Eletricidade sem fios pode ser realidade em breve

Publicada em: 08/09/2009

Aparelhos eletrônicos como telefones celulares e laptops podem começar a se libertar de seus carregadores com fio já a partir do próximo ano, segundo afirma um executivo da WiTricity, empresa que promete lançar no mercado em breve uma nova tecnologia de eletricidade sem fio.

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Eric Giler, executivo da WiTricity, explicou, em declarações para a rede CNN, que o sistema de eletricidade sem fio ainda precisa ser aperfeiçoado, mas deve estar disponível comercialmente muito em breve, talvez já no ano que vem.

"Daqui a cinco anos, isto vai parecer completamente normal", afirmou Giler, em referência ao fato de que este sistema poderá substituir carregadores com fios elétricos e pilhas descartáveis.

O sistema da Witricity, empresa ligada ao Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT), nos Estados Unidos, converte a eletricidade em um campo magnético que navega pelo ar em uma determinada frequência.

Giler também afirmou que o sistema poderá tornar atrativos os carros elétricos, que "são maravilhosos, mas ninguém quer realmente ligá-los na corrente elétrica".

Idéias sobre eletricidade sem fio vêm sendo desenvolvidas há mais de um século. Em 1890, Nikola Tesla já tentou criar sistemas de envio de eletricidade sem fio. Mas, até hoje, nenhum foi considerado seguro e barato o suficiente para ser produzido em nível comercial.

Existem algumas tecnologias do tipo à venda, mas todas com alguma limitação.

A tecnologia do grupo de pesquisas de Giler é chamada "ressonância magneticamente acoplada" e consiste, basicamente, em enviar para o ar um campo magnético com uma frequencia específica que pode ser captada por um telefone ou aparelho de televisão autorizado, que poderá transformá-lo em eletricidade.

Giler também defende que o preço dos aparelhos não deve aumentar muito devido à tecnologia de eletricidade sem fio. Para ele, a maior barreira para a adoção desta tecnologia é o fato que as pessoas não estão familiarizadas com a ideia.

Fonte: Redação Terra

Robôs espaciais autônomos farão melhor ciência em mundos desconhecidos

Novo paradigma da exploração espacial

Um exército de robôs poderá um dia voar sobre as montanhas de Titã, cruzar suas gigantescas dunas e navegar sobre a superfície dos seus lagos salgados. A lua de Saturno é vista hoje como um dos pontos mais promissores para a exploração espacial, devido às suas condições capazes de abrigar princípios de vida.

Ao falar das possibilidades da exploração de Titã, Wolfgang Fink, do Instituto de Tecnologia da Califórnia, nos Estados Unidos, afirma que a exploração espacial está para sofrer uma mudança de paradigma. Segundo ele, a próxima geração de exploradores robotizados terá pouco ou nada a ver com os robôs espaciais que vemos hoje.

"Nós estamos deixando a abordagem tradicional de uma única nave espacial robótica, sem nenhuma redundância e comandada a partir da Terra, para outra abordagem, que permitirá ter múltiplos robôs descartáveis de baixo custo, capazes de comandarem a si próprios e se comunicar com vários outros robôs em outros locais," diz Fink.

Geólogos espaciais

Fink e seus colegas estão desenvolvendo softwares autônomos para comandar esses robôs. O objetivo da pesquisa é construir um campo de testes onde vários robôs atuarão em conjunto para reproduzir a forma como um geólogo explora uma região desconhecida, seja ela na Terra, em outros planetas ou luas ou mesmo em um asteroide.

O programa dará aos robôs um comportamento complementar: embora sejam completamente autônomos e capazes de completar sua tarefa individual sem qualquer controle externo, cada robô atuará como membro de uma equipe, podendo ajustar seu comportamento para que o objetivo total da equipe seja atingido.

Esse comportamento em equipe incluirá a identificação de áreas interessantes para a pesquisa e a priorização dentre os alvos a serem estudados, além da identificação de riscos e a tomada de atitudes para contornar esses riscos.

Melhor ciência espacial

Além da independência da equipe de robôs em relação ao centro de comando na Terra e da simplificação da missão, robôs assim poderão enriquecer muito os resultados científicos das missões espaciais.

Por exemplo, os robôs que estão explorando Marte fotografaram redemoinhos de vento na superfície do planeta, cuja existência era desconhecida. Mas o flagrante foi feito por mero acaso - apenas por sorte o redemoinho surgiu no momento em que o robô estava fotografando seus arredores.

Robôs espaciais autônomos poderão agir imediatamente tão logo seus sensores captem algum fenômeno, seja uma tempestade de areia, uma erupção criovulcânica ou um escapamento de metano do solo. E, em vez de uma única foto, uma câmera de alta resolução poderá captar o fenômeno por inteiro, em toda a sua dinâmica.

Operação em camadas

Para a exploração de Titã, os pesquisadores vislumbram uma sonda orbital, circulando ao redor da lua e obtendo uma visão global. Abaixo dela, um balão de grande altitude captará uma visão mais precisa das montanhas, lagos e canais. No solo, um batalhão de jipes robóticos ou robôs aquáticos explorarão os detalhes da superfície.

A sonda em órbita poderá falar diretamente com o balão e fazê-lo voar sobre uma determinada região. O balão, por sua vez, estará em contato com os diversos exploradores robóticos na superfície, comandando-os para explorarem em detalhes as áreas identificadas como mais promissoras.

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Sensores sem baterias vão monitorar de aviões a atletas

Quando um pássaro se choca com um avião, as consequências podem ser fatais não apenas para o pobre pássaro. Na verdade, danos muito mais sutis à fuselagem, provocados pela fadiga dos metais, já foram apontados como a causa de vários acidentes aéreos.

