IEEE homenageia Toshio Fukuda, pioneiro da robótica

Toshio Fukuda tem trilhado caminhos durante a maior parte de sua carreira. Ele é considerado um dos estudiosos mais prolíficos em robótica, escrevendo mais de 2.000 artigos de pesquisa e sendo autor de vários livros na área. Ele é uma figura influente graças ao seu trabalho pioneiro no desenvolvimento de sistemas robóticos biomédicos, robôs industriais, micro-nano robótica, mecatrônica e automação baseada em IA.

Fukuda lançou uma das primeiras conferências de robótica, a Conferência Internacional IEEE/RSJ sobre Robôs e Sistemas Inteligentes (IROS). Ainda é popular quase 40 anos depois.

IEEE Life Fellow, é professor emérito do departamento de engenharia de sistemas micro-nano e professor visitante na Universidade de Nagoya, no Japão, onde lecionou por quase 25 anos. Atualmente, é vice-presidente de pesquisa da Universidade de Ciência e Tecnologia Egito-Japão, em Alexandria, Egito.

Dentro do IEEE, Fukuda ocupou cargos voluntários de alto nível, incluindo o cargo mais alto da organização: ele serviu como presidente do IEEE em 2020, tornando-se a primeira pessoa de ascendência asiática a ocupar o cargo.

Ele é ex-diretor do programa Moonshot do Japão, que até 2050 pretende desenvolver robôs avançados de IA.

Nascido no Japão, Fukuda foi reconhecido pelo país por suas contribuições à ciência com dois de seus maiores prêmios: a Medalha de Honra com fita roxa em 2015 e a Ordem do Tesouro Sagrado em 2022.

O IEEE o homenageou com o Prêmio Richard M. Emberson deste ano por “serviço diferenciado, avançando os objetivos técnicos do IEEE, especialmente na área de robótica”. O prêmio em nível de Conselho do IEEE é patrocinado pelo Conselho de Atividades Técnicas do IEEE. Fukuda recebeu o prêmio no dia 24 de abril em cerimônia na cidade de Nova York.

Como ex-presidente do IEEE, que atuou como mestre de cerimônias em vários dos principais eventos de premiação da organização, Fukuda observou que está mais acostumado a conceder prêmios do que a recebê-los.

“É muito interessante estar no lado receptor”, diz ele.

Quando adolescente, Fukuda passou as férias de verão aprendendo sozinho como construir coisas, incluindo rádios transistores e motores a vapor.

“Foi muito bom ter um hobby prático e fazer esse tipo de coisa sozinho”, diz ele. Sua experimentação o levou a estudar engenharia.

Ele se formou em engenharia em 1971 pela Universidade Waseda, em Tóquio. Ele diz que um de seus professores – Ichiro Kato, considerado o pai da pesquisa robótica japonesa – foi um bom mentor que causou um impacto positivo.

Os interesses de pesquisa de Fukuda eram robótica e mecatrônica, um campo que combina robótica, eletrônica, ciência da computação e sistemas de controle.

Ele obteve mestrado e doutorado em ciências pela Universidade de Tóquio, em 1971 e 1977. Durante esses anos, também frequentou Yale, onde conduziu pesquisas sobre teoria de controle avançado em 1973.

Ele reflete com carinho sobre seu tempo em Yale: “Foi um ambiente muito agradável e uma espécie de atmosfera de pensamento livre. Isso me motivou a estudar mais.”

“O IEEE não se importa com quem você é, o que você faz, de que país você é, ou se você é homem ou mulher. O IEEE aceita pessoas que têm energia e paixão.”

Enquanto estava em Yale, Fukuda serviu como assistente de seu orientador – o que o levou a considerar uma carreira acadêmica, diz ele, porque gostava da liberdade que o trabalho de pesquisa lhe proporcionava.

Mas ele percebeu que essa liberdade tem um preço. Espera-se que os pesquisadores universitários angariem o dinheiro que financia o seu trabalho. Ele compara os pesquisadores a proprietários de pequenas empresas que precisam arrecadar dinheiro para manter sua empresa funcionando.

