Pesquisadores chineses estão conduzindo testes com drones subaquáticos baseados na movimentação das arraias-manta, com foco em missões no Mar da China Meridional. O objetivo é aplicar conceitos de biomimética para aumentar a eficiência energética e a coordenação de veículos submersos operando em grupo.
O projeto é desenvolvido por cientistas da Universidade Politécnica do Noroeste e do Instituto Ningbo de Engenharia e Tecnologia de Materiais, ambos na China. A pesquisa visa desenvolver enxames de drones capazes de replicar o comportamento coletivo desses animais marinhos, com foco na propulsão e na formação coordenada de grupos.
As arraias-manta foram escolhidas como modelo devido às características físicas que facilitam sua locomoção na água. O estudo analisa a forma como esses animais nadam em grupo, utilizando suas nadadeiras largas e corpos hidrodinâmicos para se moverem com economia de energia. A partir de simulações com base em fotografias reais, os pesquisadores testaram diferentes formações de nado coletivo com três drones-modelo, inspirados em três arraias.
“A natureza pode oferecer soluções eficientes para problemas de engenharia”, afirmou Pengcheng Gao, principal autor do estudo. “O formato e o desempenho das arraias-manta são de grande valor para a biomimética.”
O experimento considerou três arranjos principais: uma formação em linha reta (chamada de tandem linear), uma formação triangular em V e uma formação triangular invertida. Os resultados mostraram que a configuração em linha proporciona benefícios específicos ao drone posicionado no centro do grupo. Esse veículo recebe um impulso adicional da água deslocada pelo drone que o precede, o que resulta em maior eficiência de propulsão. No entanto, os pesquisadores observaram que as formações triangulares, embora menos eficientes em termos energéticos, continuam sendo amplamente utilizadas pelas arraias na natureza.
“A formação em tandem e a triangular são as mais observadas nas arraias durante a natação em grupo”, disse Gao. “Essas observações indicam que três indivíduos formam uma unidade básica de nado coletivo.”
O estudo reconhece que a escolha de formação pelos animais pode não se basear apenas na eficiência hidrodinâmica. Fatores como comunicação, orientação e coesão social podem desempenhar papéis relevantes na organização dos grupos. Embora o foco do experimento tenha sido a interação entre três indivíduos, os pesquisadores destacam que as arraias podem formar desde pares até grandes agregações com milhares de exemplares.
A pesquisa propõe que a análise do comportamento de pequenos grupos é um passo preliminar para o desenvolvimento de sistemas mais complexos, compostos por grandes enxames de drones operando com base em inteligência coletiva. Para isso, os cientistas preveem a necessidade de incorporar variáveis adicionais nos testes futuros, como diferentes espaçamentos entre os drones, velocidades variadas e novas formações.
Além disso, o estudo indica a importância de empregar algoritmos de aprendizado profundo para controle autônomo dos drones subaquáticos. A proposta inclui desenvolver sistemas nos quais cada veículo do grupo ajuste seus parâmetros de navegação com base em dados em tempo real, garantindo a coesão e a eficiência da formação.
O artigo foi publicado pela revista científica Physics of Fluids, que se dedica à divulgação de pesquisas originais nas áreas de dinâmica de fluidos, incluindo estudos teóricos, computacionais e experimentais. A publicação ressalta o interesse crescente por tecnologias baseadas na observação de fenômenos naturais, especialmente em contextos estratégicos como os das operações no Mar da China Meridional.
O uso de drones subaquáticos em ambientes estratégicos como esse envolve tanto aplicações civis quanto militares. O desenvolvimento de sistemas autônomos mais eficientes pode beneficiar atividades como exploração científica, monitoramento ambiental, mapeamento do fundo do mar e operações de vigilância.
Embora o estudo se concentre em aspectos técnicos e comportamentais, seu contexto geopolítico também é relevante. O Mar da China Meridional é uma área de disputa territorial e de interesse estratégico para diversas nações, e o aprimoramento de tecnologias subaquáticas pode influenciar o equilíbrio regional.
Os próximos passos da pesquisa incluem expandir os testes para grupos maiores de drones e simular diferentes condições ambientais, como correntes marinhas, obstáculos físicos e interações com outras espécies marinhas. A expectativa é de que os avanços na modelagem e controle coletivo permitam o desenvolvimento de sistemas capazes de operar de forma autônoma e adaptável em diferentes contextos operacionais.
Com o apoio de instituições científicas chinesas, o projeto segue como parte de uma agenda mais ampla de inovação tecnológica baseada na observação e replicação de padrões encontrados na natureza. A pesquisa reafirma o papel da biomimética como ferramenta para o desenvolvimento de soluções aplicadas à engenharia robótica e à navegação subaquática.
