Robôs virtuais melhoram desempenho dos humanos Com informações da Universidade de Yale -

Robôs virtuais melhoram desempenho dos humanos

Com informações da Universidade de Yale -  20/06/2017

O experimento foi realizado no breadboard, uma plataforma para realizar experimentos interativos em redes sociais - gratuita para uso acadêmico. [Imagem: BreadBoard]

Estupidez artificial

A inteligência artificial não precisa ser super sofisticada para fazer a diferença na vida das pessoas, de acordo com um experimento realizado na Universidade de Yale, nos EUA.

Mesmo uma "IA estúpida" pode ajudar grupos humanos, afirmam Hirokazu Shirado e Nicholas Christakis.

Em uma série de experimentos usando equipes de jogadores humanos e jogadores robóticos de IA - agentes de software, ou "bots" -, a inclusão dos bots melhorou o desempenho dos grupos humanos e dos jogadores humanos individuais.

"Muito da conversa atual sobre inteligência artificial tem a ver com se a IA é um substituto para os seres humanos. Acreditamos que a conversa deve ser sobre a IA como um complemento para os seres humanos," disse Christakis.

O estudo vem se somar a um crescente número de pesquisas sobre a complexa dinâmica das redes sociais humanas e como essas redes influenciam tudo, da desigualdade econômica até a violência grupal.

Robôs misturados com humanos

Shirado e Christakis realizaram um experimento envolvendo um jogo online que exigia que grupos de pessoas coordenassem suas ações para atingir um objetivo coletivo.

Os jogadores humanos interagiam entre si e, ao mesmo tempo, com bots anônimos que foram programados com três níveis de aleatoriedade comportamental, o que incluía fazer com que os agentes de software algumas vezes cometessem erros de forma calculada.

Além disso, algumas vezes os bots eram colocados em diferentes partes da rede social, para influenciar diferentes grupos. Mais de 4.000 voluntários participaram da experiência, que usou um software chamado breadboard.

Outros pesquisadores preferem se concentrar nos perigos que a Inteligência Artificial trará à humanidade, muitas vezes temendo uma revolução das máquinas. Apesar disso, o sonho da inteligência artificial continua vivo. [Imagem: Jared C. Benedict/MIT Media Lab]

"Nós misturamos pessoas e máquinas em um único sistema, interagindo em condições equitativas. Queríamos perguntar: 'Você pode programar os bots de maneira simples?' e 'Isso ajuda o desempenho humano?'," explicou Shirado.

A resposta a ambas as perguntas é sim, garante a dupla.

Ajuda para melhorar

A inclusão dos agentes automatizados de software no jogo não apenas ajudou o desempenho geral dos jogadores humanos, como também se mostrou particularmente benéfico quando as tarefas se tornaram mais difíceis. Os bots aceleraram a mediana de tempo que os grupos levavam para resolver os problemas em 55,6%.

Além disso, o experimento mostrou um efeito em cascata na melhoria do desempenho dos humanos: As pessoas cujo desempenho melhorou ao trabalhar com os bots posteriormente influenciaram outros jogadores humanos a elevar seu nível de jogo.

Os resultados têm implicações para uma variedade de situações nas quais as pessoas interagem com a tecnologia de inteligência artificial. Por exemplo, pode haver um período prolongado em que os motoristas humanos compartilharão as estradas com os primeiros carros autônomos, além de uma infinidade de outras possibilidades para situações online que combinam seres humanos com a tecnologia de IA, afirmaram Shirado e Christakis.

"Há muitas maneiras pelas quais o futuro está caminhando para isso. Os bots podem ajudar os seres humanos a se ajudarem," disse Christakis.

Bibliografia:

Locally noisy autonomous agents improve global human coordination in network experiments
Hirokazu Shirado, Nicholas A. Christakis
Nature
Vol.: 545, 370-374
DOI: 10.1038/nature22332

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Proibiçao de carroças. Salvemos os Cavalos!

Queremos a proibiçao de carroças. Os cavalos trabalham de forma injusta, carregam pesos alem do que aguentam, no sol, chuva e sem descanso. Proibiçao de carroças. Salvemos os Cavalos!Endereçado a: Governo do Brasil 33,653 ainda restam Pessoas assinaram! 16,347 Assinar esta petição agora! Queremos a proibição de carroças. Os cavalos trabalham de forma injusta, carregam pesos alem do que aguentam, no sol, chuva e sem descanso. Não recebem atendimento veterinário. As fêmeas trabalham grávidas e não recebem alimentação adequada. Dormem com a carroça em suas costas, não descansam. Quando esses animais ficam velhos continuam trabalhando ate adoecerem e morrerem sem qualquer socorro. Assinar esta petição Obrigado, A equipe de SOSVOX.ORG

Câmera de grafeno com pontos quânticos enxerga tudo Redação do Site Inovação Tecnológica -

Câmera de grafeno com pontos quânticos enxerga tudo

Redação do Site Inovação Tecnológica -  05/06/2017

Este sensor de câmera é feito com a tecnologia CMOS padrão da indústria, mas incorpora grafeno e pontos quânticos. [Imagem: Stijn Goossens et al. - 10.1038/nphoton.2017.75]

Grafeno com CMOS

Engenheiros espanhóis criaram uma câmera feita pela combinação de grafeno com a tecnologia padrão dos semicondutores.

