c Modelos matemáticos do comportamento do condutor

Dois autores austríacos, Plöchl e Edelmann, publicaram uma exaustiva e completa revisão dos métodos matemáticos aplicados ao estudo do comportamento humano ao conduzir (Plöchl e Edelmann, 2007). Eles dividem esses modelos em três grupos: aplicações focadas no veículo, aquelas focalizadas no condutor, e as dirigidas à dupla veículo – condutor. É um artigo extenso, repleto de fórmulas matemáticas e de gráficos de trajetórias, onde os autores fazem uma revisão de mais de 200 citações bibliográficas descrevendo as técnicas utilizadas para modelar matematicamente o comportamento dos condutores a fim de predizer as ações humanas no trânsito. Os autores concluem que as questões fisiológicas e psicológicas limitam muito esses modelos, e que se deve fazer um grande esforço para incorporar essas dimensões e compensar as limitações das matemáticas e do conhecimento

técnico da condução, reconhecendo a condução como um processo individual (físico e mental) complexo (Plöchl e Edelmann, 2007).

Dentre estes modelos estão os denominados métodos formais, nome que descreve técnicas baseadas em modelos matemáticos que provêm um quadro sistemático de análise e verificação de sistemas onde a informática possui um papel fundamental (Qureshi, 2008). Um desenvolvimento recente desses métodos é a utilização de modelos probabilísticos de causalidade (em vez dos clássicos determinísticos), e especificamente aqueles que trabalham com probabilidades condicionais, utilizando lógicas Bayesianas para a análise dos acidentes (Hitchcock, 2002; Qureshi, 2008).

Talvez, um dos mais maduros métodos formais de análise de acidente seja o proposto por Peter Ladkin, chamado “Análise Por Que – Porque” (Why- Because Analysis – WBA), para a análise de falhas em sistemas complexos abertos (com comportamento influenciado pelo ambiente) e heterogêneos (com componentes estreitamente ligados, mas com características diferentes: digitais, humanos, processos, trabalhando juntos), baseado em lógicas e modelos matemáticos e de redes computacionais. Basicamente, se trata de uma elaboração de seqüências de eventos e estados, incluindo o tempo na análise, estudando as relações causais de forma profunda. Testado contra outros modelos, a abordagem metódica da WBA mostrou-se mais precisa na determinação de fatores causais (Ladkin, 2001; Qureshi, 2008).

Este é ainda um campo novo de pesquisa, em constante avanço. Cada vez mais estão utilizando-se simulações matemáticas e informáticas na construção de modelos que expliquem e predigam os acidentes a partir desta abordagem.

2.4) Modelos baseados na Teoria de Sistemas

Os sistemas sócio-técnicos (aqueles compostos por homens e máquinas) estão tornando-se cada vez mais complexos, devido a tecnologias mais desenvolvidas que levam a desempenhos mais elevados e a requerimentos de custos maiores. Compreender e predizer o comportamento desses sistemas é cada vez mais difícil, tanto assim que os modelos que priorizam as falhas de

componentes ou os erros humanos são incapazes de avaliar os mecanismos envolvidos na gênese dos acidentes de forma adequada (Huang et al, 2004).

Desde meados do século XX, tanto os sistemas em que se estudam os acidentes (trânsito, indústria) como os contextos onde estão inseridos estão se transformando rapidamente: a tecnologia está mudando num ritmo muito acelerado, com importantes inovações tecnológicas nos veículos com controle por softwares. Existe uma mudança na natureza dos acidentes em geral, e também nos AT, se pensarmos na complexidade crescente do trânsito; diminuição da tolerância física aos acidentes simples (a tecnologia criou os meios para que os acidentes sejam cada vez mais daninhos e atinjam maior número de pessoas); na maior complexidade dos sistemas, com relações complexas entre indivíduo e máquina (crescente dependência da informática); e nas mudanças nos conceitos de segurança (o acidente deixou de ser considerado como evento aleatório para os organismos encarregados da segurança) (Marais e Leveson, 2003).

Nos modelos até aqui descritos a ênfase é depositada na descrição do AT acontecido, sendo poucos os autores que colocam a atenção na predição; mas essas pesquisas estão baseadas em modelos determinísticos seqüenciais, pois utilizam fatores reconhecidos em pesquisas anteriores para, mediante cálculos matemáticos e estatísticos, avaliar quais apresentam o maior peso na geração de acidentes (Huang et al, 2004; Leveson, 2004; Huang, 2007). Além disso, esses modelos não dão conta de cinco questões fundamentais (Huang, 2007; Magrabi et al, 2007):

- os fatores sociais e organizacionais: estes modelos são fracos na hora de representar deficiências dos grupos envolvidos;

- os acidentes “sistêmicos”: cada vez mais se aceita que os acidentes são produzidos por interações disfuncionais entre componentes, mais do que por falhas de componentes;

- o erro humano: os modelos tradicionais interpretam as decisões humanas como processos discretos; atualmente são consideradas como processos contínuos onde a diferenciação entre decisões e erros é difícil;

- a adaptação: os sistemas estão continuamente experimentando mudanças (adaptações) em resposta a pressões locais e objetivos, e os modelos baseados em eventos não conseguem enxergar esta dimensão;

- a emergência e as restrições: os sistemas complexos são considerados como compostos por uma série hierárquica de níveis, determinada pela complexidade de organização de cada um deles, e caracterizada pela existência de propriedades emergentes ou irredutíveis específicas de cada nível. Essas propriedades estão relacionadas a restrições dos graus de liberdade de ação, que provêm tanto de níveis superiores como inferiores. O objetivo é compreender as relações entre os diferentes níveis (que coisa os gera, o que os separa e o que os une), e os modelos baseados em eventos carecem da capacidade para trabalhar com esse objetivo.

