Projeto com IA da Embrapii ICMC-USP mira redução de esperas no tráfego aéreo

Pesquisadores da Unidade Embrapii ICMC-USP-SC, instalada no Instituto de Ciências Matemáticas e de Computação (ICMC) da USP, em São Carlos, estão trabalhando em um sistema de inteligência artificial para tornar o tráfego aéreo mais eficiente. Criada em parceria com a Atech, empresa do grupo Embraer especializada em sistemas de gerenciamento do tráfego aéreo, a solução busca prever com mais precisão a trajetória das aeronaves e antecipar gargalos antes do pouso.

A iniciativa começou após a participação da unidade Embrapii do ICMC em uma edição do Embrapii Day, evento que aproxima empresas com desafios tecnológicos de grupos de pesquisa de diferentes regiões do país. Em fevereiro de 2025, o Instituto apresentou uma proposta para o desafio ligado à gestão do fluxo de tráfego aéreo e foi selecionado pela Atech para conduzir o desenvolvimento.

Coordenado pelo professor André de Carvalho, o projeto reúne especialistas em inteligência artificial, aviação e ciência de dados. A equipe inclui pesquisadores do ICMC, 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 do instituto em projetos de IA aplicada foi um dos fatores considerados na seleção 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”, afirma Carvalho.

Antes de cada decolagem, pilotos e companhias aéreas registram o plano de voo, documento que indica a trajetória prevista da aeronave. Durante a operação, porém, fatores como mudanças climáticas, congestionamento em rotas ou restrições temporárias no espaço aéreo podem obrigar aeronaves a permanecer em espera na região do aeroporto até receber autorização para pousar.

De acordo com Paulo Rogerio de Almeida Ribeiro, pós-doutorando no ICMC-USP, essas alterações podem gerar atrasos em cadeia na malha aérea. “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 é ampliar a capacidade de prever esse tipo de ocorrência. Para isso, os modelos de IA estão sendo treinados com grandes volumes de dados históricos de voos e informações meteorológicas. Os algoritmos analisam dados de posição e movimentação das aeronaves, além de variáveis como direção dos ventos, temperatura, precipitação e características operacionais dos voos. Períodos de maior demanda, como dezembro, também tendem a apresentar padrões específicos 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.

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Atualmente, o projeto está na terceira de quatro etapas previstas. Após a fase inicial de compreensão dos dados fornecidos pela empresa e definição das variáveis mais relevantes, os pesquisadores passaram ao treinamento e à avaliação dos algoritmos.

Um dos principais desafios, segundo Paulo, está no volume de informações analisadas. “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 primeiros resultados, de acordo com o pós-doutorando, já superam o desempenho dos modelos usados atualmente 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 previsão é concluir o desenvolvimento da tecnologia até setembro deste ano. Na última etapa, a equipe entregará à Atech os modelos e os códigos necessários para integrar a solução aos sistemas de gerenciamento de fluxo de tráfego aéreo da empresa.

Para Juliana Barros Gonçalves, gerente de programas da Atech responsável pela área de gestão de fluxo de tráfego aéreo, o principal ganho está na possibilidade de identificar 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 da otimização operacional, a expectativa é que a solução ajude a reduzir o consumo de combustível e as emissões de gases de efeito estufa, já que as aeronaves poderão passar menos tempo em espera antes do pouso.

Orçado em R$ 897.645,00, o projeto é financiado pelo modelo de cofinanciamento da Embrapii, no qual a empresa parceira arca com uma parte dos recursos. Segundo Alessandro Mota, gestor da unidade Embrapii do instituto, o restante é compartilhado entre a Embrapii e a unidade do ICMC-USP, que contribui com contrapartidas econômicas ligadas à dedicação dos pesquisadores e à gestão administrativa.

“Toda a estrutura de gestão do projeto, incluindo compras, pagamentos, controle financeiro e prestação de contas, integra a participação da universidade”, explica Alessandro.

Para ele, a iniciativa demonstra a capacidade da pesquisa brasileira de atender 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.

A Atech avalia que a colaboração com a unidade Embrapii ICMC é estratégica para levar 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 Gonçalves.

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