Uno de los principales objetivos de NVIDIA como empresa global es hacer avanzar la tecnología en diversas industrias y escenarios futuros. Es por eso que, la empresa desarrolla acciones activas en asociación con universidades, laboratorios de investigación e industria, con el claro objetivo de brindar mejorías al mercado y al mundo. Este es justamente el caso del más reciente éxito entre la empresa, la Universidad Federal Fluminense (UFF) y la Universidad Federal de Rio Grande do Norte (UFRN). Esta asociación está en el proceso de desarrollo del F-Boat, un velero autónomo capaz de realizar el monitoreo ambiental en la superficie marina de Bahía de Guanabara, en Rio de Janeiro. Se escogieron diversas tecnologías de NVIDIA para atender a las necesidades de diferentes partes del proyecto, que unió un grupo de 20 investigadores y coordinadores, bajo el liderazgo de los profesores Esteban Clua y Daniel Nogueira ambos de la Universidad Federal Fluminense y Luiz Marcos Gonçalves de la Universidad Federal de Rio Grande do Norte.
La propuesta de la embarcación es navegar de forma completamente independiente, captar información ambiental del océano a través de sensores, lo que facilitará el trabajo de investigadores ambientales de todo el mundo y llevará seguridad, agilidad e incremento de la base de datos en relación con las condiciones ambientales de los sitios de estudio. El proyecto, que ya es funcional y está en constante actualización, pues desea agregar más funciones, está siendo entrenado con IA, desde hace dos meses, para una navegación completamente autónoma, identificación de obstáculos y otros objetos. El proyecto también tiene apoyo financiero de la Alcaldía de Niterói, pues su objetivo es usar el F-Boat muy pronto.
«La preocupación con el medio ambiente necesita actualmente de mucho énfasis. Es una agenda de la que depende literalmente nuestro futuro como especie. NVIDIA está muy orgullosa de las iniciativas que apoyan que involucran cuidados de este tipo”, afirma Marcio Aguiar, director de la división Enterprise de NVIDIA en América Latina. “Todavía hay mucho trabajo por adelante en cuanto a mejoras, pero ya podemos decir que se ha dado un gran paso hacia el cuidado del medio ambiente intensificado por el buen uso de la tecnología”, explica Clua.
El F-Boat funciona con energía eólica, solar e IA, más específicamente provista por la plataforma Jetson AGX Xavier de NVIDIA. Además, cuenta a bordo con distintas sondas y sensores (que pueden actualizarse para transportar más equipos en el futuro) que capturan información del índice de calidad del agua, como PH y oxigenación, y envía estos datos de forma remota al operador, en tiempo real, ayudándolo en la toma de decisiones de cuidado ambiental de la región analizada.
Para viajar solo, el velero requiere la presencia de diversos sensores de navegación, que capturan datos externos y los envían a la computadora con IA, que usa Jetson. Esta IA juzga las mejores acciones a tomar en términos de movimiento, evita obstáculos y sigue un camino específico dentro de los parámetros planeados. La embarcación también cuenta con un motor eléctrico, alimentado por energía solar, que se utiliza para momentos en donde el viento no es suficiente, demanda de maniobras más precisas o emergencias, cuando el viento por sí solo no es capaz de llevar la embarcación a un lugar seguro. Además, hay un control remoto que se puede activar en caso de emergencia, de forma que el F-Boat sea controlado por un operador externo, en los casos más extremos.
Todo el equipo de operaciones del F-Boat está ubicado en tierra y el barco es guiado, en la Bahía, mediante el mapeo de los puntos de interés señalados por el equipo a la IA. El barco, como nunca necesita detenerse, ayuda a los investigadores a tener una mayor cantidad de datos de los que tendrían si solo tuvieran un análisis de embarcaciones tripuladas. El proyecto intenta ser un gran laboratorio de investigación, sea ambiental o marítima, así como de IA. Para el futuro, los investigadores buscan instalar más equipos de análisis, como cámaras submarinas que puedan analizar la vida marina, por ejemplo.
Por ahora, el grupo de investigación sigue trabajando con distintas capacitaciones con el fin de que el barco sea más completo mientras esté en navegación, permitiéndole identificar cada vez más tipos de obstáculos diferentes, por ejemplo. Para ello, el proyecto pretende utilizar NVIDIA Omniverse Enterprise, con el fin de crear un gemelo digital tanto de la embarcación como de la Bahía y poder presentar a la IA varios obstáculos diferentes, que serían muy complejos de enseñar con solo datos del mundo real. “Esto ayudará a que el barco tenga contacto con situaciones que no son precisamente fáciles de simular, sobre todo sin dañar el F-Boat”, afirma Clua.
El trabajo de entrenamiento de la IA es extenso, ya que exige enseñarle al barco cómo funciona la física del mundo, las condiciones que involucran obstáculos y varias otras capas de aprendizaje que solo se pueden enseñar por ensayo y error, como lidiar con situaciones meteorológicas atípicas. Para ello, es necesario utilizar grandes módulos de datos, con refuerzos positivos de la IA, para que entienda los comportamientos adecuados y que pueda guiar a la embarcación.
Hasta ahora, han sido dos meses de entrenamiento intensivo de la IA del barco y el uso de DGX1 de NVIDIA nos ha posibilitado que el procesamiento de la información de entrenamiento fuese decenas de veces más rápido que en otras plataformas de procesamiento. En aproximadamente un año, los investigadores esperan poder acoplar al F-Boat un módulo de análisis de microplásticos, además de sensores que permitan analizar la legalidad de la pesca de otras embarcaciones, cámaras térmicas y nocturnas. El entrenamiento en visión por computadora, que se inicia ahora, permitirá verificar el análisis de los residuos y derrames de petróleo, por ejemplo, al permitir conocer de manera más evidente la trayectoria de estos contaminantes.
“Estamos entusiasmados con lo que se puede lograr con el F-Boat y sabemos que más proyectos de este tipo son el futuro de iniciativas que tienen como objetivo preservar, monitorear y mejorar el medio ambiente. NVIDIA se siente muy orgullosa de ser parte de este viaje”, concluye Aguiar.