A INTELIGÊNCIA ARTIFICIAL É BASE DE UM PROJETO PARA REDUZIR O TEMPO DE ESPERA DE AVIÕES ANTES DO POUSO

Um Projeto da Unidade Embrapii ICMC-USP está  usando a  inteligência artificial para tornar o tráfego aéreo mais eficiente. A solução desenvolvida em parceria com a empresa Atech, do grupo Embraer, busca reduzir o tempo de espera de aeronaves antes do pouso. A colaboração entre a universidade e a indústria, mediada pela Embrapii, pode transformar pesquisa de ponta em soluções para desafios estratégicos. Um avião que hoje precisa permanecer vários minutos sobrevoando a área de um aeroporto no Brasil à espera de autorização para pousar poderá, no futuro, chegar ao destino de forma mais rápida e eficiente. Pesquisadores da Unidade da Embrapii e do Instituto de Ciências Matemáticas e de Computação  da USP, em São Carlos (Embrapii-ICMC-USP-SC), estão desenvolvendo um sistema de inteligência artificial (IA) capaz de prever com maior precisão a trajetória das aeronaves e antecipar gargalos no tráfego aéreo.

A tecnologia, criada em parceria com a  Atech, empresa do grupo Embraer,  que desenvolve sistemas de gerenciamento do tráfego aéreo, busca reduzir atrasos, otimizar o uso do espaço aéreo e diminuir o consumo de combustível e as emissões de carbono.  Esses sistemas são utilizados pelo DECEA – Departamento de Controle do Espaço Aéreo, órgão da Força Aérea Brasileira e    por alguns países da América Latina, África e Ásia. A iniciativa surgiu após a unidade Embrapii do ICMC participar de uma edição do Embrapii Day, evento que conecta empresas interessadas em solucionar desafios tecnológicos a grupos de pesquisa de todo o país. Em fevereiro de 2025, o Instituto apresentou uma proposta para o desafio relacionado à gestão do fluxo de tráfego aéreo e foi selecionado pela Atech para desenvolver a solução.

Coordenado pelo professor e diretor do ICMC, André de Carvalho(direita),  o projeto reúne especialistas em inteligência artificial, aviação e ciência de dados de diferentes instituições. A equipe conta com pesquisadores  do Instituto Tecnológico de Aeronáutica (ITA) e da Universidade Estadual Paulista (Unesp), além de estudantes de graduação e pós-graduação. Segundo o diretor do ICMC, a experiência acumulada pelo instituto em projetos de IA aplicada foi um dos fatores que contribuíram para a escolha da proposta. “O ICMC já participou de projetos similares e é uma referência nesta área no Brasil. Isso pesou bastante na decisão. Para o projeto,  montamos uma equipe multidisciplinar, com especialistas em inteligência artificial e em aeronáutica, para olhar o problema sob diferentes perspectivas.”

Antes de cada voo, pilotos e companhias aéreas registram um documento chamado plano de voo, contendo a trajetória prevista da aeronave. No entanto, mudanças nas condições meteorológicas, congestionamentos em determinadas rotas ou restrições temporárias do espaço aéreo frequentemente obrigam os pilotos a realizar manobras circulares (loopings) no espaço aéreo do aeroporto até que seja possível realizar o pouso. De acordo com Paulo Rogério de Almeida Ribeiro(esquerda) pós-doutorando no ICMC-USP, quando isso acontece, atrasos podem se acumular ao longo da malha aérea, gerando filas de aeronaves em espera e aumentando o tempo de voo. “O piloto informa previamente quais pontos do espaço aéreo pretende percorrer. Mas, dependendo das condições meteorológicas ou de outros imprevistos, ele pode precisar alterar a rota. Isso acaba impactando os horários de chegada”, explica o pesquisador.

