O princípio que governa tudo, desde o lançamento de foguetes até as taxas de juros
p Loop de controle de feedback automático.
p O primeiro voo de teste bem-sucedido do veículo de lançamento SpaceX Falcon Heavy na manhã de quarta-feira foi um feito tecnológico incrível - e um teatro fantástico. p O Falcon Heavy é o segundo foguete mais poderoso já lançado, logo atrás dos foguetes Saturno V que enviaram humanos para a lua, e é o foguete mais poderoso atualmente em operação. Também é notável que este foguete foi projetado e lançado por uma empresa privada - a SpaceX de Elon Musk. Embora a NASA tenha um veículo de lançamento semelhante em desenvolvimento, algumas estimativas de seus custos de lançamento são mais de dez vezes os do Falcon Heavy.
p Algumas dessas economias de custo estão ligadas a um dos elementos mais visualmente espetaculares do vôo de teste:o pouso vertical simultâneo dos dois propulsores laterais.
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p A prática padrão tem sido lançar esses boosters no oceano, mas a SpaceX pousa com segurança esses boosters e pode reutilizá-los em voos subsequentes. O princípio subjacente que torna o pouso possível é o "controle de feedback" ou, na verdade, controle de feedback automático.
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O controle de feedback está em toda parte
p O controle de feedback é comum e difundido. Na verdade, tão comum e difundido que freqüentemente passa despercebido. Contudo, esta "tecnologia oculta" impulsiona mais, se não todos, de nossa tecnologia - e ainda descreve os fundamentos de como os seres humanos e os animais se comportam.
p A ideia básica é de sentido, pensar, agir conforme mostrado na figura abaixo.
p O controle de feedback bem projetado fornece de confiança, e sistemas eficientes, escolhendo ações corretivas com base na coleta de dados disponíveis.
p Considere um controle de cruzeiro em um carro que não usa controle de feedback, mas apenas mantém o acelerador em uma posição fixa. A velocidade aumenta se estivermos descendo a colina, ou diminui se estivermos subindo. É fácil corrigir isso com controle de feedback. Meça a velocidade do carro (sentido), decida se o carro está viajando mais rápido ou mais devagar do que o desejado (pense), e então mude o acelerador apropriadamente (ação).
p O controle de feedback automático também é fundamental para manter as luzes acesas. As redes elétricas são projetadas para funcionar a uma frequência de 50 ou 60 Hertz. A frequência real muda ao longo do tempo, dependendo da carga, que é então compensado por mudanças reativas na geração, como geradores girando mais rápido ou mais lento. Em outras palavras, medimos a frequência (sentido), calcular uma ação corretiva apropriada (pense), e então implementar essa ação (agir).
p O mesmo princípio está em ação no corpo humano e pode ser imitado por órgãos artificiais, como o pâncreas artificial em desenvolvimento na Universidade de Newcastle por uma equipe liderada pelo professor Graham Goodwin. O pâncreas desempenha um papel fundamental na regulação dos níveis de glicose no sangue, e um mau funcionamento do pâncreas leva ao diabetes. Um pâncreas artificial voltaria a seguir o sentido, pensar, agir paradigma medindo os níveis de glicose no sangue (sentido), usando um modelo clínico do paciente para calcular uma dose de insulina (pense), e, em seguida, administrar a dose calculada (ação).
p A configuração do motor octaweb de um booster Falcon Heavy. Crédito:SpaceX
p Ele se estende até mesmo a instituições financeiras, como o Banco da Reserva da Austrália. Uma das metas do Reserve Bank é garantir a estabilidade do dólar australiano. A principal ferramenta utilizada para atingir esse objetivo é a fixação de taxas de juros. Aqui novamente, vemos o uso da ideia de controle de feedback. O Reserve Bank coleta dados sobre uma variedade de indicadores econômicos, como níveis de emprego e taxa de inflação (sentido), analisa os dados para determinar uma taxa de juros (pense), e então define a taxa de juros (ato).
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Equilibrando os boosters Falcon Heavy
p Voltando ao pouso dos boosters Falcon Heavy, há uma série de problemas de balanceamento semelhantes e familiares:o Segway, equilibrar plataformas de perfuração offshore sobre uma cabeça de poço, ou mesmo andando sobre duas pernas. Uma analogia inspirada no circo é tentar equilibrar o cabo de uma vassoura na ponta dos dedos.
p Cada booster Falcon Heavy realiza esse truque de equilíbrio com nove motores, cada um dos quais pode ser direcionado. Assistindo o vídeo de aterrissagem de perto, é possível ver os diferentes motores disparando em momentos e intensidades diferentes.
p Também é possível ver o motor central mudando de direção. Na analogia do cabo de vassoura, mudar a intensidade e a orientação dos motores corresponde a mover a mão para manter o cabo da vassoura em pé. Em ambos os casos, é possível medir a orientação do foguete / vassoura (sentido), decida como acionar os motores ou mover sua mão (pense), e então implementar essas decisões (agir).
p Embora os exemplos discutidos acima venham de domínios muito diferentes, eles compartilham o atributo comum de quantidades-chave ou variáveis que mudam ao longo do tempo. Em outras palavras, eles são sistemas dinâmicos.
p Para cada um desses exemplos, podemos construir modelos matemáticos que frequentemente se revelam semelhantes, apesar de virem de aplicações muito diferentes. O rico campo matemático da teoria de controle de feedback às vezes fornece um algoritmo pronto para uso para os cálculos que compreendem a parte "pensar" do loop de controle de feedback.
p Contudo, para muitas aplicações imaginárias, como carros sem motorista, redes elétricas inteligentes, ou preço ideal de carbono, esses algoritmos ainda são objeto de pesquisas ativas. p Este artigo foi publicado originalmente em The Conversation. Leia o artigo original.
