sexta-feira, 13 de setembro de 2013

O robocarro anuncia uma revolução nos transportes

Vêm aí os robocarros - automóveis de condução automática.
Nos aviões, barcos e comboios já há muitos anos que se utiliza a condução automática. Nos automóveis, por haver uma muito menor margem de erro, este sonho tem sido dificil de concretizar mas está aí ao virar da esquina.
Primeiro, foram os sistemas de estacionamento automático, depois, são os sistemas de condução assistida (que a mercedes começou a incluir nos carros de série S) e, num futuro próximo, o nosso automóvel vai ser capaz de nos transportar enquanto dormimos a sesta. 
Esta inovação tecnológica terá um enorme impacto nos transporte e vai tornar obsoletas as actuais infra-estruturas de transporte público e o control do alcool. 
É uma inovação que vai ter um impacto semelhante ao comboio a vapor (no Sec. XIX) e ao automóvel com motor a explosão (no Sec. XX).

Todos os investimentos arriscam a obsolescencia tecnológica.
Quando nos anos 1980 os políticos do Porto pretenderam avançar com um projecto de metropolitano apresentaram várias ideias que pareciam plausíveis para justificar um investimento em túneis urbanos de mais de 1000 milhões €:

1) Os túneis duram pelo menos 100 anos o que, a uma taxa de juro de 1.5%/ano, traduz um custo inferior a 20M€/ano (cerca de 0.35€/viagem para os actuais 55 milhões passagens/ano).

2) O congestionamento da cidade do Porto (número de carros e de habitantes) e o rendimento dos habitantes têm tendência a aumentar pelo que o sobre-preço que os passageiros do metropolitano estarão disponíveis a pagar relativamente aos meios de transporte à superfície será crescente ao longo das décadas.

Agora vem a principal razão apresentada:
3) Nos próximos 100 anos, o metropolitano não sofre risco de obsolescência tecnológica ou económica porque: 
3.1) Não se imagina uma alternativa aos meios de transporte urbano actualmente conhecidos (bibicleta, automóvel, autocarro e comboio).
3.2) O preço dos combustíveis líquidos vai aumentar mais rapidamente que o preço da electricidade.

Fig. 1 - Segurar mamocas de plástico combate o stress nos homens. Por isso é que cada vez mais mulheres as implantam.
É o progresso.

O "problema" é a imaginação humana não ter limites.
Existem infra-estruturas que têm utilização relevante por muito mais que 100 anos. Por exemplo, a ponte de Amarante foi contruída em 1780 e, decorridos 230 anos, ainda tem importância económica.
Mas nos tempos que vivemos pensar que uma infra-estrutura totalmente dedicada a um tipo de transporte pode ser amortizada ao longo de 100 ano é deixar de ter esperança no progresso da humanidade.
Apesar de as leis da física parecerem tornar possível alterações radicais nos veículos automóveis, o progresso está a bater à porta com uma inovação que parece ténue mas que vai revolucionar os transportes: os  automóveis com condução automática.

Fig. 2 - A linha azul é muito bonita mas custa balurdios 

Porque é esta inovação radical?
Todos nós precisamos de viajar desde a porta da nossa casa até à porta do nosso destino seja ele o emprego, o centro comercial ou a praia. Isso coloca um problema aos transportes concentrados como o comboio: as pessoas têm que se deslocar com outros meios de transporte desde as suas portas até aos terminais do transporte.

O custo do automóvel.
Ponderando o tempo da viagem e o custo financeiro, o automóvel não tem concorrente em viagens que vão de um par de kms e até às centenas de kms.
O transporte num automóvel médio (20000€) tem um custo aproximado de 0.20€/km a que se acrescem 0.05€/km para portagens. Num carro que transporte 5 pessoas, a viagem porta-a-porta fica por 0.05€/pessoa por km.
Então, uma viagem urbana de 5 km fica nos 0.25€/pessoa (6 minutos) e uma viagem Bragança-Faro de 600km ficar nos 30€/pessoa (6 horas).
Apenas o caminhar (para distâncias curtas) e o avião (para distâncias maiores que 1000km) conseguem competir  com o automóvel.

