A arquitetura C4ISR por trás do poder aéreo autônomo da China

 Os enlaces de dados, o hardware e os algoritmos que permitem a rede de destruição autônoma do PLA e como eles se comparam aos esforços dos EUA.

Esta é a primeira parte de uma série de duas. A Parte I desconstrói a tecnologia que permite o funcionamento de enxames e aeronaves colaborativas. A Parte II analisará como o Exército Popular de Libertação pretende utilizá-las em um futuro conflito.

Da “Operação Teia de Aranha” da Ucrânia, com seus drones de ataque ocultos, à “Operação Leão Ascendente” de Israel, que utiliza munições de ataque posicionadas previamente, a guerra autônoma e os sistemas não tripulados tornaram-se centrais nos debates sobre conflitos modernos. Diante dessa mudança, pretendo analisar como os sistemas de combate aéreo autônomos chineses (自主系统) — particularmente os enxames de drones (蜂群) e as aeronaves de combate colaborativas avançadas (CCAs) — funcionam na prática.

Antes de começarmos, é fundamental definir o que realmente é um "enxame de drones". Um enxame é um sistema definido por inteligência descentralizada. Ao contrário de uma formação comandada centralmente, onde um único operador dirige cada drone, um verdadeiro enxame opera com base no princípio do comportamento emergente. Drones individuais seguem um conjunto de regras locais simples e, por meio de suas interações uns com os outros — sem um líder —, um comportamento de grupo complexo e inteligente emerge. Imagine um bando de pássaros, onde nenhum pássaro está no comando, mas o bando se move como um todo coeso e adaptável. Esse princípio é a chave para entender as escolhas de engenharia específicas que se seguem.

Vamos, então, analisar esses sistemas desde a sua base, examinando os componentes essenciais que os fazem funcionar: enlaces de dados, processadores embarcados, algoritmos e a arquitetura C4ISR que possibilita a interação entre humanos e máquinas. Ao comparar a abordagem do Exército de Libertação Popular (ELP) com programas paralelos dos EUA, podemos observar como duas filosofias distintas estão moldando o futuro da guerra.

Esta imagem conceitual retrata a nave-mãe de drones SS-UAV, com um alcance estimado de 7.000 km e capacidade para lançar até 100 drones, além de dezenas de drones auxiliares em um enxame coordenado

Enlaces de dados e redes

Um enxame autônomo é, antes de tudo, uma rede e, em segundo lugar, uma coleção de aeronaves. Sua capacidade de colaboração depende inteiramente de um "sistema nervoso" resiliente e seguro, capaz de lidar com imensos fluxos de dados em um ambiente eletromagnético hostil.

A abordagem do PLA:

A filosofia de redes do PLA foi concebida para combates em espaço aéreo contestado. A tecnologia central é a Rede Móvel Ad-Hoc (MANET), uma “rede auto-organizável” que permite que drones individuais se conectem diretamente uns aos outros sem depender de estações terrestres fixas. A pesquisa de instituições afiliadas ao PLA concentra-se fortemente no desenvolvimento de protocolos militares personalizados para gerenciar a alta mobilidade e as frequentes interrupções de conexão inerentes a um enxame dinâmico.

Esta figura, extraída de um artigo de pesquisa chinês sobre redes de drones, mostra um controlador baseado em nuvem direcionando UAVs líderes de cluster, cada um comandando clusters de drones subordinados por meio de dois links de dados

A resiliência contra interferências é um dos principais objetivos do projeto. A empresa estatal China Electronics Technology Group Corporation (CETC) emprega técnicas fundamentais de proteção contra interferências, como o espectro de dispersão por salto de frequência (FHSS). Para operações além do horizonte, o Exército Popular de Libertação (PLA) depende de seu sistema soberano de comunicação via satélite Tiantong-1. Embora este sistema forneça comando e controle independentes, suas taxas de dados atingem um pico de aproximadamente 384 kbit/s. Isso representa uma limitação crítica, insuficiente para o streaming de dados de sensores de alta fidelidade provenientes de múltiplos ativos, e um fator chave que impulsiona a ênfase da China no processamento local a bordo.

Arquitetura dos EUA:

A abordagem dos EUA baseia-se em seu legado de enlaces de dados táticos, mas está evoluindo rapidamente. Embora o onipresente Link 16 forneça uma base para a interoperabilidade, o principal facilitador para as operações modernas de Combate Aéreo Complexo (CCA) é a Tecnologia de Rede de Alvo Tático (TTNT), uma rede mesh baseada em IP de alta velocidade e baixa latência. No entanto, o diferencial mais significativo é o mandato de cima para baixo para uma Abordagem Modular de Sistemas Abertos (MOSA). Para plataformas aéreas, o padrão crucial é o Open Mission Systems (OMS), que funciona como um adaptador de software universal. Isso permite que o Departamento de Defesa use uma abordagem semelhante à de peças de Lego, integrando o melhor sensor de qualquer fornecedor em qualquer plataforma compatível, evitando a dependência de fornecedores e acelerando as atualizações. Para lidar com a conectividade além da linha de visão (BLOS), os EUA estão implantando a Arquitetura Espacial de Combate Proliferado (PWSA), uma grande constelação de satélites em órbita baixa da Terra (LEO) que atua como um poderoso repetidor espacial para enlaces de dados como o TTNT.