O chip mostrou-se sensível a um espectro de luz mais amplo do que qualquer câmera disponível comercialmente, e a equipe afirma que o novo processo também pode ser usado para criar interconexões ópticas de alta velocidade para redes de comunicação.

O grafeno tem sido usado para demonstrar uma série de novas tecnologias, incluindo telas, alto-falantes, telas sensíveis ao toque e outros dispositivos eletrônicos. Mas a maioria dessas aplicações está em estágios iniciais de desenvolvimento e pesquisadores e empresas ainda estão trabalhando na integração do grafeno nos processos de fabricação em escala industrial.

Por isso surpreende que Stijn Goossens e seus colegas do Instituto de Ciências Fotônicas de Barcelona já tenham pronto um chip combinando a tecnologia CMOS padrão da indústria com o grafeno, uma vez que a rede atômica do grafeno não combina com a rede atômica do silício e dos metais e isolantes mesclados nos atuais semicondutores.

• Sim, é possível fazer chips com materiais unidimensionais

Melhores câmeras

A incapacidade de integrar outros semicondutores nos chips coloca restrições sobre o desempenho das câmeras baseadas em CMOS porque o silício só consegue detectar a luz visível.

É por isso que as câmeras digitais atuais continuam restritas à luz visível.

"Se você quiser detectar a luz infravermelha, você precisará comprar uma câmera de arseneto de gálio e índio, por exemplo. Isso lhe custará cerca de US$ 40.000 ou US$ 50.000 porque o arseneto de gálio e índio não está integrado de forma monolítica com o CMOS, então eles precisam de um processo muito complicado para integrar o circuito de leitura com os fotodetectores," explicou o professor Frank Koppens.

Em trabalhos anteriores, a equipe de Koppens já havia conseguido usar o grafeno para fazer uma espécie de milagre da multiplicação dos fótons. No ano passado, eles conseguiram conectar eletrodos para ler os sinais do grafeno em 3D, abrindo caminho para seu uso prático. Mas ainda se tratava de píxeis individuais, enquanto uma câmera precisa de milhões deles.

Grafeno com pontos quânticos

Agora, a equipe espanhola conseguiu transferir o grafeno cultivado em uma folha de cobre para a superfície de um chip CMOS de silício. A seguir o chip recebeu o circuito necessário para ler cada píxel da câmera individualmente. Finalmente, o grafeno recebeu uma camada de pontos quânticos em sua parte superior, adicionando um novo nível de detecção, para capturar um espectro maior de cores.

A câmera resultante consegue detectar comprimentos de onda de 300 nanômetros (quase ultravioleta) até 2.000 nm (infravermelho de ondas curtas). Mesmo que o grafeno não seja usado para absorver a luz, sua mobilidade eletrônica extraordinariamente alta produz um sinal mais forte, o que permite detectar a luz infravermelha acima do ruído, o que outros dispositivos não conseguem.

Os pesquisadores acreditam que seu chip poderá ser usado em câmeras para celulares, sistemas de CFTV, veículos e sistemas de inspeção industrial. Como grande trunfo, além do aprimoramento técnico, a produção do CMOS integrado com grafeno pode resultar em sensores a um custo virtualmente similar ao dos sensores atuais.

Bibliografia:

Broadband image sensor array based on graphene-CMOS integration
Stijn Goossens, Gabriele Navickaite, Carles Monasterio, Shuchi Gupta, Juan José Piqueras, Raúl Pérez, Gregory Burwell, Ivan Nikitskiy, Tania Lasanta, Teresa Galán, Eric Puma, Alba Centeno, Amaia Pesquera, Amaia Zurutuza, Gerasimos Konstantatos, Frank Koppens
Nature Photonics
Vol.: 11, 366-371
DOI: 10.1038/nphoton.2017.75

Qubits fabricados no diamante com precisão nanométrica Redação do Site Inovação Tecnológica -

Qubits fabricados no diamante com precisão nanométrica

Redação do Site Inovação Tecnológica -  12/06/2017

[Imagem: Tim Schröder et al. - 10.1038/ncomms15376]

Bits no diamante

É cada vez maior a chance de que os computadores quânticos tenham corpo e alma de diamante.

Como é muito difícil lidar com os bits quânticos, várias equipes ao redor do mundo estão trabalhando com diferentes tipos de qubits - atualmente, os qubits supercondutores e os qubits de diamante são os mais promissores, embora a computação quântica no silício também esteja avançando rápido.

Agora, uma equipe do MIT, da Universidade de Harvard e dos Laboratórios Sandia, todos nos EUA, desenvolveram um processo para fabricar os qubits dentro dos nanodiamantes de uma forma muito precisa - nos primeiros protótipos, os qubits ficam a apenas 50 nanômetros de distância, em média, do alvo pretendido.

Fabricar o circuito, depois gravar o qubit

Os qubits de diamante consistem na verdade em defeitos no interior do diamante, defeitos estes conhecidos como vacâncias, quando um átomo de carbono da estrutura cúbica do diamante é substituído por outro átomo - o qubit consiste na orientação magnética dos elétrons "soltos" nesse defeito.

