A ferramenta de IA para deteção de fissuras que ajuda os engenheiros a trabalhar de forma mais inteligente

No geral, as fissuras nunca ficam mais pequenas. Pense no vidro, por exemplo. Depois de detetar uma fissura, não deverá utilizá-lo mais porque é apenas uma questão de tempo até partir. Felizmente, isto não acontece com todos os materiais ligeiramente fraturados e, na maior parte dos casos, uma deteção atempada pode impedir que uma pequena fissura se torne num problema grave.

O betão é um excelente exemplo disso. É incrivelmente forte e resistente, e é por isso que o utilizamos em edifícios, estradas e pontes. Mas depois de cerca de 50 anos, começa a mostrar os primeiros sinais de deterioração, pelo que os engenheiros civis são rapidamente mobilizados para inspecionar estruturas, verificar se existem fissuras e fazer recomendações importantes sobre o próximo passo. Este é um trabalho essencial, especialmente no que toca a sistemas complexos de autoestradas. Utilizadas por centenas de milhares de condutores, ou mesmo milhões, todas as semanas, estas estradas também incluem um grande número de pontes, túneis e outras estruturas de betão.

No Japão, uma dessas redes é operada pela Nippon Expressway Company (NEXCO), com números pouco abaixo dos 10 000 quilómetros de estrada, 16 700 pontes de betão e 1680 túneis. Cerca de metade destas estruturas têm mais de 30 anos, muitas das quais datam da década de 1960. Isso é muito betão. Especialmente quando temos em conta que cada centímetro tem de ser seguro e adequado à sua finalidade.

Tradicionalmente, um pequeno exército de engenheiros e especialistas intrépidos teria realizado o trabalho de inspeção na sua totalidade, observando de perto as fissuras, a descoloração e a fragmentação do betão (onde o betão se desprendeu da estrutura). Não se trata apenas de andar por aí com uma lupa e a bater no betão para verificar a inclinação, mas sim de escalar pontes em andaimes, utilizar plataformas elevadas e até veículos com braços extensíveis, que os ajudam a chegar a pontos difíceis. É um negócio necessário, mas dispendioso, mesmo antes de se realizar qualquer análise ou reparação adicional.

Com redes rodoviárias em constante expansão e dificuldades previstas no recrutamento de engenheiros no futuro, o Instituto de Investigação da NEXCO precisava de explorar formas novas e eficientes de enfrentar este desafio interminável. Ao fazê-lo, descobriram o Inspection EYE for Infrastructure, um serviço baseado em imagens que utiliza aprendizagem profunda para detetar defeitos.

As imagens de inspeção são captadas pela primeira vez com uma câmara Canon EOS DSLR de alta resolução, que assenta num suporte panorâmico motorizado, com "panning" e inclinação automáticos para registar um local a partir de todos os ângulos. Estas imagens são depois unidas para criar uma única versão de alta definição para análise por parte da inteligência artificial. Este modelo de IA é treinado utilizando dados da Tosetsu Civil Engineering Consultant Inc., uma empresa pioneira na inspeção de infraestruturas baseada em imagens, e aprendeu a detetar fissuras a um nível comparável ao de engenheiros de inspeção altamente qualificados, mesmo identificando fissuras na superfície da parede sem detetar erroneamente sujidade ou juntas.

Num exercício de comparação, um engenheiro civil que recebeu as mesmas imagens que o Inspection EYE for Infrastructure demorou 720 minutos a identificar cerca de 500 fissuras e, em seguida, a preparar os dados de inspeção correspondentes. Com a ajuda da nossa ferramenta de IA, o mesmo engenheiro demorou apenas 90 minutos para concluir a mesma tarefa. Observou-se também que o sistema oferecia não só precisão, mas consistência nos resultados, algo que tem potencial para ser um pouco variável durante a análise humana. No entanto, os engenheiros qualificados avaliam sempre os resultados finais e, se necessário, todas as edições são introduzidas novamente no modelo de AI, para que possa continuar a aprender e a melhorar.

Ao trabalhar com a Nippon Expressways, "a deteção automatizada de defeitos usando IA é apenas uma parte do processo de inspeção", explica Masakazu Honda, chefe da divisão de promoção e gestão da manutenção, do departamento de desenvolvimento de infraestruturas da NEXCO RI. "Um engenheiro terá que fazer a avaliação final", no entanto, os nossos testes comprovaram que o Inspection EYE for Infrastructure demonstra um nível extremamente alto de precisão de deteção, com uma exatidão de 99,5%. "Enquanto alguns sistemas de IA detetam fissuras individuais de forma fragmentada, o sistema de IA da Canon oferece um nível de precisão que se aproxima das verificações visuais dos engenheiros de inspeção, como a deteção de fissuras sucessivas como uma única fissura", acrescenta o Sr. Honda.

Esta nova tecnologia não só reduz o tempo e o custo das inspeções, como o Sr. Honda também prevê enormes benefícios para a formação dos engenheiros, uma vez que liberta o tempo destes e lhes permite realizar mais visitas aos locais, o que é importante para desenvolver as competências essenciais de observação e compreensão dos diferentes tipos de danos estruturais. "Para amadurecerem como engenheiros, eles precisam de ver o terreno com os seus próprios olhos", diz ele. "Mesmo com [a IA a proporcionar] maior comodidade, continua a ser fundamental desenvolver a capacidade de avaliação através de observações no terreno."

Desta forma, os "olhos" extra fornecidos pela Canon não só são uma ferramenta importante para nos manter seguros, como também estão a apoiar o desenvolvimento de carreiras numa área extremamente especializada, que é essencial para a segurança dos viajantes, mas também para as economias que dependem de sistemas rodoviários com uma boa manutenção, tanto para os passageiros como para o transporte de mercadorias.

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