Processamento integrado e hardware de IA

Se os enlaces de dados são o sistema nervoso, os processadores embarcados são os cérebros distribuídos. A capacidade de perceber, decidir e agir na linha de frente tática depende inteiramente do tamanho, peso, potência e desempenho computacional (SWaP-C) desse hardware.

A abordagem do Exército Popular de Libertação (PLA), impulsionada pela necessidade de executar tarefas complexas de IA localmente, leva a China a adotar uma estratégia que prioriza o hardware, focando em circuitos integrados de aplicação específica (ASICs) altamente especializados e com baixo consumo de energia. Essa estratégia é uma resposta direta às limitações físicas das plataformas para as quais o PLA está se preparando. Um pequeno drone kamikaze, descartável, possui um orçamento de energia e um tamanho físico reduzidos, o que impossibilita o uso de GPUs de uso geral, que consomem muita energia. Seu processador de borda precisa ser extremamente eficiente para executar algoritmos de visão computacional em sua câmera eletro-óptica/infravermelha (EO/IR) simples. Isso impulsionou um esforço conjunto entre os setores militar e civil para criar chips inovadores e extremamente eficientes.

Empresas como a Houmo Intelligence (后摩智能) estão na vanguarda da computação em memória (CIM/存算一体), uma arquitetura que realiza cálculos de IA diretamente na memória para reduzir drasticamente o consumo de energia. Seu chip H30 apresenta uma eficiência excepcional de 7,3 TOPS/W (Tera Operações por Segundo por Watt) , ideal para pequenos drones movidos a bateria que transportam cargas explosivas. Esse investimento focado em hardware personalizado é uma aposta estratégica de que a inovação arquitetônica pode superar os designs de chips ocidentais já estabelecidos.

Arquitetura dos EUA:
A abordagem dos EUA não se concentra tanto no desenvolvimento de novos chips, mas sim em alavancar sua indústria de semicondutores comerciais líder mundial e fomentar uma nova camada de empresas de "autonomia". Isso é possível porque as aeronaves de combate controladas (CCAs) americanas, como o YFQ-42A e o YFQ-44A, costumam ser bastante grandes (comparáveis ​​em tamanho a um pequeno caça). Essa estrutura maior permite maior peso, potência e refrigeração, possibilitando o uso de processadores comerciais prontos para uso (COTS) de alto desempenho de gigantes como NVIDIA e Intel. Esses módulos poderosos podem processar grandes quantidades de dados de cargas úteis avançadas, como radares de abertura sintética (SAR) de alta resolução ou sofisticados pacotes de inteligência de sinais (SIGINT).

Arte conceitual do Anduril YFQ-44A (acima) e do General Atomics YFQ-42A

A característica definidora do ecossistema americano é a ascensão de empresas como a Shield AI e a Anduril, que fornecem soluções completas e verticalmente integradas de autonomia. O Hivemind da Shield AI, por exemplo, é um "piloto de IA" agnóstico em relação à plataforma, entregue como um sistema de hardware e software altamente integrado. Seu valor não reside apenas em um chip, mas em todo o kit de desenvolvimento de software, ambiente de simulação e pilha de autonomia validada que roda em hardware COTS de alto desempenho.

Lógica e Algoritmos

Na transição do silício para o software, a eficácia de qualquer sistema autônomo é, em última análise, determinada pela sofisticação de seus algoritmos. Nesse contexto, as prioridades de pesquisa dos dois países revelam conceitos operacionais potencialmente divergentes.

A Abordagem do PLA:

Uma análise da literatura acadêmica chinesa revela uma forte preferência por algoritmos descentralizados e bioinspirados, adequados para gerenciar grandes enxames de agentes relativamente simples. A Otimização por Colônia de Formigas (ACO) é frequentemente citada para o planejamento de rotas descentralizado, simulando a maneira como as formigas usam trilhas de feromônios para encontrar coletivamente rotas ótimas. Essas escolhas sugerem um foco na coordenação emergente . O objetivo é resolver os principais desafios da implantação de um enxame grande e sujeito a perdas — otimizar rotas, evitar colisões e alcançar comportamento coletivo a partir de regras locais simples. Essa lógica é adequada para plataformas com capacidade limitada de sensoriamento e processamento individual.

Aqui vemos como uma estrutura de otimização de colônia de formigas multimóveis com autoaprendizagem escolhe o melhor voador em cada subenxame como líder temporário, sincroniza suas trajetórias de voo e, em seguida, designa um novo líder dinâmico para a formação combinada

Arquitetura dos EUA:

Os EUA têm adotado uma abordagem mais orientada a programas, com a DARPA e o Laboratório de Pesquisa da Força Aérea (AFRL) conduzindo iniciativas fundamentais para criar agentes de IA especializados. O programa Air Combat Evolution (ACE) da DARPA, notoriamente, treinou um agente de aprendizado por reforço profundo para derrotar um piloto humano experiente de F-16 em um combate aéreo simulado. Isso demonstra um domínio na criação de um agente de IA individual altamente capaz, que pode alcançar desempenho tático sobre-humano. Isso sugere uma dinâmica de "qualidade sobre quantidade" no nível algorítmico. Enquanto a China parece estar otimizando a lógica do enxame, os EUA estão otimizando a lógica do piloto especialista individual.