Mas o automóvel tem problemas.
O primeiro problema é o nosso carro estar parado a grande maioria do tempo. Por exemplo, o meu carro está estacionado 96% do tempo (anda 7h/semana). Como a ocupação do espaço implica um custo (0.15€/h), num uso médio o estacionamento acrescenta 30% ao custo do automóvel que pode subir para 60% nas zonas mais centrais das cidades (0.30€/h).
O segundo problema é os carros congestionarem as estradas principalmente nos acessos e centros das cidades. Isso implica um custo em termos de tempo perdido, de combustível gasto e de custo de construção e manutenção de novas estradas.
O terceiro problema é cada veículo precisar de um condutor. Então, um veículo que esteja à espera de clientes tem um custo fixo de 10€/h que é superior ao custo do automóvel e do estacionamento.
O quarto problema é o mercado de transportes de passageiros ser altamente regulado.

Fig. 3 - O congestionamento é a única razão que ainda justifica os transportes públicos

A justificação para os transportes públicos.
Quando são anunciados os enormes prejuízos das empresas públicas de transportes nunca é referido que têm uma vantagem custo relativamente ao automóvel.
São referidos apenas os problemas do congestionamento e do estacionamento.
Por isso, está assente que o automóvel é a melhor tecnologia de transporte.
Então, se o robocarro resolver estes 2 problemas (juntamente com o problema do motorista), as empresas públicas de transportes estão condenadas a desaparecer para todo o sempre, juntamente com os seus colossais prejuízos e greves.

Como vai funcionar o sistema.
Terá 4 tipos de agentes que vão licitar entre si os recursos escassos.
     1) Passageiros
     2) Robocarros
     3) Lugares de estacionamento
     4) Estradas

Passageiros.
Como os passageiros geram mais informação e são o objectivo final do sistema, imagino o mecanismo de afectação a começa aqui a recolha de informação.
Usando a Internet, a pessoa informa a origem, o destino (coordenadas dadas pelo GPS), a data/hora pretendida e o preço máximo que está disponíveis a pagar pela viagem.


Fig. 4 - A linha azul é muito bonita mas custa balurdios 

Robocarros
Cada robocarro a quem o dono tenha dado ordens para entrar no mercado, pega na informação dos potenciais passageiros e, com um algoritmo de optimização (parametrizado pelo dono), vai propor viagens aos passageiros que respondem com um algoritmo de optimização (parametrizado pelo passageiro). O processo será iterativo e a viagem fica acordada  quando os passageiros conseguirem compatibilizar as suas necessidades (o preço máximo) com as do robocarro (a facturação mínima).
Algures às 4h da manhã para um destino esquisito pode acontecer haver uma viagem com apenas um passageiro desde que este esteja disponível para pagar o preço pedido.
Também pode acontecer o robocarro já estar a executar uma viagem com 2 passageiros e, no meio, negociar com eles o pedido de outro passageiro que entretanto apareceu no sistema e que obriga a fazer um desvio.

Os lugares de estacionamento.
Nas cidades há milhares de lugares de estacionamento nas caves dos edifícios particulares que não são usados porque não há forma de os arrendar à hora. Aqui vai surgir um mercado que compatibiliza as necessidades dos robocarros com os lugares de estacionamento, sejam públicos (na rua) ou privados (nas caves ou quintais).
Cada lugar de estacionamento coloca continuamente informação sobre o preço pretendido usando um algoritmo de optimização (parametrizado pelo dono).
Os robocarros vão às disponibililades de estacionamento e licitam lugares tendo em atenção não só o preço mas também a distância a que estão usando um algoritmo de optimização (parametrizado pelo dono).
Nós podemos chegar ao nosso emprego com o nosso carro e mandá-lo estacionar onde ele conseguir. Mais tarde, enviamos-lhe uma SMS a dizer onde estamos e a que hora o queremos e ele vem-nos buscar para nos levar para casa.

