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 na 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, eu 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 atualmente úteis apenas na etapa de levantamento não técnico (NTS) do processo de deminagem humanitária. Isso significa que os drones varrem 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 determinar os locais exatos dos perigos.

O processo continua sendo longo, arriscado e caro:

• Em 2023, houve 15 vítimas entre desminadores em três países
• À velocidade atual, remover todos os 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 também continuam a ser uma ameaça para os civis – houve pelo menos 5.757 vítimas de minas/ERW em 2023.

Neste post, eu 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 eu vejo como 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 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 não metálicas e minas metálicas antigas são mais difíceis de detectar, mesmo na superfície

As minas não metálicas apresentam uma porção significativa das minas terrestres em zonas de conflito atuais e anteriores. 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, se destacam em imagens ou aparecem bem em câmeras térmicas. Detectores de metal e magnetômetros either perdem-nas ou disparam muitos alarmes falsos.

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

Quando se trata de minas metálicas antigas, a corrosão muda como elas parecem e se comportam, então elas se misturam com o solo e respondem mal às ferramentas de detecção. As minas deformadas são ainda mais difíceis de identificar em imagens.

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

Dependência do clima e do dia

Se estamos falando de drones com câmeras RGB e multiespectrais, eles requerem luz do dia. Em áreas nubladas, de baixa luminosidade ou sombreadas (florestas, ruínas), a qualidade da imagem e a detecção de objetos caem 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 anomalias térmicas ou perturbações do solo. A neve apenas cobre os marcadores visuais e equaliza a temperatura da superfície, tornando as minas indetectáveis.

Voar drones apenas em certos horários desacelera consideravelmente 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 alcança mais de 100 km².

De acordo com testes na Ucrânia, a deminagem com a nova tecnologia pode cortar os custos de $3000-5000 para $600-800 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.

As áreas mais contaminadas estão em países em desenvolvimento. Eles não podem se dar ao luxo de realizar a deminagem sem financiamento de organizações internacionais ou governos.

Os custos também são altos demais para as empresas ingressarem. Uma vez que a deminagem se torne barata o suficiente, as empresas podem arrendar terras contaminadas com minas sob a condição de que as limparão. Em troca, elas receberiam uso de 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 vegetação e do solo e ainda mantêm resolução suficiente.

Um exemplo de uma 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) montado em uma aeronave não tripulada (UAV).

A 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 desarme ou destruição para ser feito manualmente.

Com o uso de todos os caminhos de radar possíveis (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 objetos anti-pessoais não metálicos pequenos, placas de pressão de madeira e tubos de PVC enterrados superficialmente.

2) A solução pode funcionar dia ou noite, em variados climas, 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).
• Constroi 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 conhecimento, é a direção mais relevante de pesquisa e desenvolvimento no momento.

Uma das principais forças do GPR é a quantidade de dados que ele 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.