Simulação de combate aéreo entre uma IA e um piloto real de F-16 no programa ACE da DARPA

Trabalho em equipe tripulado-não tripulado

A expressão máxima dessa tecnologia é o Trabalho em Equipe Tripulado-Não Tripulado (MUM-T), ou o que o Exército Popular de Libertação (PLA) chama de colaboração tripulada-não tripulada (有人/无人协同), onde um piloto humano orquestra as ações de seus companheiros de esquadrão autônomos.

A visão da PLA centrada na plataforma: O conceito MUM-T da PLA centra-se no Chengdu J-20S, o primeiro caça furtivo biposto anunciado no mundo. O segundo assento destina-se explicitamente a um Oficial de Sistemas de Armas (WSO) para gerir a formação não tripulada. Esta abordagem permite que um avião auxiliar, como o GJ-11 ou o FH-97A, atue como um nó de sensores avançado, utilizando os seus próprios sensores para detetar um alvo e transmitir dados de "nível de controlo de fogo" de volta para o J-20S, que pode lançar uma arma a partir de uma distância mais segura. Este sistema é profundamente integrado, mas corre o risco de se tornar rígido e fechado.

Imagem gerada por computador por circuito fechado de TV de um J-20 com aeronaves de combate aéreo não tripuladas GJ-11 como alas

A visão centrada na arquitetura dos EUA: A abordagem dos EUA, determinada pela OMS, é fundamentalmente diferente. O objetivo é criar um padrão universal onde qualquer CCA (Controlador de Armas Combinadas) compatível, de qualquer fornecedor, possa operar em conjunto com qualquer aeronave tripulada compatível. Isso prioriza a flexibilidade e a competição. Os EUA apostam que sua IA mais madura permitirá que um único piloto atue como um comandante "humano no circuito", confiando à IA a execução tática complexa e, assim, aliviando a carga cognitiva. O "segundo assento" no modelo americano é a própria IA.

Obstáculos tecnológicos

Uma análise de periódicos técnicos chineses revela uma discussão interna franca sobre os obstáculos significativos enfrentados pelo Exército Popular de Libertação (PLA). Fontes chinesas admitem que manter conexões de rede estáveis ​​para grandes enxames dinâmicos é um "grande desafio" que pode levar a colisões que comprometam a missão. A autonomia limitada dos drones movidos a bateria é consistentemente citada como um dos principais gargalos. Talvez o mais significativo seja a reconhecida discrepância entre as simulações em laboratório e o desempenho no mundo real. Como observa um relatório do Instituto de Estudos Aeroespaciais da China, diversas fontes apontam para a falta de doutrina e treinamento oficiais, com um pesquisador afirmando categoricamente que muitos soldados "não se atrevem a usar e não sabem como usar" (不敢用、不会用) drones. Isso revela que o principal obstáculo pode não ser a invenção da tecnologia, mas sim a construção dos sistemas humanos e organizacionais necessários para utilizá-la com eficácia.

Conclusão

Esta avaliação revela uma divergência fundamental nas filosofias de desenvolvimento. A vantagem dos Estados Unidos reside em seu ecossistema maduro, definido por software, que aproveita padrões abertos e hardware comercial de ponta para construir sistemas flexíveis e de alto desempenho. Essa abordagem se destaca na criação de capacidades sofisticadas e de última geração, como a aeronave de combate colaborativa pilotada individualmente por inteligência artificial.

Em contraste, a China está adotando uma estratégia que prioriza o hardware, investindo fortemente em ASICs de borda inovadores e com baixo consumo de energia. Essa abordagem, fruto da necessidade e da ambição estratégica, é otimizada para solucionar as restrições críticas de tamanho, peso e potência (SWaP) de drones em massa e sujeitos a descarte. Isso poderia permitir que o Exército Popular de Libertação (PLA) implantasse enxames inteligentes em uma escala que os EUA teriam dificuldade em igualar.

Este sistema CETC, anunciado em 2020, consiste em um caminhão com um lançador de caixa repleto de dezenas de tubos de lançamento, fornecendo às unidades terrestres do PLA um sistema móvel para disparar em salva pequenos drones de reconhecimento ou de patrulha

Mas a tecnologia por si só não garante a vitória. O hardware e o software mais avançados só são eficazes se a doutrina que orienta seu uso for adequada. As escolhas de engenharia detalhadas aqui moldam e são moldadas diretamente por conceitos operacionais. Isso levanta a próxima questão crucial: como essas arquiteturas técnicas concorrentes serão empregadas no campo de batalha?

Fonte:
https://web.archive.org/web/20250620211625/https://ordersandobservations.substack.com/p/the-c4isr-architecture-behind-chinas