Um projeto que juntou as Faculdades de Engenharia (FEUP), Desporto (FADEUP) e de Medicina (FMUP) da Universidade do Porto culminou no desenvolvimento de um algoritmo de aprendizagem automática que permite antecipar situações de exaustão em indivíduos sujeitos a esforço físico intenso, como é o caso dos bombeiros.

Através da combinação de dados sensoriais de frequência cardíaca, respiratória e de temperatura com algoritmos de aprendizagem automática, o estudo avaliou o desempenho de 24 bombeiros de uma corporação local durante uma corrida incremental, em que foram simuladas as condições de esforço físico experienciadas no combate a um fogo florestal.

O grupo de investigadores testou vários algoritmos de aprendizagem automática recorrendo a mais de vinte recursos extraídos das variáveis fisiológicas e características dos participantes para estimar quatro condições de fadiga física: baixa, moderada, pesada e severa.

Segundo os investigadores, este é o primeiro modelo a utilizar uma ferramenta de machine learning para o tratamento de dados em tempo real, e cujos resultados de 86% de sensibilidade e de 82% de especificidade “superam outros modelos mais completos já existentes”, nota Ricardo J. Fernandes, da FADEUP.

Monitorizar em tempo real

Neste projeto, as melhores precisões foram registadas na intensidade física baixa (93%) e severa (86%), evidenciando, segundo os autores, a capacidade do modelo em identificar casos de esforço físico extremo, o que é particularmente útil em cenários de campo.

“A grande mais-valia deste modelo é sobretudo a sua elasticidade e aplicabilidade, pois permite, através de um equipamento de sensores que se encontra já em fase de desenvolvimento, a monitorização dos parâmetros utilizados em tempo real”, esclarece a investigadora da FEUP Denisse Bustos.

No estudo agora publicado na revista Sensors, os autores salientam que o combate a incêndios é uma das atividades de maior risco no exercício profissional dos bombeiros.

“Esse risco resulta não só das condições envolventes de um incêndio, como também do desgaste físico que provoca a diminuição das capacidades cognitivas, contribuindo para a tomada de más decisões que podem pôr em risco a vida do próprio bombeiro e a dos respetivos colegas”, alerta José Torres da Costa, professor da FMUP.

Ambientes extremamente quentes, alta intensidade de trabalho, vestuário e equipamento pesado e impermeável são fatores que expõem os bombeiros a níveis substanciais de stress cardiorrespiratório e de termorregulação.

Maior segurança com “marca” U.Porto

Os investigadores sublinham que “tudo o que possa contribuir para um melhor controlo das capacidades físicas e lucidez de decisão são mais uma forma de ajudar estes profissionais a exercerem a sua atividade com maiores condições de segurança”.

Esta não é a primeira vez que a Universidade do Porto se dedica a projetos com a finalidade de garantir a segurança de profissionais em situações de risco de exaustão, principalmente em ambientes hostis em que uma elevada carga física é combinada com elevado stress emocional.

Mário Vaz realça a colaboração com o Comando do Exército e os bombeiros no combate a incêndios florestais, quando surgiu a necessidade de monitorizar a atividade física e os sinais fisiológicos para se definirem protocolos que permitam a sua proteção. “Com a utilização destas ferramentas fica disponível um conjunto de informação que pode ser processada por algoritmos de apoio à decisão que permitam ajudar no planeamento das operações no terreno”, admite o investigador da FEUP.

O estudo intitulado “Método de aprendizagem automática para modelar a fadiga física durante o exercício incremental entre bombeiros” é assinado pelos investigadores Denisse Bustos, Filipa Cardoso, Manoel Rios, Mário Vaz, Joana Guedes, José Torres Costa, João Santos Baptista e Ricardo J. Fernandes.