As estradas.
Para evitar os congestionamentos e ajudar ao seu financiamento, todas as estradas serão portajadas mesmo que apenas algumas horas por dia e pequenos valores. Minuto a minuto as portagens sobem ou descem e os robocarros decidem, optimizando, qual o melhor caminho a seguir.
Vamos supor que há um acidente. Imediatamente o valor das portagens é alterado de forma a que o trânsito se veja obrigado a circular por vias alternativas.
Este sistema de ajustamento vai permitir mesmo "comprar" tempo nos semáforos. Se num cruzamento o sentido A permite facturar mais que o sentido B, o "dono" da estrada vai controlar os semáforos de forma a facilitar o lado A.
Quem tiver muita pressa vai pagar aos outros carros para eles encostarem. No meio de uma autoestrada congentionada, os falidos encostam-se ao lado (pagando menos portagem) para deixar passar quem vai com pressa (que paga mais portagem).

Poderão aparecer outros agentes.
Como bombas de combustíveis com promoções e oficinas a propor serviços de manutenção.

A vida de um cidadão nos anos 2020
O nosso robocarro foi passar a noite não sabemos bem onde mas, desde ontem, sabe que hoje precisamos dele por volta das 7h30m.
Enquanto fazemos a barba, mandamos-lhe uma SMS a dizer
   - Querido, preciso de ti à porta daqui a 15 minutos.
O robocarro acorda, liga o motor, abre a porta da garagem e dirige-se para a nossa porta onde nos recolhe à hora marcada.
Depois vamos para o nosso emprego onde não existe estacionamento. Então, saímos à porta do destino e dizemos:
   - Querido, vai à tua vidinha e vem-me buscar às 18h. Não te atrases.
O robocarro vai procurar um lugar de estacionamento que pode ficar a 10km de distância e, à tarde, volta para nos apanhar. Se a espera for longa, por exemplo, o robocarro levar-nos ao aeroporto para umas férias 15 dias, até pode ser boa ideia voltar para casa.
Quando mandamos o robocarro à sua vidinha, ele vai licitar um lugar de estacionamento de forma a minimizar o custo da espera.
Outros dias dizemos-lhe:
   - Querido, como estou nas lonas, precisas fazer pela vida.. Vê se consegues facturar  para meter gasolina e tomar um banho.

 
Qual será o impacto nas nossas vidas?

Haverá muito menos robocarros do que há automóveis.
Como a média de uso dos automóveis estará na ordem dos 3%, o aumento para 30% induzirá uma redução do número de carros de 10 para 1. Esta redução fará com que não se aplique tanto capital nos veículos.
A maior-parte das pessoas (sem capital) vai optar por contratar robocarros.

Haverá muito menos estradas.
Como os robocarros comunicarão uns com os outros, a densidade de tráfego nas estradas poderá ser maior.
Por exemplo, numa via simples podem circular um máximo de 1000 automóveis/h (60km/h, espaçamento entre veículos de 60m). Se a distancia reduzir para 20 metros e a velocidade aumentar para 90km/h, nessa estrada simples caberão tantos veículos como numa autoestrada com 3 faixas (4500 veículos/h).
As entradas nas vias será facilitada pela comunicação entre os robocarros (um reduz e outro acelera como os dentes de uma engrenagem).
 
Fig. 5 - Amor, já passei a ferro. O que queres que cozinhe para o almoço?
 