Embora as vacâncias mais estudadas sejam as de nitrogênio, elas podem ser de qualquer átomo que possa funcionar como dopante no diamante. Tim Schroder e seus colegas usaram vacâncias de silício, que emitem luz em uma faixa de frequências mais estreita e não requerem o resfriamento criogênico dos defeitos de nitrogênio - essas vacâncias também são conhecidas como centros de cor.

Ocorre que essas emissões de luz são extremamente tênues. Para seu uso prático como bit quântico é necessário amplificá-las, dirigi-las e então recombiná-las para executar os cálculos.

É por isso que é importante posicionar esses defeitos com precisão: é mais fácil traçar os circuitos ópticos no nanodiamante e depois inserir os qubits nos locais corretos do que localizar qubits aleatoriamente posicionados e depois construir os circuitos ópticos ao redor deles.

Para demonstração da técnica, a equipe usou um filme fino de diamante com 200 nanômetros de espessura, no qual foram entalhadas cavidades ópticas para aumentar a luz emitida pelos qubits. Cada cavidade óptica recebeu então de 20 a 30 íons de silício. Um tratamento térmico final deu mobilidade a essas vacâncias, o que deixou os qubits a, em média, apenas 50 nanômetros de distância da posição ideal, mas já dentro de posições válidas para operação do circuito previamente gravado.

A equipe espera que novos aprimoramentos da técnica deem resultados ainda melhores.

Bibliografia:

Scalable focused ion beam creation of nearly lifetime-limited single quantum emitters in diamond nanostructures
Tim Schröder, Matthew E. Trusheim, Michael Walsh, Luozhou Li, Jiabao Zheng, Marco Schukraft, Alp Sipahigil, Ruffin E. Evans, Denis D. Sukachev, Christian T. Nguyen, Jose L. Pacheco, Ryan M. Camacho, Edward S. Bielejec, Mikhail D. Lukin, Dirk Englund
Nature Communications
Vol.: 8, Article number: 15376
DOI: 10.1038/ncomms15376

Robôs virtuais vão controlar fábrica digital do futuro Redação do Site Inovação Tecnológica

Robôs virtuais vão controlar fábrica digital do futuro

Redação do Site Inovação Tecnológica -  12/06/2017

A demonstração da tecnologia, feita no último dia 29 de Maio, envolveu a fabricação da peça mostrada no detalhe à esquerda em três unidades fabris distintas. [Imagem: SMACC/Divulgação]

Robôs discretos

A robótica não precisará se manifestar na forma de um Bumblebee, Data, C3PO ou Exterminador, e nem mesmo de um R2D2 ou um Wall-E.

Engenheiros do Centro de Pesquisas Técnicas (VTT) e da Universidade de Tampere, ambos na Finlândia, estão trabalhando em robôs bem mais discretos.

São robôs que existem na forma de códigos binários, dentro dos computadores, mas que serão responsáveis por gerir fábricas inteiras - mais do que isso, de coordenar várias fábricas.

Com esse "encarregado digital", nascerão o que os engenheiros chamam de fábricas virtuais, diversas unidades fabris reais que se transformam em uma só aos olhos dos seus coordenadores robóticos, produzindo bens de forma integrada e coordenada.

Fábrica digital

"A fábrica digital do futuro é uma rede descentralizada de empresas, com diferentes sub-redes, que também podem operar globalmente. A fabricação é controlada remotamente de um lugar qualquer via internet. A planta fabrica produtos em um local ideal para o objetivo atual a cada momento. Os critérios para o local de fabricação podem ser, por exemplo, eficiência, qualidade ou proximidade com o cliente," resume o professor Risto Kuivanen, coordenador do projeto SMACC, sigla em inglês para Centro de Manufatura e Máquinas Inteligentes.

E não são apenas ideias. Kuivanen falava enquanto demonstrava a operação conjunta de três células industriais - que poderão ser fábricas inteiras no futuro - com seus robôs, máquinas de solda, prensas, máquinas de corte a laser etc. -, tudo sendo coordenado pelos robôs virtuais - ou agentes de software.

Imagens das unidades fabris e dados de cada máquina eram mostrados em tempo real na central de controle durante a demonstração - o "lugar qualquer" a que o engenheiro se referiu.

Reorganização fabril

A intenção da equipe é que diferentes unidades produtivas - as fábricas reais - possam ter seus equipamentos integrados para reagir rapidamente a alterações no mercado, seja um pico de demanda, seja uma falta de compradores para os produtos originalmente fabricados - a integração virtual permitirá que os diversos equipamentos sejam reutilizados para fabricar outros produtos.

Várias unidades produtivas do mesmo grupo também poderão se reorganizar para aumentar a eficiência ou dar apoio a alguma fábrica em dificuldade.

A equipe afirma que as tecnologias necessárias para a integração de fábricas reais "estão em rápido desenvolvimento" e que poderão ser utilizadas dependendo das condições econômicas.

Enquanto isso, eles estão trabalhando para incluir a impressão 3D, que promete dar um novo nível de flexibilidade ao processo produtivo.

