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set 13

Bactérias podem ajudar a resolver o engarrafamento!

Congestionamento, acidentes de carro, poluição, atrasos, perdas em produtividade. Esses são apenas alguns dos problemas causados pelo engarrafamento de carros que grandes cidades do Brasil e do mundo enfrentam. Esse enxame de carros também é agravado pela necessidade de muita gente ter que ir, ao mesmo tempo e na mesma hora, para uma mesma região.

Segundo a TomTom (uma empresa neerlandesa que fabrica sistemas de navegação para automóveis), no Brasil, a cidade do Rio de Janeiro é onde se perde mais tempo parado no trânsito, onde o motorista levaria, em média, 43 minutos a menos para percorrer o mesmo trajeto se o fluxo de carro estivesse normal. Isso, somado em um ano, chega a 164 horas! É a pior cidade de América do Sul nesse ranque. Em seguida, vem Salvador (152 h/ano), Recife (145 h/ano), Fortaleza (130 h/ano) e São Paulo (108 h/ano).

Achou muito? O Rio de Janeiro está apenas em 8º no ranking mundial. A cidade que ocupa o topo dessa lista é a Cidade do México, com estonteantes 59 minutos a mais por dia, somando 227 h/ano!! Quase nove dias e meio no engarrafamento!

 

Quando acontece um acidente em uma rodovia, não temos muito o que fazer. É necessário parar o carro, esperar que as pessoas envolvidas no acidente sejam atendidas e que os carros sejam removidos, para que o trânsito seja liberado. Mas e quando o congestionamento parece não ter causa nenhuma? Aquela impressão de que não tinha absolutamente nada na rodovia para atrapalhar o trânsito?

Uma das coisas que sempre penso quando estou esperando o sinal ficar verde no semáforo é o seguinte: “Se todo mundo acelerasse junto, de maneira quase que perfeitamente sincronizada assim que o sinal ficasse verde, todos andaríamos como um único bloco”. Acontece que sempre tem alguém que está distraído, seja com o celular ou com a paisagem, que acaba atrasando alguns segundos para acelerar. Isso faz com que o carro de trás também demore para começar a acelerar e, quando chega a minha vez, o sinal já está vermelho novamente.

Será que não poderíamos criar algo que resolvesse não apenas o problema do semáforo, mas também de todo o trânsito?

O problema do trânsito para outras espécies

A humanidade se inspirou diversas vezes nos animais para buscar soluções já prontas para os nossos anseios, e certamente deve haver algum exemplo que possa ser adaptado para o caos do trânsito. Aqui no blog, já mostramos que bactérias conseguem fazer quase tudo e, novamente, não será diferente! Esses fantásticos microrganismos já estão há muito mais tempo na Terra do que nós e já encontraram uma maneira de se deslocar em grandes números. Antes de mostrar as bactérias, vamos aos exemplos mais comuns.

Não vamos entrar em detalhes de como acontece a comunicação desses outros animais, porque daria para fazer uma série de posts apenas nesta temática. A breve explicação ficará apenas para as bactérias, nossas protegidas.

Quando atacamos um formigueiro, conseguimos ver o movimento muito coordenado.

 

Os grandes cardumes de peixe parecem um único ser, de tão sincronizado que é o movimento. E é justamente essa a estratégia para evitar a predação: parecer maior, ou não ser possível focar em apenas um indivíduo.

Para aves, temos essas belas imagens que parecem formar nuvens que têm vida própria.

 

E agora, finalmente, o exemplo mais sensacional de todos, na humilde opinião desse biólogo que vos escreve:

 

Esse primeiro vídeo mostra as bactérias (esses bastões sãos as bactérias!) se locomovendo e entrando no campo de visão da lente de aumento e da câmera, e depois fica parecendo um enxame de bactérias. Inclusive, esse é o nome dado para esse tipo de movimento. Em inglês, é swarming. Em tradução livre, seria algo parecido com um “enxameamento”.

 

Esse segundo vídeo mostra exatamente como poderíamos aproveitar os mínimos espaços para que carros se desloquem melhor.

Como essas bactérias conseguem tornar isso possível e resolver o problema do engarrafamento? Conversando! Ou melhor, sinalizando umas para as outras. Esse é um exemplo muito bonito do que os pesquisadores chamam de quorum sensing.

