Resumo

A área de Óleo e Gás (O&G) é a de maior relevância para a economia no estado do Rio de Janeiro, e a Inteligência Artificial (IA) tem apresentado uma enorme contribuição em diferentes setores econômicos e sociais da sociedade. O CIA-Rio está sediado na PUC-Rio, representada pelo LIRA e pelo Instituto Tecgraf. A equipe é formada por pesquisadores de mais cinco instituições, a saber: Uerj, UFRJ, UFF, IME e Cefet. E reúne especialistas em IA, geofísicos e engenheiros. A proposta de criação do Centro recebeu manifestação de apoio de grandes empresas do setor de Óleo e Gás, além de outras empresas menores. A interação entre esses profissionais com experiência comprovada na área de IA e em O&G permitirá propor desafios e apresentar soluções para problemas enfrentados pelas empresas parceiras e integrantes da rede.

O objetivo é avançar na área de IA para, por meio do desenvolvimento de novos modelos e da utilização de tecnologias inovadoras, melhorar o uso e o aproveitamento das reservas de O&G, visando a uma sociedade global mais próspera. Acredita-se que a produção científica, tecnológica e de inovação resultante da formação do CIA-Rio trará importantes contribuições para o desenvolvimento do setor. Como proposta inicial de pesquisa colaborativa entre as diferentes ICTs e empresas parceiras, o plano proposto engloba 18 subprojetos. Para garantir a sustentabilidade do Centro, o CIA-Rio também prevê o desenvolvimento de projetos envolvendo Inteligência Artificial aplicada a outras áreas, ampliando o seu campo de atuação para além da área de O&G.

O Comitê Gestor de Governança é dirigido pela coordenadora Profa. Marley Vellasco (PUC-Rio) e composto pela vice-coordenadora Profa. Karla Figueiredo (Uerj), e por representantes do Tecgraf (Prof. Marcelo Gattass), da UFRJ (Prof. Alexandre Evsukoff) e da UFF (Prof. Vitor Hugo Ferreira). O IME e o Cefet são representados pela Uerj e PUC-Rio, respectivamente. Nesse desenho, inicialmente, as empresas serão representadas por meio de suas ligações aos grupos de pesquisadores com os quais desenvolvem os projetos. À medida que empresas se envolvam mais fortemente nos projetos, pretende-se acrescentar ao Comitê Gestor representante da empresa de maior participação financeira.

Relevância da IA

A parceria entre laboratórios e empresas tem se mostrado bastante efetiva. Já se pode observar, com soluções que agregam valor aos negócios para suas organizações devido à Inteligência Artificial (AI), o aumento substancial de ganhos de mais de 20% sobre o Lucro Antes de Juros e Tributos (Earnings Before Interest and Taxes, em inglês, Ebit), segundo estudo anual McKinsey Global Survey em 2020. A estimativa é que, devido ao retorno dos investimentos em IA, o impacto financeiro no Produto Interno Bruto Global (PIBG) seja da ordem de 15 trilhões de dólares em 2030.

No Brasil, um dos muitos estudos já aponta aumento do PIB em até 7,1% ao ano. De forma a se adequarem à tendência atual, diversos países têm criado estratégias para o fomento da Inteligência Artificial, gerando novos arranjos e soluções disruptivas em todos os setores da economia. A título de exemplo, em 2020, o investimento dos EUA em programas de IA foi da ordem de US$ 1 bilhão.

Participantes

A PUC-Rio, líder no ranking internacional Times Higher Education em 2020, é a universidade brasileira com maior pontuação em “Contribuição com a Indústria”, o que a legitima como centro de inovação e empreendedorismo internacional, devido à alta tecnologia e conhecimento desenvolvidos no ambiente acadêmico.

O Instituto Tecgraf, da PUC-Rio, em particular, possui mais de 30 anos de experiência combinando pesquisas acadêmicas de ponta com o desenvolvimento de sistemas computacionais técnico-científicos para a indústria. Sua competência abrange tecnologias de Interatividade Digital, Modelagem e Simulação Computacional, Data Science, Otimização e Logística, e Indústria 4.0. Nos últimos dez anos, o Tecgraf executou 212 projetos na área de O&G e, atualmente, há 53 em andamento.

Mais recentemente, o Instituto Tecgraf e o LIRA (Laboratório de Inteligência Computacional e Robótica Aplicadas, do Departamento de Engenharia Elétrica da PUC-Rio) unificaram seus esforços, expandindo seus projetos de pesquisa e desenvolvimento através do uso de Inteligência Artificial em diferentes setores produtivos.

O LIRA, liderado pela coordenadora e pela vice-coordenadora do CIA-Rio, é um laboratório de Pesquisa & Desenvolvimento, dedicado à pesquisa, formação de recursos humanos e ao desenvolvimento de tecnologia de Inteligência Artificial voltada para previsão de séries temporais, otimização & planejamento, reconhecimento de padrões e robótica. Em seus mais de 27 anos, o LIRA tem trabalhado junto à indústria para resolver problemas desafiadores, aplicando as técnicas de aprendizado de máquina e inteligência computacional em problemas reais de diversos setores produtivos, entre os quais, os de energia elétrica, Óleo e Gás, comercial e agricultura.

Juntos, o Instituto Tecgraf e o LIRA são responsáveis por vasta produção científica e centenas de produtos aplicados, particularmente em ambientes de produção na indústria do petróleo.

Além da PUC-Rio, instituição proponente, o CIA-Rio contará com outras cinco importantes Instituições de Ciência e Tecnologia do estado do Rio de Janeiro: Universidade do Estado do Rio de Janeiro (Uerj); Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ); Universidade Federal Fluminense (UFF); Centro Federal de Educação Tecnológica Celso Suckow da Fonseca (Cefet); e Instituto Militar de Engenharia (IME).