Luz se torna superfluida a temperatura ambiente Redação do Site Inovação Tecnológica

Luz se torna superfluida a temperatura ambiente

Redação do Site Inovação Tecnológica -  13/06/2017

Esquema da microcavidade orgânica onde a luz se torna um superfluido. [Imagem: Polytechnique Montreal]

Luz líquida

Não é novidade para ninguém que a luz pode ser interpretada como onda ou como partícula.

Já o fato de que a luz também pode se comportar como um líquido, ondulando e espiralando em torno de obstáculos como a corrente de um rio em volta de uma pedra, é uma descoberta muito mais recente e que ainda é motivo de muita controvérsia.

Essas propriedades "líquidas" da luz emergem em circunstâncias muito especiais, quando os fótons que formam a onda luminosa têm oportunidade de interagir uns com os outros - da mesma forma que ocorre no caso da luz solidificada.

A novidade agora é que, quando a luz recebe uma espécie de "roupa de elétrons", o efeito que ocorre é muito mais dramático: a luz se torna um superfluido, fluindo sem fricção ao redor de um obstáculo e se reconectando depois de passar por ele, sem qualquer ondulação.

E talvez ainda mais surpreendente, tudo acontece à temperatura ambiente - a superfluidez é um fenômeno que tipicamente ocorre a temperaturas muito próximas do zero absoluto.

• Moléculas de luz, cristais de pura luz e... sabres de luz

Luz superfluida

"A superfluidez, que permite que um fluido, na ausência de viscosidade, literalmente vaze para fora de seu recipiente, está ligada à capacidade de todas as partículas se condensarem em um estado chamado condensado de Bose-Einstein, também conhecido como o quinto estado da matéria, em que partículas se comportam como uma única onda macroscópica, oscilando à mesma frequência," explica o professor Daniele Sanvitto, do Conselho Nacional de Pesquisas da Itália, em Lecce.

Mas condensados de Bose-Einstein só se formam próximo do zero absoluto.

"Para obter a superfluidez a temperatura ambiente, ensanduichamos um filme fino de moléculas orgânicas entre dois espelhos altamente reflexivos. A luz interage fortemente com as moléculas conforme rebate para trás e para frente entre os espelhos, e isso nos permitiu formar um fluido híbrido de luz e matéria.

"Desta forma, podemos combinar as propriedades dos fótons, como a sua leve massa efetiva e alta velocidade, com fortes interações devidas aos elétrons dentro das moléculas. Sob condições normais, um fluido ondula e gira em torno de qualquer coisa que interfira com seu fluxo. Em um superfluido, essa turbulência é suprimida ao redor dos obstáculos, fazendo com que o fluxo continue inalterado em seu caminho," explicou o professor Stéphane Kéna-Cohen, da Escola Politécnica de Montreal, no Canadá, membro da equipe.

• Moléculas de luz se parecem com moléculas de hidrogênio

O efeito é dramático quando a luz se torna superfluida (embaixo). [Imagem: Giovanni Lerario et al. - 10.1038/nphys4147]

Polaritons

A conclusão da equipe é que a luz se torna superfluida mediada por quasipartículas muito leves chamadas polaritons, que são essencialmente meio matéria e meio luz.

Como os polaritons estão diretamente envolvidos com uma tecnologia emergente chamada plasmônica, que promete nada menos do que chips à velocidade da luz, a expectativa é que o novo fenômeno possa ser explorado em futuros dispositivos fotônicos - sobretudo porque ele ocorre a temperatura ambiente.

De acordo com a equipe, o fenômeno que ocorre com a luz parece ser semelhante ao que acontece nos supercondutores, quando os elétrons se unem dando origem a superfluidos ou supercorrentes, conduzindo eletricidade sem perdas. Se a coisa pode acontecer com a luz a temperatura ambiente, isso pode ser um indício de que a supercondutividade também possa se tornar mais quente, já que até agora ela só foi registrada em temperaturas criogênicas.

• Supercondutor a temperatura ambiente é mesmo possível

Bibliografia:

Room-temperature superfluidity in a polariton condensate
Giovanni Lerario, Antonio Fieramosca, Fábio Barachati, Dario Ballarini, Konstantinos S. Daskalakis, Lorenzo Dominici, Milena De Giorgi, Stefan A. Maier, Giuseppe Gigli, Stéphane Kéna-Cohen, Daniele Sanvitto
Nature Physics
DOI: 10.1038/nphys4147

Fim dos subpíxeis RGB promete multiplicar a resolução das telas Redação do Site Inovação Tecnológica

Fim dos subpíxeis RGB promete multiplicar a resolução das telas

Redação do Site Inovação Tecnológica -  13/06/2017

Cada píxel passa integralmente de uma cor a outra. [Imagem: Daniel Franklin et al. - 10.1038/ncomms15209]

Píxel de cor contínua

Esta inovação poderá de fato revolucionar as telas - de TVs, computadores, celulares e tudo o mais.

Uma nova técnica permite ajustar a cor dos píxeis individualmente, fazendo a cor mudar de forma contínua. Isso elimina a necessidade dos subpíxeis - atualmente, todas as telas são feitas de píxeis formados por três subpíxeis, um vermelho, um verde e um azul.

"Nós podemos fazer com que um subpíxel vermelho passe para o azul, por exemplo," explicam Daniel Franklin e Debashis Chanda, da Universidade Central da Flórida, nos EUA.

