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Por que a Inteligência de Enxame Importa para Espaçonaves Autônomas
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Até recentemente, o método dominante para fabricar uma máquina em movimento, seja uma aeronave, uma espaçonave ou um submarino, era projetá‑la ao lado de sistemas mecânicos bem estabelecidos. Mais recentemente, surgiu a ideia de “biónica”, onde designs artificiais imitam os biológicos, especialmente em características como morfologia e locomoção. Isso pode assumir a forma de imitar libélulas para criar micro‑drones, mãos humanas para robôs ou construir veículos subaquáticos com forma de criaturas marinhas.
Essa abordagem ajuda a aproveitar os bilhões de anos de processo evolutivo que otimizaram formas e estruturas para condições específicas, geralmente com forte tendência à eficiência energética e resiliência que projetos artificiais têm dificuldade em igualar.
Um novo artigo científico busca avançar ainda mais essa ideia, escrito por pesquisadores da Universidade de Pequim e da Academia Chinesa de Sistema e Inovação Aeroespacial. O estudo argumenta que um novo conceito chamado Inteligência Biónica Extensiva (EBI) poderia capacitar sistemas artificiais ao transplantar mecanismos evolutivos refinados ao longo de bilhões de anos, especialmente para aplicações aeroespaciais.
Foi publicado no Chinese Journal of Aeronautics1 sob o título “Reflexões sobre inteligência biónica extensiva no campo aeroespacial”.
Biónica vs Biónica Extensiva
Um motivo pelo qual sistemas complexos estão lentamente tomando cada vez mais inspiração dos sistemas biológicos é que, à medida que sua complexidade aumenta, seu design enfrenta os mesmos problemas que organismos biológicos:
- Uma malha complexa de diferentes componentes precisa trabalhar em conjunto de forma suave.
- Condições e ambientes mutáveis exigem adaptação rápida.
- “Emergência macroscópica de nível cruzado de funções sofisticadas ausentes em componentes individuais, evoluindo ordenadamente dentro de ambientes dinâmicos.”
É por isso que o conceito de biónica surgiu:
“Biónica é tomar um organismo específico como objeto e imitar suas características distintivas, para alcançar alta consistência entre sistemas artificiais e organismos naturais em atributos físicos, características de movimento e cenários de aplicação. A busca pela semelhança máxima entre o objeto artificial e o organismo natural está na ideia fundamental da biónica.”
Isso pode gerar designs muito interessantes semelhantes a animais, como, por exemplo, o design semelhante a uma manta de um drone subaquático da Northrop Grumman (NOC ) (siga o link para nosso relatório sobre essa empresa).
No entanto, essa abordagem também é limitada, pois pode apenas imitar organismos da vida real. Não pode iterar muito sobre um design e, em última análise, será limitada pelo design que fez sentido para estruturas biológicas frágeis, e não pelo que poderia ser designs inspirados na vida, considerando as vantagens dos materiais artificiais.
É por isso que a nova abordagem de “biónica extensiva” está sendo considerada. Ela não apenas imita o resultado final (organismos vivos), mas também os processos que os criaram, o que pode ou não gerar resultados semelhantes quando aplicados a sistemas artificiais.
“A biónica extensiva rompe com a mentalidade estereotipada de ‘correspondência um‑para‑um’ (por exemplo, projetar peixes robóticos apenas imitando criaturas nadadoras ou drones copiando animais voadores). Ela explora vários padrões biológicos na natureza, incluindo padrões morfológicos, estruturais, comportamentais, de raciocínio, organizacionais e de enxame, e então abstrai metodologias universais aplicadas a sistemas artificiais.”
Aplicando Biónica Extensiva
No geral, a Inteligência Biónica Extensiva (EBI) busca integrar muitos campos científicos em uma nova escola de engenharia e design:
- Evolução biológica (o surgimento da inteligência na natureza),
- As bases materiais e os mecanismos de processamento de informação da neurociência (a base neural da inteligência)
- Ciência cognitiva (as manifestações fundamentais da inteligência),
- Psicologia (as manifestações avançadas da inteligência) integra teorias multidisciplinares para formar uma estrutura teórica e tecnológica para a ciência inteligente.
Espera‑se que isso seja especialmente relevante para sistemas bio‑inspirados e inteligência de enxame, particularmente o desenvolvimento futuro de espaçonaves e sistemas aeroespaciais autônomos e inteligentes.
“Organismos mais complexos também fornecem paradigmas valiosos. Por exemplo, a rede neural distribuída e a cognição flexível dos polvos demonstram inteligência descentralizada e capacidades adaptativas de resolução de problemas, oferecendo novas percepções para projetar sistemas não tripulados altamente autônomos.”
EBI também pode trazer o valor adicional de integrar mais de um design de uma vez, tornando‑a mais capaz de criar um “ecossistema” de drones ou robôs do que a imitação um‑para‑um da biónica clássica.