Objetivos iniciais

A rede de pesquisa proposta no presente projeto congrega pesquisadores e instituições de diversos segmentos da sociedade, visando a contribuir para a criação de um ecossistema de inovação na área de Inteligência Artificial (IA) aplicada ao setor de Óleo e Gás. Baseada no conceito da hélice tríplice da inovação, a rede congrega universidades, indústria e governo na perspectiva de fomentar o desenvolvimento e a implantação de soluções inovadoras para problemas atuais e futuros do setor de Óleo e Gás.

A rede inclui grupos de pesquisa de universidades (PUC, UFF, UFRJ, Cefet, Uerj, IME) com vasta experiência tanto no setor de Óleo e Gás quanto no desenvolvimento de soluções de IA; parceiros da indústria de O&G para a proposição de problemas e startups para implantação e industrialização das soluções desenvolvidas; e agências de fomento governamentais, como Faperj, CNPq e ANP, para promoção dos investimentos iniciais necessários à efetiva implantação da rede. Nesse contexto, a presente proposta foi organizada por meio de 18 subprojetos, visando a contribuir para a articulação das diversas expertises, competências e demandas de cada parceiro integrante da rede. A alocação de recursos e o acompanhamento dos subprojetos ficarão a cargo do Comitê Gestor, que inclui representantes das universidades que integram a rede. Os subprojetos preveem a atuação cooperativa de múltiplos integrantes da rede no desenvolvimento de soluções de IA para o setor de Óleo e Gás, abordando temas de pesquisa alinhados com áreas, temas e subtemas de interesse da ANP.

Participação de Empresas

A proposta da CIA-Rio conta com a anuência – formal, em alguns casos, e informal, em outros – de diversas empresas que veem na formação da rede uma contribuição efetiva para que sejam atingidos resultados ainda melhores nos projetos de P,D&I aplicados à Indústria. As empresas que estão apoiando a formação da CIA-Rio – Enauta, Eneva, Petrec, Great Solutions, Petrobras, Shell, AI2BIZ Lab, Epimed, MDM Sistemas e Campus Studio – entendem que a formação de uma rede entre grandes instituições de ensino e pesquisa do estado do Rio, assim como de empresas com demandas reais da Indústria, leva a um nível de cooperação entre pesquisadores que permite disseminar e avançar a fronteira do conhecimento em IA. Esse avanço é hoje uma necessidade premente nos projetos ligados à indústria de Óleo e Gás, à área médica e a tantas outras.

As empresas parceiras estão permitindo que projetos reais, que hoje buscam soluções para problemas utilizando técnicas de IA, sejam incorporados à rede, orientando demandas, expondo desafios e justificando os investimentos necessários. Nesse sentido, projetos da Petrobras, da Shell, da Eneva, da General Electric e da Epimed, com a implantação da rede CIA-Rio, representarão um investimento financeiro imediato da ordem de R$ 15 milhões, por um período de dois anos. Esses recursos financiam diretamente as atividades dos projetos específicos, principalmente em termos de recursos humanos, bem como de participações em congressos e outros. Além disso, em função do modelo autossustentável do Instituto Tecgraf e de outros membros da rede, ao longo dos dois primeiros anos de funcionamento da CIA-Rio, ainda dentro do escopo do projeto Faperj, acreditamos que novos projetos e empresas virão agregar-se à rede, aumentando sua robustez e o alcance dos benefícios da infraestrutura comum e da colaboração entre seus pares.

Equipamentos

Com o objetivo de aumentar a capacidade computacional das instituições envolvidos no Centro, no primeiro ano, foram adquiridos: PowerEdge R7525 AMD, com três NVIDIA Ampere A100 e PowerEdge R740XD, com três NVIDIA A30, a serem instaladas na PUC-Rio e na Uerj.

Parceiros e Realização

IME

Responsável pelo ensino e pesquisa em Engenharia no âmbito do Exército Brasileiro, o IME ministra cursos de graduação, pós-graduação e extensão para militares e civis. Assim, contribui para o desenvolvimento do país, atuando em atividades técnico-científicas junto às Forças Armadas e à sociedade em geral.

UFRJ

A Coppe (Instituto Alberto Luiz Coimbra de Pós-Graduação e Pesquisa de Engenharia, da Universidade Federal do Rio de Janeiro) é um dos maiores centros de ensino e pesquisa em Engenharia da América Latina. E oferece 13 cursos de pós-graduação stricto sensu (mestrado e doutorado).

UERJ

A Uerj (Universidade do Estado do Rio de Janeiro) possui 90 cursos de graduação, distribuídos em seus 16 campi e unidades externas no estado do Rio de Janeiro. Além dos cursos de graduação e em atividades de extensão, também possui excelência em pesquisa e pós-graduação, com 46 programas de mestrado/doutorado e 13 cursos de mestrado stricto sensu.

CEFET

O Cefet/RJ (Centro Federal de Educação Tecnológica Celso Suckow da Fonseca) é uma instituição federal de ensino que visa à formação humana, científica e tecnológica. Oferece cursos técnicos, integrados ao ensino médio, tecnológicos, de graduação e pós-graduação lato e stricto sensu. Atua na tríade ensino, pesquisa e extensão, formando profissionais de excelência para o desenvolvimento socioeconômico do estado do Rio.

UFF

A Escola de Engenharia da UFF atua na formação de recursos humanos (tem 10 cursos de graduação e 39 cursos de pós-graduação, sendo 10 stricto sensu e 29 lato sensu) e também em projetos de P,D&I para o setor de Óleo e Gás em parceria com empresas públicas, privadas e outras ICTs.