Todo mundo sinalizando

O quorum é a quantidade mínima para que alguma coisa aconteça. Temos um exemplo muito fácil de lembrar, que são as votações na câmara dos deputados e no senado. Quando não tem quorum, ou seja, número suficiente de deputados/senadores, não acontece votação.

Para as bactérias, funciona da seguinte maneira: Uma bactéria quase sempre está produzindo um sinalizador e liberando-o para o meio ambiente. Em uma analogia bem ruim, seria como se uma pessoa perfumada passasse por você. Ela passa, mas o cheiro se espalha no ar.

No caso das bactérias, essa molécula sinalizadora tem uma propriedade muito interessante. Essa molécula estimula a produção de mais moléculas sinalizadoras em outras bactérias vizinhas. Seria como se você sentisse o cheiro do perfume da pessoa e passasse a produzir e exalar o mesmo cheiro. Quanto maior o número de bactérias próximas, ou seja, quanto maior o quorum, maior a produção da molécula.

Bactérias fazem isso para buscar mais nutrientes. Imagine essa população enorme de bactérias parada em um único ponto. Os nutrientes se esgotariam rapidamente, e todas morreriam ou não iriam mais se multiplicar.

Além do mais, isso permite que as bactérias possam saber exatamente onde cada uma está e, ainda melhor, para onde cada uma deve ou não deve ir.

Então é só a gente inventar um jeito de captar o sinal cerebral de todas as pessoas e conseguir compartilhar essa informação com todo mundo. Assim, quando eu pensar em acelerar, a outra pessoa vai receber esse sinal e vai pensar nisso também, e a outra também, e a outra…

Calma, não precisa ser tão sofisticado assim. Aliás, o primeiro passo que temos que dar é nos livrar da intervenção de uma peça do carro que mais atrapalha no trânsito: o ser humano. Humanos dificilmente cooperam em grandes números, a não ser que tenham um bom motivo para isso – como, por exemplo, um grande líder, uma religião, ou mesmo dinheiro.

A era da informação

Que sinal então poderíamos utilizar, ao invés da super-molécula-ativadora-de-pensamentos? É aqui que entra a internet das coisas! Hoje, temos sinal de wi-fi e bluetooth para quase tudo. Desde relógios e tablets até plataformas de petróleo no meio do oceano.

Você já parou para pensar quanta informação é perdida ou não registrada por nossos carros populares? Qual a pressão do pneu do carro? Qual pneu está desgastando mais? Quantas vezes eu virei para a direita? Quantas vezes eu virei para a esquerda? Qual a minha aceleração? Qual o tempo gasto e qual a distância percorrida se eu frear a 60 km/h e quiser parar meu carro? E a 100 km/h? Qual a minha distância para o carro ao lado? E para o da frente? O de trás? E as estradas? Elas também não poderiam enviar algum tipo de sinal avisando sobre perigos, buracos e desvios? Ou, ainda melhor, enviar um sinal para todos os carros avisando que o sinal abriu? Aliás, pra quê sinal? Quando o carro sentir que tem uma pessoa ou algum outro objeto atravessando a rua, ele desvia, e o carro de trás recebe o sinal do carro da frente e também segue o mesmo trajeto.

É exatamente esse tipo de pesquisa que o grupo do Dr. Bouffanais, da Universidade de Tecnologia e Design de Singapura, está desenvolvendo. Os robôs em fase de teste conseguem perceber obstáculos e sinalizar uns para os outros. O estudo foi estimulado porque, em Singapura, cidade do Dr. Bouffanais, os motoristas gastam, em média, 126 horas por ano no trânsito, causando um prejuízo de aproximadamente S$ 1 bilhão – cerca de R$ 2,3 bilhões – em produtividade.

Vejam os robozinhos em ação:

Já imaginou estradas e carros se comunicando? Diminuiríamos muito o número de acidentes e congestionamento apenas nos livrando das decisões tomadas por humanos desatentos.

Novas tecnologias trazem novos problemas, além de questões nunca antes pensadas – não apenas para os cientistas, mas para toda a sociedade. Essa tecnologia de carros comunicantes e seguros trás um problema que a ciência não tem muito poder de decidir, pois ela é mais um problema econômico.