O resultado é que será possível aumentar muito a densidade dos píxeis na tela, elevando a resolução para níveis inimagináveis com a tecnologia atual. E como não será mais necessário desligar subpíxeis para exibir uma cor sólida, o brilho das telas poderá ser muito maior do que das atuais.

"Em outras telas isto não é possível porque eles precisam de três filtros de cores estáticos para mostrar a cor RGB completa. Não precisamos disso mais; um único píxel, sem subpíxeis, pode ser ajustado através de uma determinada gama de cores," complementou Chanda.

Nanoestruturas

A inovação se baseia em uma técnica que a equipe apresentou em 2015, com uma tela passiva e flexível que mais se parecia com uma pele.

A equipe agora já trabalha para repassar a tecnologia para a indústria. [Imagem: Daniel Franklin et al. - 10.1038/ncomms15209]

Agora eles não precisam mais variar as nanoestruturas em formato de caixa de ovos que usaram no primeiro protótipo, o que era necessário para obter variações de cor. Eles descobriram que basta variar a rugosidade da superfície para obter uma gama completa de cores, usando uma única nanoestrutura.

A dupla garante que sua superfície nanoestruturada pode ser facilmente integrada na atual tecnologia de fabricação de telas, de modo que o hardware básico não precisaria ser substituído.

"Isso permite que você aproveite todas as décadas preexistentes de tecnologia LCD. Não precisamos mudar toda a engenharia que foi feita para fazer isso," disse Franklin.

Os pesquisadores agora estão trabalhando para aumentar o tamanho das suas telas para levar a tecnologia ao setor privado.

Bibliografia:

Actively addressed single pixel full-colour plasmonic display
Daniel Franklin, Russell Frank, Shin-Tson Wu, Debashis Chanda
Nature Communications
Vol.: 8, Article number: 15209
DOI: 10.1038/ncomms15209

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Itaipu inaugura primeira fábrica brasileira de biometano Com informações da Agência Brasil -

Itaipu inaugura primeira fábrica brasileira de biometano

Com informações da Agência Brasil -  06/06/2017

Itaipu Binacional inaugura planta de produção de biometano com uso de mistura de esgoto, restos orgânicos de restaurantes e poda de grama.[Imagem: Itaipu]

Biometano

A Itaipu Binacional inaugurou a primeira planta de produção de biometano, gás não poluente, com características similares às do gás natural.

O biometano resulta da purificação do biogás, obtido a partir de mistura de esgoto, restos orgânicos e poda de grama. Serão utilizados para a produção do biometano na fábrica, mensalmente, 10 toneladas de restos de alimentos e resíduos orgânicos e 30 toneladas de poda de grama.

Esse processo para obtenção do biogás substitui o processo usado normalmente com dejetos de animais. De acordo com a empresa, essa será a primeira unidade de fabricação de biogás desse tipo no Brasil.

A fábrica recebeu investimento de R$ 2,16 milhões e tem capacidade de produção de 4 mil metros cúbicos de biometano por mês. A fábrica, construída entre 2015 e 2016, começou operando com um quinto da capacidade, em caráter experimental.

"Essa é uma usina de última geração em termos de produção de biogás. Serve para a gente desenvolver o domínio de tecnologias, de sistemas, coisas que nos permitam apoiar outras iniciativas na região", afirmou o superintendente de Energias Renováveis de Itaipu, Paulo Afonso Schmidt.

Veículos a biometano

A produção de biometano da fábrica será destinada ao abastecimento de veículos. Essa produção é suficiente para 80 a 100 veículos que rodem em média 800 quilômetros mês. Atualmente, 70 veículos da frota de Itaipu são abastecidos com biometano.

No final de 2014, a Itaipu integrou à sua frota veicular o primeiro carro movido a biometano, usado pela Superintendência de Energias Renováveis da usina.

Atualmente, o gasto por quilômetro rodado alcança R$ 0,26, contra R$ 0,36 o custo por quilômetro rodado com etanol.

Disseminação da tecnologia

Paulo Schmidt espera ainda desenvolver processos e tecnologias que apoiem o produtor rural na área de produção de carnes, tendo em vista que o volume de dejetos animais, além de causar danos ao meio ambiente, apresenta risco para o reservatório de Itaipu.

A transformação de dejetos animais em biometano, além de produzir energia para consumo próprio, poderia representar renda adicional para os produtores. O superintendente afirmou que a tecnologia poderá ser aplicada em prefeituras e empresas como fonte de produção de energia. "Itaipu vai apoiar iniciativas como essa", afirmou.

Além de produzir biometano e biofertilizante, a fábrica reduz os gases de efeito estufa e traz benefícios para o tratamento de resíduos. O custo hoje do projeto é de até R$ 0,09 por quilowatt-hora (kwh).

Sintetizado um nanocinto de carbono - depois de 60 anos de tentativas Redação do Site Inovação Tecnológica -

Sintetizado um nanocinto de carbono - depois de 60 anos de tentativas

Redação do Site Inovação Tecnológica -  07/06/2017

Nanoanel de carbono - os átomos de carbono aparecem em laranja e cinza, e os átomos de hidrogênio em branco. [Imagem: ITbM/Nagoya University]

Nanocinto de carbono

Os químicos vêm tentando sintetizar nanocintos de carbono há mais de 60 anos, mas ninguém havia tido sucesso até agora.