Facilitará a integração interdisciplinar de múltiplos sistemas e objetivos, afastando‑se da abordagem biónica mais simples anterior que até agora produziu apenas resultados mistos ao colocar ferramentas funcionais em campo.
“A tecnologia EBI rompe o fenômeno de isolamento de espécie nos processos de aprendizagem biológica, abandonando abordagens simplistas e cruas de ‘imitar peixes subaquáticos’, ‘replicar pássaros em voo’ e ‘imitando lobos em terra’.”
Os pesquisadores apresentam uma série de exemplos onde essa abordagem poderia ser bem‑sucedida, incluindo para inteligência de enxame:
- Comportamento de voo em bandos de aves para coordenação de múltiplos UAVs (amplo escopo de imitação).
- Algoritmo de escola de peixes para otimizar o controle de formações de satélites (transcendência de limites de espécie).
- Sistema de enxame não tripulado para exploração (capacitação de integração interdisciplinar).
- Imitar os princípios dos sistemas neurais humanos para simular agentes cognitivos semelhantes a humanos com capacidades de pensamento e aprendizado (focando no conceito de inteligência).
Inteligência Biónica Extensiva para Aeroespacial
EBI para Percepção Ambiental
Organismos biológicos utilizam visão de polarização para navegação, evasão de predadores, caça e comunicação. Eles também criaram muitas formas de visão e sentidos que podem ser aplicados a designs artificiais:
- O Laboratório de Pesquisa da Força Aérea dos EUA aplicou sistemas de olho composto a mísseis ar‑ar de curto alcance, permitindo bloqueio rápido de alvos pelos buscadores.
- O sistema de olho composto curvo CurvACE foi implantado em drones para odometria de curta distância, rastreamento de alvos e experimentos de estabilização visual.
- Detecção espacial de raios‑X de campo amplo através da tecnologia de foco de olho de lagosta desenvolvida pelos Observatórios Astronômicos Nacionais da Academia Chinesa de Ciências (NAOC).
- Imitar, com uma rede neural artificial, sequências de picos assíncronos de animais para relatar mudanças de luz ao cérebro, ajudando na captura de dinâmicas de alta velocidade.
EBI para Computação Integrada
Pesquisa da Universidade Tsinghua usou redes convolucionais baseadas em matriz de memristor para alcançar duas ordens de magnitude de maior eficiência energética que as Unidades de Processamento Gráfico (GPUs) ao processar Redes Neurais Convolucionais (CNNs).
De forma semelhante, a computação neuromórfica como o chip Darwin III da Universidade Zhejiang pode suportar mais de 2 milhões de neurônios e 100 milhões de sinapses em um único chip, aproximando‑se do número de neurônios em animais simples.
Essa imitação da neurobiologia animal pode chegar ao nível de transistor, com transistores neuromórficos de nanofios de silício que imitam a plasticidade neuronal através de filmes de silicato sol‑gel dopados com íons.
EBI para Tomada de Decisão Individual
Em geral, a tomada de decisão autônoma está sujeita a restrições de computação, armazenamento e recursos mais do que à inteligência centralizada que pode acessar supercomputadores ou computação em nuvem.
EBI pode usar algoritmos genéticos, otimização por enxame de partículas, otimizador de lobo cinzento e algoritmos de enxame de peixes artificiais para decidir movimentos, direções, ações, etc., de robôs e drones.
Isso se alinha à transição de ativos aeroespaciais controlados centralmente para sistemas autônomos que precisam tomar decisões úteis com energia, largura de banda, capacidade de computação e supervisão humana limitadas.
Um modelo de dopamina bio‑inspirado para tomada de decisão autônoma em robôs poderia até ser desenvolvido, onde a dopamina regula motivação e recompensa, como nos cérebros humanos.
EBI para Controle Cooperativo
A chamada “inteligência de enxame” depende do surgimento de comportamento grupal inteligente e complexo e da coordenação, apesar da inteligência limitada dos componentes individuais. Escolas de peixes, bandos de aves e enxames de abelhas exibem essa capacidade.
Tal controle cooperativo bio‑inspirado que carece de nós centrais fixos pode permitir que enxames de espaçonaves operem sem topologias rígidas de comunicação, aumentando a resiliência a cenários inesperados, como a ausência ou falha de indivíduos.
EBI para Teoria de Jogos Adversária
Como uma aplicação de enxames artificiais e biónica está em telecomunicações e defesa, a capacidade de atacar ou resistir a ataques é importante.
Isso torna comportamentos grupais biológicos como matilhas de lobos caçando cooperativamente ou escolas de peixes evadindo cercos especialmente interessantes. Também pode promover a eficiência do grupo ao custo individual de componentes de um enxame, como sacrificar um evasor para garantir a fuga dos demais, semelhante a um predador forte caçando indivíduos mais fracos dentro do grupo de presas.
EBI, IA & Tecnologias Espaciais
Tornando Tecnologias Espaciais Adaptáveis
O rápido desenvolvimento da inteligência artificial torna a inteligência biónica extensiva ainda mais importante para aplicações aeroespaciais. A importância crescente das tecnologias espaciais, graças aos lançadores reutilizáveis, também torna crucial aumentar a autonomia das espaçonaves.