Consequências da nova tecnologia

O que as companhias de seguro achariam de um mundo sem acidentes? Muitas pessoas (me incluo nesse grupo) gostam de dirigir, de acelerar, fazer curvas com os carros. Será que todos aceitariam bem ficar sem dirigir? Para o segundo problema, seria relativamente fácil resolver. Poderíamos criar apenas algumas vias com o sistema, principalmente aquelas com problemas crônicos de engarrafamento. Ou o sistema seria ativado apenas quando houvesse muito trânsito, como, por exemplo, na hora do rush e no fim de semana prolongado em estradas que levam ao litoral. Mas e se o sistema falhar? E se um acidente for causado pelo carro autônomo? O proprietário seria o culpado? A empresa que vende o carro seria a culpada? Ou seria responsabilidade da empresa que tem o software de comunicação?

Elon Musk, o Homem de Ferro da vida real, já está produzindo carros com um sistema de piloto automático muito similar ao sugerido aqui e já teve que enfrentar esses problemas. Por enquanto, a culpa é sempre dos proprietários. Temos que pensar não apenas na solução do problema do trânsito, mas nos novos problemas que surgirão com esse tipo de solução.

 


Referências:

https://arxiv.org/abs/1409.7491

https://www.theguardian.com/technology/2017/apr/03/the-customer-is-always-wrong-tesla-lets-out-self-driving-car-data-when-it-suits

http://jb.asm.org/content/182/21/5990.short

http://www.rowland.harvard.edu/labs/bacteria/movies/showmovie.php?mov=An_E_coli_swarm

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2 comentários

  1. Jefferson

    Automatizando o trânsito, ou eliminando todo e qualquer tipo de ‘fator humano’ do tráfego (acidentes, desatenção, etc), ainda sobra uma variável que é inescapável na formação dos congestionamentos: a capacidade viária.

    Simplificando bastante, para ser didático, se de um bairro A para um bairro B de uma cidade tenho uma capacidade viária de 100 mil veículos por hora, por exemplo, o tráfego estará em operação de fluxo livre enquanto o fluxo de veículos for menor ou igual à essa capacidade. No momento que o 100.001º veículo adentra neste sistema de A para B, surge o fluxo forçado, o famoso congestionamento ‘anda e para’, o que não sai da 1ª marcha. É o que a engenharia de tráfego chama de saturação.

    Mais sobre capacidade/saturação, capítulo 4.4.4 desse link http://sites.poli.usp.br/d/ptr2377/Cap%C3%ADtulo4gx.pdf

    Felizmente, o urbanismo e a engenharia de transportes sugerem variadas soluções a curto, médio e longo prazo para a redução de congestionamentos. Infelizmente, a cultura rodoviarista está tão impregnada na cultura brasileira (e de outros países) que essas soluções passam batidas, ou são consideradas irrelevantes, ou ainda são consideradas “coisas de comunista” (ciclovias e corredores de ônibus em São Paulo viraram coisa de petralha bolivariano chavista na gestão Haddad – para meu alívio, esse tipo de alegação ‘ad stalinum’ acontece em vários países).

    Ao final, parte da ciência acaba se concentrando em soluções que são dignas de ficção científica. Nada contra, até tenho amigos que são entusiastas de inteligência artificial e rede interconectada, mas esta variável que apresentei, a capacidade viária, não me deixa crer nestes tipos de soluções. Ou melhor, tenho certeza que não são.

    1. Luiz Almeida

      Bom ponto levantado, Jefferson.
      Não sei se essa opção (a da IA) é a que a ciência se concentra, talvez por parecer ficção científica ela chame mais atenção. Eu acredito que diversas outras soluções já foram pensadas, testadas, aprovadas ou negadas.

      Nessa opção de resolver o trânsito por “swarming” eu pensei em um futuro que a tecnologia estaria tão avançada que nos comportaríamos como bactérias, ocupando até os milímetros de distância entre um carro e outro.

      Fiquei pensando bastante na história do bairro A para o bairro B. Na minha projeção da ideia o que acontece é um fluxo contínuo, portanto a via TODA estaria ocupada, até muito próximo do destino, digamos de A para B. Em algum momento os carros finalmente chegam ao ponto B, dando lugar para mais carros entrarem no início da via em A.

      Não sei se ficou claro, mas ainda levando em conta o seu exemplo, a via nunca chegaria a ter 100.001 carros, ela sempre teria no máximo 100.000 veículos. O engarrafamento poderia acontecer em A ou em B, na hora da entrada ou da saída, mas nunca no trajeto A→B.

      E por favor, pode entrar em detalhes se eu estiver falando muita bobagem! Eu penso como bactérias ^^

      Abraços e obrigado por acompanhar o blog!

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