SCMP – A China está a utilizar inteligência artificial na operação da sua rede ferroviária de alta velocidade de 45.000 km (28.000 milhas) , com a tecnologia a atingir vários marcos, de acordo com engenheiros envolvidos no projeto.
Um sistema de IA em Pequim está processando grandes quantidades de dados em tempo real de todo o país e pode alertar as equipes de manutenção sobre situações anormais em 40 minutos, com uma precisão de até 95%, disseram eles em um artigo revisado por pares.
“Isso ajuda as equipes locais a realizar reinspeções e reparos o mais rápido possível”, escreveu Niu Daoan, engenheiro sênior do centro de inspeção de infraestrutura do China State Railway Group, no artigo publicado pela revista acadêmica China Railway.
No ano passado, nenhuma das linhas ferroviárias de alta velocidade operacionais da China recebeu um único aviso que exigia redução de velocidade devido a grandes problemas de irregularidade na via, enquanto o número de pequenas falhas na via diminuiu 80% em comparação com o ano anterior.
De acordo com o artigo, a amplitude do movimento ferroviário causado por ventos fortes também diminuiu – mesmo em pontes enormes que atravessam vales – com a aplicação da tecnologia de IA.
A inteligência da máquina pode prever e emitir avisos antes que surjam problemas, permitindo uma manutenção precisa e oportuna que mantém a infraestrutura das linhas ferroviárias de alta velocidade em melhores condições do que quando foi construída, de acordo com os investigadores.
Niu e a sua equipa afirmaram que a quantidade significativa de dados gerados pelos sensores incorporados na infraestrutura ferroviária de alta velocidade estava “forçando a China a adotar novas tecnologias, como big data e inteligência artificial”.
A adoção destas tecnologias permitiu “avaliações mais precisas e oportunas e avaliações científicas do estado dos serviços de infra-estrutura”, afirmaram.
De acordo com o jornal, após anos de esforço, os cientistas e engenheiros ferroviários chineses “resolveram desafios” na percepção abrangente de riscos, avaliação de equipamentos e previsões precisas de tendências em engenharia, fornecimento de energia e telecomunicações.
O resultado foi “apoio científico para alcançar a prevenção proativa da segurança e a manutenção precisa da infraestrutura para ferrovias de alta velocidade”, disseram os engenheiros.
Antes do início da construção da primeira linha ferroviária de alta velocidade da China, há 15 anos, os críticos argumentavam que a manutenção se tornaria um fardo insuportável à medida que os fios e os carris envelhecessem inevitavelmente.
Como a China construiu a maior rede ferroviária de alta velocidade do mundo
No final do ano passado, a rede ultrapassou a extensão do equador, representando um desafio de engenharia e tecnológico para manter a sua operação segura.
Em todo o Pacífico, a envelhecida rede ferroviária dos EUA enfrenta o mesmo problema, com a falta de manutenção a conduzir a incidentes de segurança frequentes. Nos últimos 50 anos, o número médio de descarrilamentos ultrapassou os 2.800 por ano, atingindo um pico de quase 10.000 em 1978.
A ferrovia de alta velocidade da China é a mais rápida do mundo, operando a 350 km/h (217 mph), com planos de aumentar no próximo ano para 400 km/h (249 mph). Espera-se que a rede continue a sua rápida expansão até ligar todas as cidades com populações superiores a 500.000 habitantes.
Mas a equipa de Niu identificou um problema iminente para a rede ferroviária, na combinação do aumento dos rendimentos, do declínio da taxa de natalidade e do envelhecimento geral da população – o número de trabalhadores de manutenção diminuirá gradualmente em comparação com os níveis atuais.
Os engenheiros afirmaram que o surgimento da IA como uma oportunidade para a gestão da saúde ferroviária de alta velocidade foi reconhecido há mais de uma década, em países como a Alemanha e a Suíça.
Ambos os países europeus propuseram planos para melhorar a manutenção ferroviária utilizando inteligência mecânica, mas as suas redes ferroviárias eram pequenas em comparação com as da China, destacou a equipa.
Para satisfazer a necessidade de dados extensivos do mundo real para treinar o sistema de IA, os cientistas e engenheiros ferroviários chineses recolheram e organizaram quase 200 terabytes de dados brutos para IA – mais de 10 vezes o volume total de dados da Biblioteca do Congresso dos EUA.
Os dados vêm de diversas fontes e formatos, incluindo valores de formas de onda dinâmicas capturadas por sensores de roda, registros de movimentos da carroceria do trem, vibrações ferroviárias e registros meteorológicos.
Segundo o artigo, flutuações nas amplitudes das correntes da rede elétrica – e até mesmo registros de monitoramento do espectro eletromagnético – têm sido usadas para treinar o sistema.
A vantagem da IA reside na sua capacidade de analisar diversos dados, identificar potenciais pistas relacionadas com problemas e descobrir ligações anteriormente desconhecidas em conjuntos de dados aparentemente caóticos. Isso permite identificação e previsão de falhas mais precisas.
A equipe de Niu disse que a tecnologia melhorou a eficiência da análise de novos dados em 85%. Anteriormente, a sede da gestão de manutenção em Pequim conseguia emitir avisos a nível nacional uma vez por semana. Relatórios regulares agora são emitidos diariamente.
De acordo com o jornal, o China State Railway Group implementou um protocolo de gestão de dados em 2022, impondo inúmeras restrições ao armazenamento de dados, utilização e outros privilégios para garantir que o sistema permaneça sob controlo.
Os algoritmos de IA passaram por uma rigorosa revisão humana para garantir sua segurança antes de serem incluídos na caixa de ferramentas, disseram os engenheiros.
Embora o fosso tecnológico de IA entre a China e os EUA pareça estar a aumentar, alguns observadores sugerem que está na verdade a diminuir e que pode haver avanços chineses em certas áreas críticas utilizando modelos mais pequenos e especializados.
As sanções do governo dos EUA estão a impedir a China de aceder aos chips de IA mais avançados, atrasando o desenvolvimento de grandes modelos – como o Sora da OpenAI e as suas simulações realistas do mundo físico.
Mas os carros autónomos equipados com sensores lidar de alto desempenho estão a tornar-se cada vez mais acessíveis e populares na China, onde a IA também assumiu a liderança nos sistemas de previsão meteorológica.
Os terminais portuários automatizados melhoraram significativamente a eficiência logística e as redes elétricas inteligentes de ultra-alta tensão estão a enviar energia eólica e solar do deserto de Gobi para regiões distantes em todo o país.
Um cientista que trabalha em pesquisa aplicada em IA em Pequim, que pediu para não ser identificado, disse que o surgimento de grandes modelos como ChatGPT e Sora foi “uma surpresa agradável”.
“Se os EUA conseguirem traduzir esta tecnologia em produtividade tangível, terão potencial para manter a sua posição de liderança no mundo. Caso contrário, a liderança será uma ilusão.”