Promovido pela agência espacial dos Estados Unidos, o Nasa International Space Apps Challenge é um dos maiores hackathons do mundo. Com a intenção de solucionar demandas reais da própria Nasa, o evento acontece em 150 países, dividindo-se em 23 desafios, aplicados inicialmente em etapas regionais envolvendo cada nação participante. Seis estudantes do Centro de Ciências Computacionais (C3) da FURG, conquistaram o primeiro lugar nesta etapa regional da competição, realizada nos dias 2, 3 e 4 de outubro em caráter virtual e remoto, devido à pandemia.

A equipe desenvolveu uma solução para o problema relacionado ao ciclo do sono dos astronautas em missão espacial por meio de ciência de dados e inteligência artificial. Denominada Leep, a tecnologia consiste em um assistente virtual que programa a agenda de sono do usuário de maneira personalizada, automatizada e inteligente, corrigindo seu ritmo circadiano. Agora, os estudantes passam a representar o Brasil na próxima etapa, competindo contra os destaques dos outros países envolvidos na disputa pela categoria.

A formação da equipe e o desenvolvimento do projeto

Composto por 23 desafios divididos entre sete categorias de interesse, durante a competição, o hackathon da Nasa disponibiliza dados abertos sobre problemáticas reais da agência que necessitam de resoluções viáveis e inteligentes. Nesta edição, as categorias foram nomeadas como: Observar, Informar, Sustentar, Criar, Enfrentar, Conectar e Invente seu próprio desafio. A equipe da FURG, Hypnos, composta pelos estudantes Carlos Alberto Nascimento; Prícilla Karen Suzano; Wanderson Paes; Willian Lemos; Thales Oliveira; e Luan Ralid escolheu o desafio nove, da categoria Sustentar, a qual visava o desenvolvimento de uma ferramenta de agendamento do sono de astronautas.

Segundo Carlos, a demanda envolvia envolvia desenvolver uma ferramenta operacional de programação de turnos de sono que fornecesse personalização autônoma de uma programação que envolvesse, também, exercícios e nutrição, para controlar a fadiga dos astronautas. “Ao longo do dia, o astronauta vê o nascer e o pôr do sol 15 a 16 vezes. Isso faz com que ele perca completamente a noção do tempo que está passando, sem saber se é manhã ou se é tarde, por exemplo”, completa.

Pensando nessas problemáticas, a equipe – composta por alunos do curso de Engenharia Computacional da FURG -, tinha o objetivo de desenvolver uma solução que pudesse auxiliar o astronauta a ter não apenas um sono melhor, mas otimizado para suas condições de trabalho.

Um assistente virtual responsivo

Para resolver o problema, a solução encontrada pela equipe foi a criação de um assistente virtual responsivo que de maneira inteligente organiza todas as atividades que possam prejudicar um sono de qualidade. “A cada coisa boa ou ruim que o astronauta faz provoca um reflexo em seu avatar virtual. Se o astronauta tem uma noite ruim de sono, o assistente identifica essa informação e reproduz em seu avatar virtual um rosto triste, por exemplo”, explica o acadêmico.

Ao interagir com a interface, o astronauta será capaz de descobrir o exato motivo que deu ao seu avatar o rosto triste. Caso tenha tido uma boa noite de sono, terá, do mesmo modo, a identificação da informação positiva pelo programa. O assistente virtual desenvolvido pela equipe também é capaz de monitorar a alimentação e os exercícios físicos. “Com essas três informações, ele consegue reproduzir cinco classes diferentes de sentimentos para mostrar ao astronauta o que de bom e ruim ele está fazendo durante sua escala”, afirma Carlos.

Para que fosse possível enviar esses dados biológicas para o assistente virtual, foi desenvolvido pela equipe uma solução tecnológica com base na ciência de dados com uso de inteligência artificial, viabilizando esse processo por meio de um headphone – um fone de ouvido com construção mais robusta, conectando as saídas de áudio por meio de uma haste flexível a ser apoiada na cabeça. O equipamento receberia uma adaptação ao adicionar-lhe eletrodos para a leitura dos sinais cerebrais do astronauta, feita em tempo real, para identificar em qual etapa do sono o usuário se encontra.

“Esse processo de leitura não é tão simples. Nós não queríamos que o profissional precisasse usar uma touca cheia de eletrodos para coletar esses sinais enquanto ele dorme, seria inviável. Então, nossa ideia foi passar para o headphone, que é um equipamento já utilizado por eles, pois serve como abafador para o ruído das maquinas”, observa Carlos.

As etapas do sono e como o projeto funciona

Dividido em três etapas, o ciclo do sono consiste em três fases: a primeira é quando a pessoa inicialmente fecha seus olhos antes do sono leve começar; a segunda é o sono leve em si e envolve a maior parte do ciclo; a terceira é o sono profundo, relacionado ao descanso. “Um ser humano médio precisa de cerca de 20% a 25% de sono profundo para que se sinta descansado. Se ele tiver menos do que isso, não importa quanto tempo tenha dormido, não há sensação de descanso”, elucida Carlos.

No momento em que o assistente virtual recebe esses dados, ele identifica a etapa de sono atual do astronauta. Se ele percebe que o usuário está saindo do estado de sono profundo precocemente, é emitido pelas saídas de som do headphone uma frequência sonora igual àquela emitida pelo cérebro enquanto em sono profundo. De acordo com o estudante, existem diversos estudos que comprovam que emitir uma frequência sonora específica estimula o seu cérebro a se manter naquela frequência de modo geral, sendo essa a premissa do projeto.

Após um grande foco na teoria, foi construído um pequeno protótipo para a apresentação. “A gente se reuniu duas semanas antes do evento começar, já tínhamos uma ideia do que iríamos fazer e, durante os finais de semana, nos reuníamos e ficávamos lendo e discutindo as notícias, artigos e materiais disponíveis sobre o processo de sono, dieta e exercícios físicos do astronauta”, relata Carlos sobre o processo de preparação para a competição.

A competição

Normalmente realizado de forma presencial, em 2020, devido ao isolamento social a competição precisou ser realizada a distância. Com mentores selecionados para cada região, seu papel consiste no auxílio aos competidores em quaisquer dúvidas que possam ter durante a formulação de seus projetos. “Fizemos um pequeno pitch, para passar como estava o andamento do trabalho, momento em que pudemos ter um feedback dos mentores a respeito da nossa solução”, complementa Carlos.

Segundo o estudante, a equipe só começou a produzir e desenvolver seu projeto, de fato, no fim de semana da realização do evento. “O processo inteiro aconteceu de forma remota, cada um em sua casa. O trabalho em equipe foi essencial para o desenvolvimento. Tudo isso foi fundamental para entregar uma solução inteligente e inovadora”, conclui.