Quem conseguiu o feito foi Guillaume Povie, trabalhando na Universidade de Nagoia, no Japão.

A expectativa é que esses nanocintos de carbono - há quem prefira nanocorreias ou mesmo nanoanéis - sirvam como molde para a construção de nanotubos de carbono de grandes comprimentos, permitindo que eles sejam tecidos para criar cordas superfortes.

O nanocinto mede 0,83 nanômetro de diâmetro e é composto por anéis de benzeno fundidos - por sua vez anéis aromáticos formados por seis átomos de carbono.

"Ninguém sabia nem mesmo se sua síntese orgânica era possível ou não. Contudo, eu tinha minha mente fixa na síntese dessa belíssima molécula," contou o professor Yasutomo Segawa, membro da equipe.

Fabricação de nanotubos

Embora possam por si sós inaugurar um novo ramo na pesquisa das nanoestruturas de carbono, os nanocintos são vistos como parte da família dos nanotubos - vá empilhando os nanocintos e o nanotubo vai crescendo aos poucos.

As técnicas atuais de síntese dos nanotubos produzem resultados muito inconsistentes, não apenas com tubos metálicos e semicondutores misturados, mas também com arranjos moleculares diferentes, diâmetros variados e protuberâncias nas laterais, o que vem impedindo seu uso prático.

A possibilidade de construir os nanotubos a partir de anéis individuais, montados uns sobre os outros, abre caminho para sua fabricação de forma precisa, consistente e em larga escala.

Estrutura do nanocinto (esquerda) e o material visto em macroescala. [Imagem: ITbM/Nagoya University]

Rumo ao mercado

A dificuldade em sintetizar nanocintos de carbono deve-se às suas energias de tensão extremamente elevadas. Isso ocorre porque o benzeno é estável na forma plana, mas fica instável devido à fusão para formação dos anéis.

A equipe resolveu este problema usando como precursor uma molécula de p-xileno, que é uma molécula de benzeno com dois grupos metila, e depois pacientemente traçando uma rota que consiste em nada menos do que 11 etapas.

Os nanoanéis de carbono apresentam-se como um sólido de cor vermelha e com uma profunda fluorescência. A análise por cristalografia de raios X revelou que o nanocinto tem uma forma cilíndrica, exatamente como os nanotubos de carbono.

A equipe pretende lançar seu material no mercado o quanto antes. "Estamos ansiosos para descobrir novas propriedades e funcionalidades do nanocinto de carbono [em colaboração] com pesquisadores de todo o mundo," disse Segawa.

Bibliografia:

Synthesis of a Carbon Nanobelt
Guillaume Povie, Yasutomo Segawa, Taishi Nishihara, Yuhei Miyauchi, Kenichiro Itami
Science
DOI: 10.1126/science.aam8158

Circuitos híbridos viabilizam computação baseada no caos Redação do Site Inovação Tecnológica

Circuitos híbridos viabilizam computação baseada no caos

Redação do Site Inovação Tecnológica -  07/06/2017

A computação baseada na teoria do caos permite o processamento de múltiplas entradas simultaneamente.[Imagem: John F. Lindner]

Computação baseada no caos

Combinar componentes digitais e analógicos no interior de circuitos integrados não-lineares, que funcionam baseados na teoria do caos, pode melhorar a potência computacional dos processadores ao permitir o processamento simultâneo de um maior número de entradas.

Foi o que demonstraram Vivek Kohar e seus colegas da Universidade do Estado da Carolina do Norte, nos EUA.

Eles garantem que essa abordagem "melhor dos dois mundos" pode viabilizar a fabricação de circuitos que podem executar mais cálculos sem nem mesmo aumentar o tamanho físico dos processadores.

Isso torna a computação baseada no caos uma alternativa para escapar dos limites da física em termos do tamanho dos transistores - está cada vez mais difícil continuar miniaturizando os transistores para aumentar sua densidade e o poder de computação dos chips.

Circuitos não-lineares

Os circuitos não-lineares baseados no caos têm sido propostos como uma solução para o problema da miniaturização, já que cada circuito desses pode executar múltiplos cálculos, em vez da abordagem atual de "um circuito, uma tarefa".

Entretanto, o número de entradas que podem ser processadas na computação baseada no caos é limitada pelo ruído ambiente, o que diminui a precisão - ruído ambiente refere-se a flutuações de sinal aleatórias que podem ser causadas por variações de temperatura, de tensão ou por defeitos nos semicondutores.

"O ruído sempre foi um grande problema em quase todas as aplicações de engenharia, incluindo dispositivos de computação e comunicações. O nosso sistema é não-linear e, desta forma, o ruído pode ser ainda mais problemático," disse Kohar.

Esquema da plataforma híbrida proposta pela equipe. [Imagem: Vivek Kohar et al. - 10.1103/PhysRevApplied.7.044006]

Circuito híbrido

Para resolver o problema, Kohar criou um sistema híbrido que usa um bloco digital de portas AND e um circuito analógico não-linear para distribuir a computação entre os circuitos digitais e analógicos.