“As quatro capacidades‑chave de ‘acesso ao espaço, utilização do espaço, desenvolvimento do espaço e exploração do espaço’ impõem demandas maiores a novos sistemas aeroespaciais, incluindo sistemas de transporte espacial, infraestrutura espacial, manufatura espacial, sistemas de exploração de espaço profundo e sistemas de desenvolvimento.”
Idealmente, tais sistemas aeroespaciais de IA bio‑inspirada integrariam várias habilidades:
- Um sistema integrado de percepção, memória, raciocínio e tomada de decisão usando EBI.
- A inteligência de enxame cria comportamentos globais complexos a partir de regras locais simples e os mantém estáveis e previsíveis.
- Reestruturação dinâmica da conectividade neuronal para adaptar‑se a novos cenários e além dos limites dos conjuntos de dados de treinamento iniciais.
Acelerando o Desenvolvimento da EBI
Os pesquisadores argumentam que, para acelerar o desenvolvimento e a adoção da Inteligência Biónica Extensiva, alguns passos precisam ser tomados.
O primeiro é a criação de um banco de dados completo de bio‑inteligência. Será essencial processar e categorizar grandes volumes de dados de observação biológica, refinando progressivamente os bancos de dados de bio‑inteligência. Dessa forma, padronizar dados biológicos heterogêneos garantirá sua usabilidade para modelagem computacional e design de protótipos físicos.
Uma vez que esse banco de dados abrangente de inteligência biológica seja criado, será possível selecionar rapidamente os alvos de imitação mais alinhados às tarefas a partir dele. Isso ainda precisará corresponder aos objetivos humanos, o que pode não ser simples.
“A principal dificuldade técnica é estabelecer mecanismos de mapeamento precisos que alinhem vantagens biológicas complexas com tarefas de engenharia específicas da missão, evitando simplificações excessivas ou perda da essência funcional.”
Então, mecanismos evolutivos rápidos precisarão ser estabelecidos para alcançar treinamento ágil para novos ambientes e problemas. Também será necessário integrar tecnologias de percepção e controle biónicas extensivas.
Uma vez que todas essas etapas tenham sido concluídas, o campo da EBI deverá ser capaz de contribuir para a exploração autônoma de espaço profundo, coordenação multi‑robô extraterrestre e sistemas de satélites definidos por software, impulsionando melhorias saltitantes na inteligência de sistemas não tripulados aeroespaciais.
Investindo em Inteligência Não Tripulada
Kratos Defense & Security Solutions
KTOS Gráfico de preços
Iniciada com foco em infraestrutura e redes de telecomunicações de defesa, a Kratos realizou, desde 2004, uma série de aquisições de empresas eletrônicas e de defesa de pequeno ou médio porte.
Isso a levou a se tornar um fornecedor importante de soluções de telecomunicações aeroespaciais.
Fonte: Kratos Space
A Kratos também está se expandindo rapidamente nos segmentos de drones e mísseis, especialmente na categoria de munição “barata e suficientemente boa”, importante à medida que a produção de sistemas de armas caros, tanto em papéis de ataque quanto de defesa, tem dificuldade em acompanhar o consumo em conflitos como Ucrânia e Irã.
Como tal, a Kratos fornece motores de mísseis subsônicos e supersônicos como os turbojatos da série GEK e os motores de foguete sólido Zeus.
Ela também produz o XQ‑58 Valkyrie Uncrewed Tactical Aircraft (UTA) bem como alvos aéreos de drone para testar armas.
No solo, está criando caminhões controlados remotamente e autônomos e sistemas logísticos terrestres, lasers de alta energia, plataformas móveis leves e blindadas contra interferência eletromagnética sistemas C5ISR (Comando, Controle, Comunicações, Computadores, Ciber, Inteligência, Vigilância e Reconhecimento), e o Sistema de Arma Sentinel, um sistema de míssil balístico intercontinental (ICBM) terrestre em desenvolvimento
Empresas como a Kratos são pequenas o suficiente para permanecer ágeis, mas grandes o bastante para ter a capacidade de implantar novos conceitos como a Inteligência Biónica Extensiva em seus drones autônomos e outras armas. Como tal, provavelmente será capaz de capitalizar os avanços paralelos em IA de borda, fusão de sensores, coordenação descentralizada e planejamento de missões multi‑agente.
(Você também pode ler nosso relatório completo de investimento sobre a Kratos para mais informações)
Últimas Notícias e Desenvolvimentos das Ações da Kratos Defense & Security Solutions (KTOS)
Estudo Referenciado
1. Junzhi Yu, et al. Reflexões sobre inteligência biónica extensiva no campo aeroespacial. Chinese Journal of Aeronautics. 13 março de 2026, 104161. https://doi.org/10.1016/j.cja.2026.104161