A proposta da equipe de pesquisadores do Embrapii ICMC é justamente aumentar a capacidade de previsão desses eventos. Para isso, eles estão desenvolvendo modelos de IA treinados com grandes volumes de dados históricos de voos e informações meteorológicas. Além de dados sobre posição e movimentação das aeronaves, os algoritmos consideram variáveis como direção dos ventos, temperatura, precipitação e características operacionais dos voos. Meses de alta demanda, como dezembro, tendem a apresentar padrões distintos de operação e ocupação do espaço aéreo. “Os modelos convencionais são baseados principalmente em equações matemáticas estáticas, que funcionam muito bem em situações normais, mas não conseguem capturar com a mesma precisão fatores que mudam constantemente durante a operação, como a questão meteorológica. A inteligência artificial permite incorporar essas informações e aprender padrões a partir dos dados”, destaca Paulo Rogério.

O projeto encontra-se na terceira de quatro etapas previstas. Após um período inicial dedicado à compreensão dos dados fornecidos pela empresa e à definição das variáveis mais relevantes para a modelagem, os pesquisadores estão agora treinando e avaliando os algoritmos. Segundo Paulo, um dos principais desafios do projeto está no volume de informações processadas pela equipe. “São dados de todos os voos que passam pelos aeroportos brasileiros. Além disso, trabalhamos com o que chamamos de alta resolução temporal, ou seja, recebemos uma quantidade muito grande de informações a cada segundo. Em apenas um dia, é possível acumular vários gigabytes de dados”, explica.  Os resultados obtidos até o momento já superam o desempenho dos modelos atualmente utilizados como referência. “A gente compara a previsão gerada pelo nosso sistema com a trajetória que realmente aconteceu e também com a previsão feita pelo modelo atual. Os resultados têm sido bastante positivos”, diz.

A expectativa é concluir o desenvolvimento da tecnologia até setembro deste ano. Na etapa final, a equipe entregará à Atech os modelos e os códigos necessários para integração da solução aos sistemas de gerenciamento de fluxo de tráfego aéreo da empresa. Para Juliana Barros Gonçalves(direita), gerente de programas da Atech responsável pela área de gestão de fluxo de tráfego aéreo, o ganho esperado está na capacidade de antecipar situações críticas antes que elas se transformem em gargalos operacionais. “A ideia é que a gente consiga prever esses gargalos com mais antecedência. Com isso, será possível tomar ações preventivas para evitar atrasos, reduzir tempos de espera e tornar o uso do espaço aéreo mais eficiente”, diz. Além dos benefícios operacionais, a expectativa é que a solução contribua para reduzir o consumo de combustível e as emissões de gases de efeito estufa, uma vez que aeronaves passarão menos tempo em espera antes de pousar. Com um DNA voltado à inovação, a Atech considera a colaboração com a unidade Embrapii ICMC estratégica para incorporar tecnologias emergentes aos sistemas de gerenciamento do tráfego aéreo. “A universidade contribui com conhecimento científico especializado, enquanto a indústria oferece a experiência operacional necessária para transformar pesquisa em aplicações concretas”, conclui Juliana.

Orçado em R$ 897.645,00 o projeto é financiado por meio do modelo de cofinanciamento da Embrapii, em que a empresa arca com uma parte. Segundo Alessandro Mota(esquerda), gestor da unidade Embrapii do instituto, o restante dos recursos é compartilhado entre a Embrapii e a unidade da empresa do ICMC-USP, que contribui com contrapartidas econômicas relacionadas à dedicação dos pesquisadores e à gestão administrativa do projeto. “Toda a estrutura de gestão do projeto, incluindo compras, pagamentos, controle financeiro e prestação de contas, integra a participação da universidade”, explica. Para Alessandro, o projeto demonstra a capacidade da pesquisa brasileira de responder a demandas estratégicas de setores altamente especializados. “Quando colocamos pesquisadores e empresas para discutir problemas reais, fica mais evidente a capacidade científica que existe no país. Esse projeto mostra que temos competência para desenvolver soluções de alto nível tecnológico para desafios complexos e de grande impacto”, afirma.

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