Os robocarros serão partilhados.
A grande maioria dos automóveis circula com 1 passageiro. Os robocarros irão viajar, em média, com 3 pessoas o que vai diminuir o trânsito, as necessidades de estacionamento, de estradas e o consumo de combustível.
As viagens ficarão muito mais baratas.
Poderão surgir "energias limpas" e baratas.
Actualmente, novas técnicas de extracção de gás natural estão a fazer cair o preço desta forma de energia que é menos poluente que os combustíveis líquidos. Este combustível tem a desvantagem de ser gasoso não permitindo veículos com elevada autonomia. Um depósito de 56litros a 30 atmosfera armazena o equivalente a 1.5 litro de gasolina o que permite uma autonomia entre 15 km a 20 km.
Como em ambiente urbano as viagens são curtas e os robocarros podem procurar e reabastecer a cada viagem, os transportes urbanos podem ser intergralmente a gás natural.
Sem considerar os impostos, o gás natural custa 20% da electricidade e 40% da gasolina.
Interessante notar que o preço da gasolina (sem impostos) é cerca de metade do preço da electricidade (também sem impostos) pelo que os carros eléctricos são um flop.
     Gás natural   -> 0.031€/kwh.
     Gasolina       -> 0.075€/kwh (0.65€/litro)
     Electricidade -> 0.140€/kwh.
E nos USA já se está a vender gás natural a 0.01€/kwh!
É mais um caso em que um mercado que parecia ir evoluir num sentido (aumento dos preços da energia) de repente, inverteu a tendencia.
Eu cheguei a defender a energia nuclear porque o preço do gás parecida não parar de subir. Imaginem se alguém tinha acreditado nas minhas previsões.
Mas a previsão do Sócrates de que a electricidade era o futuro também falhou.

Fig. 6 - Evolução dos preços do gás natural nos USA (€/kwh, dados: EIA)

Teremos uma economia sem trabalhadores.
Existe uma discussão neste blog e na sociedade que dura há milhares de anos: o trabalho vai acabar pelo que todos viveremos na miséria.
O trabalho nunca acabará mas será cada vez mais agradável, sofisticado e durante menos tempo.
Por exemplo, em vez de nos cansarmos no trabalho, vamos a aulas de Judo que obrigam a um mestre com longos anos de formação de que resultaram conhecimentos sofisticados.
Metade da vida vamos aprender algo que não serve para nada (e.g., tocar piano) para, na outra metade, ensinarmos a geração vindoura nessa actividade complexa mas que não produz bens.
Desde o tempo em que as pessoas trabalhavam dia e noite nos campos sem conseguir produzir o suficiente para a alimentassem diária, muito temos evoluído e muito mais evoluirá a humanidade.
Mas o ponto que eu quis simular neste poste foi uma economia (os transportes) onde os robocarros fazem todo o serviço. Nesta economia os particulares são os donos dos robocarros porque são eles que decidem a marca, cor, velocidade máxima e uma colecção de parâmetros dos programas de optimização.

Produzir não é apenas mandar os robôs funcionar.
Mas é preciso decidir o que elas vão fazer. A Mercedes usa exactamente os mesmos robôs da FIAT, da Renault e das demais marcas de carros e os bens não são bem iguais. Se todas as fábricas de automóveis fossem propriedade dos mesmos (da sociedade), não haveria concorrência e progresso. Produziriam todas LADAS.
E o capital não é apenas máquinas mas também é as ideias e os direitos de autor que daí resultam.

Finalmente, o destino do governo.
Altera a meta do défice, não altera.
Corta pensões, não corta pensões,
Diz para logo desdizer.
Entretanto, a taxa de juro não para de subir tendo hoje tocado os 7.5%/ano a 10 anos.
Mais grave é que já nem no curto-prazo (a 2 anos) o nosso estado se pode financiar. Atingindo 2.3%/ano em meados de maio de 2013 (quando tinhamos o Gasparzinho), ultrapassou hoje os 6.3%/ano.
Se o permitido pela troika é 4% de défice para 2014, o Governo deveria estar a trabalhar para que fosse 3% pois há sempre imponderáveis.

Fig. 7 -  O Governo é um gato que precisa de constante monotorização.

Pedro Cosme Costa Vieira

3 comentários:

jfdr disse...

Caro Pedro Cosme

Parabéns por mais um post interessante e inspirador.

Como comentário, acho importante notar que se a sua visão para resolver o problema do congestionamento é plausível do ponto de vista tecnológico mas a sua implementação parece-me difícil (ou pelo menos distante) por motivos de comportamento humano.