Assim, diante da necessidade de superar as limitações das abordagens mais clássicas, nos últimos anos foram descritos vários modelos baseados na teoria dos sistemas, introduzindo as noções de adaptação, emergência e limites como principais fatores de estudo. Essas necessidades foram originadas quando se propuseram sistemas explicativos cada vez mais complexos (Leveson, 2004). O que define as funções dos sistemas complexos são as interações entre os seus componentes, as quais nem sempre são unidirecionais (existindo loops, processos de realimentação, etc.). Tanto assim, que o desempenho de uma parte em especial depende do que as outras partes estão fazendo, determinando que as funções gerais de um sistema complexo não podem ser entendidas estudando só uma parte da estrutura (Leveson, 2004; Qureshi, 2007).

Cada vez mais se concebe o sistema viário como possuidor de uma grande complexidade, devido aos múltiplos e diversos ambientes envolvidos, às diferentes características dos veículos envolvidos, como também pelos diferentes graus de experiência e conhecimento que apresentam os usuários em lugares muito variáveis. Isso leva a comportamentos bem diferentes de caráter adaptativo por parte dos condutores e pedestres, obrigando à seleção

precisa de uma resposta adequada diante das situações que se apresentam (Huang et al, 2004).

Estes modelos consideram cada acidente como evento único, sem uma seqüencia fixa de produção. Consideram que é causado principalmente por interações complexas entre componentes, e minimamente por falhas individuais dos componentes, aparecendo então como um fenômeno emergente que surge no momento em que vários fatores (humanos, técnicos e ambientais) coexistem em um tempo e espaço específico. Além disso, os fatores contribuintes do acidente não têm que ser necessariamente falhas de algum tipo, senão que podem ser processos alternativos ou adaptativos que vão além dos limites de segurança para esse sistema nesse momento (Van Elslande, 2003). Outra característica é que focalizam como se produzirão os acidentes, ou seja, a ênfase está colocada na predição, sem perder de vista a importância da pesquisa retrospectiva (Marais e Leveson, 2003; Huang, 2007; Magrabi et al, 2007).

Estas abordagens são propostas principalmente desde as áreas da engenharia e da segurança industrial, para sistemas como centrais de energia atômica, instalações químicas, vôos espaciais, controle de vôos comerciais, e outros onde se combina a ação humana com altas doses de tecnologia. Uma das mais recentes propostas é de Nancy Leveson que, em 2004, propõe um modelo explicativo de acidentes que inclui aspectos técnicos, humanos e fatores organizacionais em sistemas sócio-técnicos complexos, que é chamado modelo e processos de acidentes sistêmico – teórico (Systems-Theoretic Accident Model and Processes – STAMP). Segundo a autora, o acidente ocorre quando perturbações externas, falhas de componentes ou interações disfuncionais entre componentes do sistema são controlados de forma inadequada ou existe um fraco reforço dos limites de segurança no desenvolvimento, desenho e/ou operação do sistema (Huang, 2007). As quatro características mais importantes do modelo são:

- O papel central das restrições na segurança dos sistemas;

- Existência de loops de controle e descrição de modelos específicos para os processos;

- Presença de níveis hierárquicos de controle sócio-técnicos; - Utilização de uma nova classificação de fatores de acidentes:

a) Reforço inadequado das restrições de seguridade: i- Algoritmos de controle inadequados;

ii- Modelos de processo inconsistentes;

iii- Coordenação inadequada entre controladores e tomadores de decisão.

b) Execução inadequada da ação de controle; c) Realimentação inadequada ou perdida.

Este modelo é um dos mais evoluídos e foi provado com sucesso em acidentes em combate (Leveson, 2004; Qureshi, 2008), na contaminação do sistema público de água potável de um município (Leveson, 2002; Qureshi, 2008), e em segurança em naves espaciais (Leveson et al, 2003), mas ainda não foi testado em acidentes de trânsito.

A respeito dos AT, foi achada pouca produção científica relacionando sistemas complexos e trânsito. Os resultados da revisão bibliográfica feita em dezembro de 2008 nas bibliotecas PubMed e Bireme foram reduzidos: só oito artigos foram achados quando utilizados os termos “Dinâmica não linear” e “Acidentes de Trânsito” na pesquisa. Um destes artigos foi eliminado por se tratar de tema alheio a esta pesquisa. Dos restantes:

- Três utilizaram modelos computacionais: modelo computacional não linear da dinâmica corporal em ocupantes (Kang e Pilkey, 1998), técnica de modelagem de “autômato celular” em pedestres (Zhang et al, 2004), redes neurais artificiais na análise da severidade da lesão (Delen et al, 2006).

- Dois utilizaram modelos estatísticos: aplicação do método de Monte-Carlo para dados de um país (Lenguerrand et al, 2006), métodos não lineares de análise de tendência de taxas específicas de mortalidade por AT (Nikolaidis et al, 2004).

- Um utilizou uma modelagem matemática: equações algébricas diferenciais para avaliar lesões em condutores e ocupantes (Fox et al, 1999).

- Um foi um experimento com medição de variáveis fisiológicas do indivíduo por meio de análise não linear em condutores (Chouvarda et al, 2007).

Nenhum destes trabalhos especificou o quadro teórico por trás da técnica do modelo utilizado.