O resultado é uma redução exponencial no tempo de cálculo, o que significa que a saída pode ser medida antes que os desvios causados pelo ruído cresçam muito. Em outras palavras, os cálculos são feitos tão rapidamente que o ruído não tem tempo para afetar sua precisão.

Para melhorar ainda mais a precisão, a solução combina múltiplos sistemas, em um acoplamento que cria uma rede de segurança capaz de reduzir o efeito de desvios causados pelo ruído na fase final da computação.

"Pense no alpinismo," diz Kohar. "Os escaladores podem escalar individualmente, mas se um escorrega, então ele pode ter uma queda perigosa. Então eles usam cordas para se conectar uns com os outros. Se um escorrega, os outros vão evitar a sua queda. Nosso sistema é mais ou menos assim, com todos os sistemas conectados uns aos outros o tempo todo.

"Os sistemas são ajustados de tal forma que, no momento da medição, o nosso sistema está no máximo ou no mínimo - nos pontos onde os efeitos do ruído são geralmente baixos e muito menores se os sistemas estiverem acoplados. Considerando o exemplo do alpinismo novamente, isso significa que tomamos as médias dos alpinistas quando eles estão em locais de repouso, como em um pico ou em um vale, onde as distâncias entre eles são menores," explicou Kohar.

Com a arquitetura calculada e demonstrada, agora será uma questão de esperar que os engenheiros construam os primeiros circuitos práticos para demonstrar essa nova forma de computação baseada no caos imune a ruídos.

Bibliografia:

Implementing Boolean Functions in Hybrid Digital-Analog Systems
Vivek Kohar, Behnam Kia, John F. Lindner, William L. Ditto
Physical Review Applied
Vol.: 7, 044006
DOI: 10.1103/PhysRevApplied.7.044006

Adesivo-lagartixa mostra sua força em múltiplas situações Redação do Site Inovação Tecnológica

Adesivo-lagartixa mostra sua força em múltiplas situações

Redação do Site Inovação Tecnológica -  08/06/2017

Parece que os adesivos inspirados nas patas das lagartixas finalmente ficaram práticos. [Imagem: Sukho Song et al. - 10.1073/pnas.1620344114]

Biomimetismo prático

Engenheiros alemães parecem ter finalmente conseguido copiar a técnica que as lagartixas usam para se agarrar às paredes e tetos.

Sukho Song e seus colegas do Instituto Max Planck de Sistemas Inteligentes conseguiram copiar os naturais "adesivos secos" das patas das lagartixas.

Embora muito se tenha feito especificamente nesse campo da biomimética ao longo dos anos, as demonstrações de Song não parecem deixar margem a dúvidas sobre o seu sucesso.

Em seu varal de demonstração, o pesquisador usou o adesivo biomimético para pendurar diversos objetos, incluindo um frasco de vidro com 200 ml de suco, pesando 307 gramas, vários canecos, pesando 188 gramas cada um, e outros objetos mais leves, mas com texturas desafiadoras, como um tomate (41 gramas) e uma embalagem plástica (139 gramas).

Adesivo biomimético

O adesivo biomimético consiste em uma membrana elástica recoberta com minúsculas fibras - imitando as patas das lagartixas, algo que vários outros grupos já fizeram.

Mas o grande avanço foi dotar internamente o material de um diferencial de pressão que evita que a carga se concentre nas bordas do adesivo. Além de segurar mais, o material oferece uma forte adesão mesmo em superfícies curvas.

"Outra vantagem é que a garra pode lidar com a deformação de um objeto. Desta forma, as superfícies não se soltam, o que poderia levar à perda da força de adesão," disse o professor Dirk-Michael Drotlef.

Em termos de eficiência - máxima força adesiva -, a equipe calcula que seu adesivo seco chegou aos 26%, o que é muito mais do que o 1,8% obtido até então.

Bibliografia:

Controllable load sharing for soft adhesive interfaces on three-dimensional surfaces
Sukho Song, Dirk-Michael Drotlef, Carmel Majidi, Metin Sitti
Proceedings of the National Academy of Sciences
DOI: 10.1073/pnas.1620344114

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Robôs e legislação ambiental marcam fim da globalização? Com informações da Universidade de Cambridge

Robôs e legislação ambiental marcam fim da globalização?

Com informações da Universidade de Cambridge -  01/06/2017

Desglobalização: será que a globalização está mesmo indo embora?[Imagem: CC0 Public Domain/Pixabay]

Fim da globalização

Há décadas que nos dizem que a globalização é uma força irresistível, e que todos devem se juntar à onda ou "ficarão fora do mercado".

Contudo, para um professor da Universidade de Cambridge, no Reino Unido, fatores que vão desde a automação e a impressão 3D, até legislações ambientais e expectativas dos clientes estão sinalizando o início do fim para a fabricação globalizada.

O professor Finbarr Livesey afirma que, embora a globalização digital continue em ritmo acelerado, já podem ser vistos os primeiros sinais de uma mudança radical na produção e na distribuição de bens, com as cadeias de suprimentos globais encolhendo à medida que as empresas começam o deslocar sua produção de volta para casa - para os seus países de origem ou para os seus mercados consumidores.

Volta produção, empregos não voltam

Livesey argumenta que vários dos principais pressupostos sobre a globalização e a terceirização já estão errados e que a economia global está mudando sutilmente de uma forma que ainda está por ser captada pelos indicadores macroeconômicos.