Essa constatação o levou a selecionar a robótica como sua área porque pretendia desenvolver tecnologias úteis para a indústria, diz ele.

Depois de obter seu doutorado, ele retornou ao Japão em 1977 para trabalhar como cientista pesquisador no Laboratório de Engenharia Mecânica do governo, mais tarde renomeado como Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia Industrial Avançada, em Tsukuba.

“Havia muita pesquisa em andamento no laboratório, incluindo robótica prática e teoria”, diz ele.

Ele deixou o Japão em 1979 para se tornar pesquisador visitante na Universidade de Stuttgart, na Alemanha. Durante seu ano lá, ele estudou sistemas, problemas de software e tópicos relacionados.

Ele retornou ao Japão e foi contratado como professor associado de engenharia mecânica na Universidade de Ciências de Tóquio. Ele conduziu pesquisas sobre usos práticos de robôs visitando fábricas. Ele decidiu desenvolver robôs que inspecionam equipamentos industriais, como os usados ​​em fábricas de montagem, refinarias de petróleo e usinas de energia – locais que “podem ser ambientes hostis para os seres humanos”, diz ele.

Seu trabalho atraiu o interesse de empresas químicas, petrolíferas e de serviços públicos.

“Recebi muito dinheiro deles para essa aplicação muito prática, que financiou minha pesquisa”, diz ele, rindo.

Desenvolvendo sistemas robóticos populares

Fukuda se cansou de fabricar esses robôs, diz ele, então passou a criar alguns para aplicações científicas. Ele desenvolveu muitas técnicas, mas provavelmente é mais conhecido por seus sistemas robóticos celulares modulares (CEBOTs), que introduziu em 1985.

Ele descreveu como os CEBOTs funcionam em vários artigos publicados na IEEE Xplore Digital Library.

O sistema CEBOT é composto por uma série de células robóticas autônomas que se unem como peças de plástico Lego interligadas, diz ele.

Cada célula é uma unidade modular fundamental que tem uma função. Quando uma tarefa simples é dada, o sistema pode analisá-la e gerar a estrutura do manipulador celular. As células conectam-se e separam-se umas das outras através de mecanismos de conexão e cooperam entre si, criando estruturas e configurações complexas.

“Você começa a desenvolver desde os componentes até as células e até uma pequena unidade funcional – e então você cria clusters que formam sistemas maiores. Podemos criar uma sociedade de seres robôs como essa”, explicou ele em sua história oral publicada no Wiki de História da Engenharia e Tecnologia. “É um sistema robótico distribuído, um sistema robótico auto-organizado e também um sistema robótico evolutivo.

“É também um sistema robótico tolerante a falhas porque, se algo estiver errado, basta remover essas coisas e criar um novo. Você mantém o sistema funcionando. Isso é ótimo.”

Hoje, os CEBOTs são usados ​​para diversas tarefas, como entrega de medicamentos em hospitais, assistência no plantio e transporte de produtos em centros de distribuição. Confira Espectro IEEE‘s Robots Guide para notícias do mundo da robótica.

Em 1989, Fukuda ingressou na Universidade de Nagoya como professor de engenharia mecânica e engenharia de sistemas micro-nano. Durante sua carreira de 24 anos lá, foi diretor do Centro de Micro-Nano Mecatrônica da universidade. Ele desenvolveu uma longa lista de tecnologias na universidade, incluindo muitas para aplicações médicas. Ele também conduziu pesquisas inovadoras em sistemas robóticos inteligentes e micro e nano-robótica.

Outra tecnologia pela qual ele é conhecido são os robôs de braquiação, que ele ajudou a desenvolver em 1988. Ele os chama robôs macacos porque se baseiam no movimento semelhante a um pêndulo de macacos balançando de árvore em árvore. A locomoção baseada na gravidade permite movimento contínuo.