Se percebi bem a sua ideia é a introdução de portagens com taxas em função do congestionamento e diferenciadas em função da pressa "os falidos encostam para deixar os apressados passar".

Ora, uma situação do quotidiano onde também existe congestionamento são as filas duma cantina. Como toda a gente quer almoçar ao mesmo tempo (entre as 12h e as 14h) aquilo entope. Seria fácil criar um fila "rápida" simplesmente cobrando mais pelo mesmo serviço mas em nenhuma cantina que eu conheça essa solução é implementada. A razão, julgo, é que a maioria dos clientes consideraria esta solução "injusta" e "neoliberal". Por isso na prática, o que acontece é que há especialização em filas de gama alta e baixa, onde a gama alta tem um serviço melhor para justificar o preço mais alto (e disfarçar o serviço mais rápido).

Com as estradas imagino que venha a acontecer o mesmo: será viável ter taxas diferenciadas conforme a hora do dia e conforme a estrada, mas dentro da mesma estrada a uma mesma hora acho que (por motivos de comportamento humano) será inviável ter preços diferenciados.

Por outro lado, acho que a ideia de que o número total de carros vai diminuir porque as pessoas vão passar a partilhar mais robotáxis também me parece optimista. As pessoas compram carros (e telemóveis) para se exibirem e para terem a possibilidade (raramente concretizada) de fazer deslocações esporádicas na mesma altura que todas as outras pessoas: se o número de robotáxis fosse só um terço do número actual de automóveis, o que aconteceria em início de Agosto, quando o país em massa quer ir passar férias ao Algarve?

Acho que a alergia popular à "desigualdade", o consumo conspicuo e a sincronização social das necessidades de transporte vão mitigar em parte os benefícios tecnológicos da pilotagem automática.

Sugestão: O Cosme não quer escrever sobre o problema da recolha e tratamento de lixo?

Cumprimentos
Joao

BC disse...

Caro Pedro Cosme,

Mais outro excelente post. É inevitável concordar consigo, a automatização da condução será revolucionária em termos de mobilidade. No comentário que fiz ao post de 22 de Agosto tinha-a mencionado relativamente ao benefício potencial em termos de segurança rodoviária, mas ela será global. Provavelmente a maior inovação deede a invenção do veículo motorizado.

A Nissan, que está a apostar muito em carros auto-conduzidos diz que a tecnologia já existe, agora é preciso ultrapassar questões legais. E é aqui que me parece que esta tecnologia demorará mais tempo a impôr-se do que o desejável.

Recordo a forma trocista como foi recebida a proposta do O'Leary, CEO Ryanair, de ter apenas um piloto no cockpit dos seus aviões.

Infelizmente e não obstante as vantagensevidentes, este é um caso em que a tecnologia avança mito mais depressa do que o preconceito e os hábitos e privilégios.

Diogo disse...

Caro Pedro Cosme,

Mais um bom e imaginativo post, mas não suficientemente imaginativo.

O progresso exponencial dos computadores, do software e das telecomunicações vai acabar com a necessidade de viajarmos todos os dias. O teletrabalho (enquanto as máquinas não fizerem o trabalho todo), a telemedicina, o tele-ensino (não confundir com a tele-escola da RTP), etc. vai acabar com a necessidade de nos deslocarmos diariamente de um lado para o outro.

De referir, ainda, que estas tecnologias levarão as pessoas a irem viver para agregados populacionais muito mais pequenos – pequenas cidades, vilas e aldeias – porque já não terão necessidade de estar próximos do emprego, do médico ou da escola.

Haverá, isso sim, um grande crescimento de número de viagens por lazer e, aí sim, o robocarro será de grande utilidade.

Mas as pessoas não precisam de ser donas de um robocarro. O que haverá é robô-táxis, cuja taxa de ocupação será grande, já que serão partilhados por muita gente, e serão muito mais baratos porque não precisam de motorista.

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