Além de Drones e IA: Repensando o Futuro da Deminagem Humanitária

Eu tenho trabalhado com drones desde 2014, mas o início da guerra na Ucrânia marcou um ponto de inflexão em minha carreira. Desde 2022, meu foco mudou para explorar como os drones podem ser usados para automatizar a deminagem humanitária – quais capacidades eles precisam e como a tecnologia pode tornar esses esforços mais seguros e eficientes. Como parte desse trabalho, sigo de perto o Centro Internacional de Deminagem Humanitária de Genebra (GICHD), participo de seus eventos e me engajo regularmente com seus especialistas.

Considerando soluções baseadas em drones combinadas com IA, elas são realmente úteis apenas na etapa de levantamento não técnico (NTS) do processo de deminagem humanitária. Isso significa que os drones escaneiam grandes áreas e coletam dados. Em seguida, um modelo de aprendizado de máquina analisa esses dados para sinalizar regiões que podem conter minas. Não os locais exatos das minas.

A levantamento técnico (TS), que confirma e mapeia áreas contaminadas, ainda depende de pessoal com detectores de metal, cães treinados e máquinas de deminagem mecânicas. Eles entram na área minada para localizar com precisão os locais dos perigos.

O processo continua sendo longo, arriscado e caro:

• Em 2023, houve 15 vítimas entre os deminadores em três países
• À taxa atual, remover todas as munições explosivas abandonadas (ERW) levará mais de 100 anos
• O custo de remover uma única mina terrestre é 50 a 100 vezes o custo de produzi-la

As minas continuam a ser uma ameaça para os civis – houve pelo menos 5.757 vítimas de minas/ERW em 2023.

Neste post, explico por que as soluções baseadas em drones atuais não funcionam para a levantamento técnico (a etapa mais cara e demorada no momento) e compartilho o que considero a melhor maneira de resolver isso.

Detectar minas sob solo ou vegetação é quase impossível

Drones com câmeras ópticas ou térmicas padrão geralmente capturam imagens de um único ângulo descendente. Essa abordagem funciona bem para detectar anomalias em nível de superfície, mas falha em detectar minas enterradas ou escondidas. Por esse motivo, os drones são usados principalmente para levantamentos não técnicos na deminagem humanitária.

Uma das soluções de linha de frente – Safe Pro AI – relata que tem apenas uma taxa de detecção de 5 por cento em regiões com árvores e arbustos.

Embora seja menos relevante para Ucrânia, onde a maioria das minas está espalhada no chão, em vez de enterrada, a situação é muito diferente (por exemplo) para Camboja:

• 4-6 milhões de minas terrestres permanecem dos conflitos nos anos 70-90
• 64.000+ vítimas desde 1979, com crianças como principais vítimas

Minas de não metal e metal antigo são mais difíceis de detectar, mesmo na superfície

As minas de não metal representam uma porção significativa das minas terrestres em zonas de conflito atuais e passadas. Elas são projetadas intencionalmente para bypassar a detecção por detectores de metal convencionais.

Visualmente, as minas não metálicas são difíceis de detectar. Elas não brilham, não se destacam em imagens ou não aparecem bem em câmeras térmicas. Detectores de metal e magnetômetros ou as perdem ou disparam muitos alarmes falsos.

Portanto, as ferramentas de detecção baseadas em drones atuais frequentemente perdem as minas não metálicas por completo.

Quando se trata de minas de metal antigo, a corrosão muda como elas aparecem e se comportam, então elas se misturam com o solo e respondem mal às ferramentas de detecção.

E porque essas minas são mais difíceis de detectar, elas levam muito mais tempo para serem encontradas e removidas, ou permanecem escondidas e colocam em risco tanto os deminadores quanto os civis.

Dependência do clima e do dia

Se estamos falando de drones com câmeras RGB e multiespectrais, eles exigem luz do dia. Em áreas nubladas, de baixa luminosidade ou sombreadas (florestas, ruínas), a qualidade da imagem e a detecção de objetos diminuem muito.

A detecção térmica, por sua vez, funciona melhor ao amanhecer ou ao entardecer, quando o solo e a mina diferem em temperatura. Durante o meio-dia, o sol aquece tudo igualmente, reduzindo o contraste.

Enquanto a chuva e o solo úmido embaçam os detalhes da superfície, alteram a cor do solo e a temperatura, e podem esconder a perturbação do solo ou anomalias térmicas. A neve apenas cobre os marcadores visuais e equaliza a temperatura da superfície, tornando as minas indetectáveis.

Voar drones apenas em certos horários consideravelmente desacelera até mesmo a etapa de NTS da deminagem, especialmente em áreas com clima imprevisível.

A tecnologia é muito cara

Em 7 países afetados, a área de contaminação por minas antipessoais é estimada em mais de 100 km².

De acordo com testes na Ucrânia, a deminagem com a nova tecnologia pode cortar os custos de $3.000 a $5.000 para $600 a $800 por hectare, o que ainda é $70.000 por quilômetro quadrado. E em algumas áreas, pode exceder o preço da terra em si.

A principal razão para os altos custos é o grande número de alarmes falsos tratados como ameaças reais. Em média, uma equipe limpa mais de 50 minas suspeitas para encontrar apenas uma mina terrestre real.

A maioria das áreas fortemente contaminadas está em países em desenvolvimento. Eles não podem pagar a deminagem sem financiamento de organizações internacionais ou governos.

Os custos também são altos demais para as empresas entrarem. Uma vez que a deminagem se torne barata o suficiente, as empresas podem alugar terras contaminadas com minas sob a condição de que as limparão. Em troca, elas receberiam o uso a longo prazo por um preço simbólico e alguns incentivos fiscais.

Uma solução?

Com minha equipe, exploramos métodos que coletam mais dados, podem ver através da folhagem e do solo e ainda mantêm uma resolução suficiente.

Um exemplo de direção promissora de desenvolvimento é um projeto de pesquisadores da Universidade de Oviedo. Eles estão testando um sistema de radar de abertura sintética de penetração no solo (GPR-SAR) baseado em matriz montado em uma aeronave não tripulada (UAV).

Sua validação em voo em cenários realistas provou que a tecnologia resolve os seguintes problemas:

1) O radar localiza o local da mina com precisão, deixando apenas o desarmamento ou destruição para ser feito manualmente.

Com o uso de todos os possíveis caminhos de radar (configuração fully multistatic), eles obtiveram imagens de alta resolução onde os alvos enterrados apareceram mais brilhantes e claros. E foram capazes de detectar com precisão alvos desafiadores, como pequenos objetos não metálicos e enterrados rasos, como minas antipessoais de plástico, placas de pressão de madeira e tubos de PVC.

2) A solução pode funcionar dia ou noite, em condições climáticas variadas e até mesmo com vegetação moderada.

Como funciona:

• Envia pulsos de radar para o solo.
• Detecta reflexos de mudanças subsuperficiais (por exemplo, plástico, metal, vazios).
• Cria imagens subsuperficiais 3D com precisão centimétrica, combinando sinais de radar de múltiplos pares transmissor-receptor (Tx-Rx) e posições de voo.

A solução ainda tem suas limitações, mas com base em meu histórico, é a direção mais relevante de pesquisa e desenvolvimento no momento.

Uma das principais forças do GPR é a quantidade de dados que pode coletar. Mais dados significam que os pesquisadores podem melhorar a precisão na etapa de reconhecimento/classificação com IA. Isso leva a um trabalho de levantamento e limpeza mais eficiente e reduz os custos gerais em 50% ou mais.