Os robôs Brachiation agora estão inspecionando torres e pontes de transmissão de alta tensão, procurando sobreviventes em edifícios danificados e realizando manutenção em tubulações e cabos.

Fukuda aposentou-se da universidade em 2013 e foi nomeado professor emérito.

Ele não ficou aposentado por muito tempo, no entanto. Em seguida, ocupou um cargo de professor na Universidade Meijo, em Nagoya, até sair em 2022 para ingressar na Universidade Egito-Japão.

Um voluntário proeminente

Ele ingressou no IEEE em 1980, incentivado por um de seus orientadores de pesquisa, o professor Fumio Harashima, agora IEEE Life Fellow. Depois de participar de conferências e ler as publicações da organização, diz Fukuda, ele ansiava por se envolver mais.

“Eu queria saber como organizar uma conferência e como editar um artigo para um de seus Transações“, diz ele. “Eu queria saber o que estava acontecendo dentro da organização, não apenas fora.”

Em 1988 foi presidente fundador e organizador do IROS, em Tóquio. A conferência teve 330 participantes naquele ano e foi apoiada por Harashima. Hoje é uma das maiores e mais prestigiadas conferências sobre o tema, atraindo mais de 9.000 pessoas anualmente. De 120 mil conferências, foi a única conferência na base de dados do Nature Index deste ano, diz Fukuda.

Em 1996 ele e outros membros lançaram Transações IEEE em Mecatrônica.

Foi o presidente fundador do Conselho de Nanotecnologia do IEEE, criado em 2002. É considerado um pioneiro na pesquisa em nanotecnologia, principalmente no que diz respeito à sua relação com a robótica.

Ao longo dos anos, ele ocupou vários cargos voluntários em conselhos e comitês editoriais do IEEE.

Ele foi o presidente da IEEE Robotics and Automation Society de 1998 a 1999, tornando-se o primeiro membro fora dos EUA a deter o título.

Ele foi diretor da Divisão X do IEEE (2001–2002 e 2017–2018), que cobre sistemas inteligentes, engenharia biológica, robótica, sistemas de controle e tecnologias fotônicas. Ele atuou como diretor de 2013–2014 da Região 10 do IEEE (Ásia-Pacífico).

Como presidente do IEEE em 2020, Fukuda acompanhou a organização durante o início da pandemia do COVID-19. Devido às restrições de viagem, ele percebeu que o IEEE deveria mudar a forma como oferecia seus serviços presenciais, especificamente programas educacionais. Ele incentivou as Atividades Educacionais do IEEE a desenvolver uma plataforma de aprendizagem online. A IEEE Learning Network começou com apenas três cursos e agora oferece cerca de 2.000 cursos, webinars e materiais de aprendizagem.

Um membro premiado

O Prêmio Emberson se junta a uma série de outros reconhecimentos que Fukuda recebeu do IEEE. Eles incluem vários da IEEE Robotics and Automation Society: um Prêmio Pioneer de 2004, um Prêmio de Liderança Saridis de 2009 e o Prêmio Harashima de Tecnologias Inovadoras de 2011. Ele também recebeu o prêmio IEEE Robotics and Automation Technical Field Award 2010 em nível de conselho.

Ele diz que sente fortemente que o IEEE deveria ser uma organização diversificada e acolhedora para todos. Como presidente do IEEE, ele liderou esforços para elaborar um programa de diversidade, equidade e inclusão. Várias políticas, procedimentos e estatutos foram revisados ​​para oferecer aos membros um local seguro e inclusivo para discursos.

“É importante para o IEEE fazer com que todos se sintam confortáveis”, diz ele. “Os programas DEI são importantes. Todas as pessoas devem ser iguais. O IEEE não se importa com quem você é, o que você faz, de que país você é, ou se você é homem ou mulher. O IEEE aceita pessoas que têm energia e paixão.

“Ele me aceitou, do Extremo Oriente. É por isso que gosto.”

Você pode aprender mais sobre Fukuda e sua carreira na história oral conduzida pelo IEEE History Center.