes que envolvem radioatividade, elementos químicos ou chances de explosão.

“Para desenvolver o modelo, o primeiro passo é extrair o cérebro de camundongos e colocá-lo em uma solução com temperatura adequada para mantê-lo ativo”, explica Nathalia. “Em seguida, colocamos parte do cérebro em uma espécie de chip de computador, onde conseguimos estimulá-lo e medir a resposta das células”.

O primeiro estímulo elétrico aplicado ao cérebro é ameno, e a reação dos neurônios é fraca. Já o segundo estímulo elétrico é extremamente forte. Alguns minutos após o estímulo forte, o estímulo fraco é aplicado novamente. Dessa vez, entretanto, a reação dos neurônios é bastante diferente.

Uma das vantagens dessa interface bioeletrônica é que o robô seria completamente autônomo, ou seja, não dependeria de internet ou de sistemas GPS para funcionar.

“A resposta é cerca de 10 vezes mais intensa quando comparada à do primeiro estímulo”, diz Nathalia. “Isso mostra que as células conseguem lembrar de um estímulo específico. Queremos provar que podemos usar essa capacidade do cérebro para fazê-lo reconhecer e lembrar de uma série de padrões e, eventualmente, utilizá-lo para controlar um robô. Uma das vantagens dessa interface bioeletrônica é que o robô seria completamente autônomo, ou seja, não dependeria de internet ou de sistemas GPS para funcionar”.

ESTUDOS PROMISSORES SOBRE O ALZHEIMER

As placas são formadas quando pedaços da proteína beta-amilóide se agrupam. Os pequenos agrupamentos podem bloquear a sinalização entre as células nas sinapses. Eles também podem ativar as células do sistema imunológico que causam inflamações e devoram células deficientes. Fonte: Alzheimer´s Association

A pesquisadora ressalta que, com apenas um camundongo, é possível obter 50 frações de cérebro e, consequentemente, controlar 50 diferentes robôs. Esse procedimento, que permite obter um grande número de amostras a partir de um único animal, é atraente também para pesquisas que buscam testar medicamentos contra doenças neurológicas e neurodegenerativas. O próprio grupo de Nathalia já utilizou esta abordagem para avaliar, por exemplo, os efeitos protetores do turmérico na Doença de Alzheimer.

O experimento consistiu em adicionar placas de proteína beta-amilóide (características na Doença de Alzheimer) na solução contendo parte do cérebro de um camundongo. Em algumas soluções, o turmérico também foi acrescentado. O resultado mostrou que as células cerebrais das soluções contendo turmérico demoraram mais para sofrer os efeitos neurodegenerativos das placas beta-amilóides do que os controles. As possíveis implicações dessa descoberta são enormes, inclusive para pacientes da doença, e continuam a ser exploradas pelo grupo.

NOVAS PESQUISAS, NOVAS PARCERIAS

Para o futuro, a pesquisadora pretende continuar unindo engenharia com neurociência para o desenvolvimento de novos robôs e para o estudo de doenças neurológicas. Além disso, deseja também iniciar colaborações com o BRAINN. Para Nathalia, o CEPID possui o ambiente interdisciplinar ideal para o desenvolvimento de projetos nessas áreas.

“Aqui vemos físicos conversando com neurocientistas, neurocientistas conversando com engenheiros, engenheiros conversando com médicos e assim por diante”, detalha a cientista.

“Por isso, acredito que o BRAINN ofereça esta oportunidade para a interdisciplinaridade que hoje é crítica para se fazer pesquisa”, conclui Nathalia.