"Os robôs estão se tornando mais baratos do que a mão de obra no exterior, a preocupação climática e os voláteis mercados de combustíveis fósseis estão restringindo as pegadas de carbono, e os consumidores esperam cada vez mais produtos sob medida com entrega expressa. Distribuir a produção por todo o planeta já está fazendo cada vez menos sentido econômico," diz Livesey. "Continuar contando as conhecidas histórias sobre a economia global não é mais uma opção, à medida que mudanças tecnológicas e políticas fazem zombaria de qualquer consenso passado."

No entanto, ele adverte contra falsas reivindicações de que essas mudanças sejam uma vitória para o protecionismo: as tecnologias que permitem o retorno da produção para as economias de alto custo não deverão significar o prometido retorno dos empregos - a produção volta automatizada.

Além disso, lembra Livesey, o regionalismo nunca desapareceu de fato. Uma porcentagem significativa das exportações continua a desembarcar na mesma área terrestre de onde se originam: cerca de 50% na Ásia e na América do Norte, e até 70% no caso da Europa.

• Brasil privatizou mal e não aproveitou fluxo de capital estrangeiro

Casos de desglobalização

O professor chama a atenção para exemplos do que ele acredita serem "fracos sinais precoces de mudança" - como grandes empresas estão começando a fazer uma curva de 180º na globalização.

A nova Speedfactory da Adidas usa automação e impressão 3D para produzir tênis de alta tecnologia - não na China ou no sul da Ásia, mas na Alemanha. "E nos disseram que os têxteis nunca voltariam," lembra Livesey.

A poderosa General Electric recentemente rejuvenesceu uma enorme "cidade fantasma" no estado de Kentucky (EUA) quando percebeu que os aparelhos poderiam ser fabricados ao mesmo custo ou mais baratos nos EUA do que na China.

A Foxconn, empresa que fabrica os circuitos do iPhone, espichou as orelhas quando se sugeriu que robôs poderiam substituir um milhão de trabalhadores chineses - e que a produção poderia até mesmo se mudar para os EUA como resultado disso.

Em última análise, a jornada da produção rumo ao cliente pode ser medida em metros, em vez de continentes. Por exemplo, a Espresso Book Machine da Livraria de Harvard usa informações de arquivos digitais para imprimir e encadernar novos livros na loja conforme o cliente os pede.

O professor Livesey destaca ainda as patentes de impressão 3D móvel solicitadas pela Amazon em 2015 como indicadores de uma direção hiper-local, e não hiper-global, para a produção.

"Embora [a tecnologia da Amazon] não seja atualmente viável, pode vir um momento em que o produto que você comprou seja impresso no caminho para sua casa," finalizou.

Célula a combustível contenta-se com platina de um catalisador de carro Redação do Site Inovação Tecnológica

Célula a combustível contenta-se com platina de um catalisador de carro

Redação do Site Inovação Tecnológica -  01/06/2017

O nanocatalisador mostrou-se 10 vezes mais efetivo do que os catalisadores de platina pura usados hoje nas células a combustível. [Imagem: Mia Halleröd Palmgren]

Energia limpa

As células a combustível - usando hidrogênio para produzir eletricidade diretamente e liberando apenas água como resíduo - têm tudo para se tornarem a fonte de energia do futuro.

Mas ainda há alguns desafios a vencer, entre eles a necessidade de um catalisador para a reação - o catalisador mais usado é a platina, um dos metais mais caros do mundo.

É por que isso que há razões para comemorar os resultados de uma técnica desenvolvida por Niklas Lindahl e seus colegas das universidades Chalmers (Suécia) e Técnica da Dinamarca.

Lindahl desenvolveu um nanocatalisador que otimiza o uso da platina, reduzindo drasticamente a quantidade necessária do metal.

"Com o nosso método, é necessário apenas um décimo da platina necessária para as aplicações mais exigentes. Isso pode reduzir a quantidade de platina necessária para uma célula a combustível em cerca de 70%," afirma o pesquisador.

A nanoliga é formada pulverizando átomos de platina (cinza) e ítrio (azul) em uma câmara de vácuo. [Imagem: Niklas Lindahl /Chalmers University of Technology]

Esperança

Se os testes que deverão se seguir mostrarem que é possível manter o nível de eficiência da célula a combustível com o nanocatalisador, isso significará que cada célula usará a mesma quantidade de platina que um conversor catalítico usado em todos os automóveis - será necessário alterar ligeiramente a arquitetura das células a combustível para que eles usem o novo nanocatalisador.

"Esperamos que isso permita que as células a combustível substituam os combustíveis fósseis e também sejam um complemento para os carros movidos a bateria," disse o professor Björn Wickman.

Bibliografia:

High Specific and Mass Activity for the Oxygen Reduction Reaction for Thin Film Catalysts of Sputtered Pt3Y
Niklas Lindahl, Eleonora Zamburlini, Ligang Feng, Henrik Grönbeck, Maria Escudero-Escribano, Ifan E. L. Stephens, Ib Chorkendorff, Christoph Langhammer, Björn Wickman
Advanced Materials Interfaces
DOI: 10.1002/admi.201700311

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