Para prevenir esses problemas, há anos a indústria procura formas de incluir sensores na fuselagem dos aviões. Esses sensores poderiam disparar alarmes tão logo o dano se iniciasse, muito antes que pudesse se transformar em causa de uma tragédia, acionando o serviço de manutenção preventiva.

Sensores sem alimentação externa

Agora, engenheiros do Instituto Fraunhofer, na Alemanha, acreditam ter dado um passo decisivo para a viabilizar a instalação desses sensores estruturais - eles construíram sensores que não precisam de alimentação externa. Sem cabos ou baterias, sua instalação será muito mais simples e barata.

"Nós usamos geradores termoelétricos," conta o Dr. Dirk Ebling. Materiais termoelétricos são semicondutores que geram eletricidade pela influência de um diferencial de temperatura. Neste caso, o material aproveita a temperatura externa (entre -20 e -50º C) e a temperatura da cabine do avião (cerca de 20º C).

Com a conexão de um número suficiente desses geradores é possível produzir energia suficiente para alimentar pequenos sensores, além de uma unidade de rádio para transmitir as leituras para um computador central, localizado no interior do avião.

O sistema completo contém, além dos sensores propriamente ditos, os geradores termoelétricos, dispositivos de armazenamento de energia para emergências e um módulo para transmissão dos dados por radiofrequência.

Carros, prédios e atletas

Segundo os pesquisadores, o sistema de sensores terá utilidade em várias outras aplicações, além dos aviões. Nos carros, por exemplo, eles poderão diminuir peso e custo, substituindo uma parte do chicote elétrico, uma das peças individuais mais caras de um automóvel.

Em pontes e outras construções civis, eles poderão ser utilizados para o monitoramento estrutural e para a emissão de alertas contra terremotos.

Até mesmo no dia-a-dia dos esportistas haverá espaço para os sensores sem baterias - gerando energia pela diferença de temperatura do ambiente e do corpo do atleta, os sensores poderão monitorar o ritmo cardíaco, a respiração, a quantidade de água perdida etc.

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Força mecânica induz diferenciação de célula-tronco embrionária

James E. Kloeppel - 05/11/2009

Força mecânica induz diferenciação de célula-tronco embrionária
Os cientistas olaram uma gota magnética, com cerca de 4 micrômetros de diâmetro, na superfície de uma célula-tronco embrionária viva, usando um campo magnético externo para agitar as duas. [Imagem: Chowdhury et al.]

Um pequeno "empurrãozinho" pode ser tudo o que uma célula-tronco embrionária precisa para diferenciar-se em um tipo específicos de célula.

A descoberta, feita por cientistas da Universidade de Illinois, nos Estados Unidos, terá aplicações na clonagem terapêutica e na medicina regenerativa.

"Nossos resultados sugerem que pequenas forças mecânicas podem de fato desempenhar um papel crítico na direção específica da diferenciação," afirma Ning Wang, um dos autores da pesquisa que será publicado no próximo exemplar da revista Nature.

Expressão genética à força

A "maciez" física é uma propriedade intrínseca das células-tronco embrionárias que determina como elas respondem às forças em seu microambiente físico. Os cientistas já sabiam que as forças mecânicas externas determinam como as células-tronco se ligam a uma superfície e como elas se espalham sobre a superfície.

O que eles não sabiam é que a força mecânica externa também influencia como genes específicos são expressados, determinando a rota que a célula-tronco seguirá, diferenciando-se em um tipo específico de célula.

Sensibilidade celular

Para estudar a sensibilidade celular à força mecânica, Wang e seus colegas primeiro colaram uma gota magnética, com cerca de 4 micrômetros de diâmetro, na superfície de uma célula-tronco embrionária viva.

Um campo magnético oscilante, aplicado externamente, portanto sem nenhum contato direto com a célula ou com a gota magnética, fez com que a dupla oscilasse numa e noutra direção.

A natureza cíclica da força mecânica é muito importante no experimento. Segundo Wang, a oscilação simula as forças naturais que atuam no interior de uma célula viva, como o movimento cíclico da miosina, uma espécie de motor de proteína.

Os pesquisadores descobriram que as células-tronco embrionárias são mais flexíveis e muito mais sensíveis às forças cíclicas que as células mais maduras, já diferenciadas.

Os pesquisadores obtiveram os mesmos resultados quando aplicaram as forças cíclicas a células musculares humanas. As células-tronco embrionárias utilizadas no experimento foram colhidas de embriões de ratos. Eles não fizeram experiências com células-tronco embrionárias humanas.

Expressão genética seletiva

Para estudar os efeitos de longo prazo da aplicação das forças mecânicas, os pesquisadores utilizaram corantes fluorescentes verdes, que permitiram acompanhar a expressão de genes específicos que, em última instância, determinam o caminho de desenvolvimento da célula-tronco, ou seja, em que tipo de célula ela se diferenciará.

"Se nossas descobertas puderem ser estendidas para embriões animais em seus primeiros estágios, poderemos ter uma nova forma de diferenciar localmente uma única célula de uma determinada linhagem, deixando todas as demais intactas," explica Wang.

Bibliografia:

Material properties of the cell dictate stress-induced spreading and differentiation in embryonic stem cells
Farhan Chowdhury, Sungsoo Na, Dong Li, Yeh-Chuin Poh, Tetsuya S. Tanaka, Fei Wang, Ning Wang
Nature Materials
October 2009
Vol.: Published online
DOI: 10.1038/nmat2563

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Nanoestruturas são mapeadas em 3D por pesquisadores brasileiros

Fábio de Castro - 27/10/2009
Combinando duas técnicas diferentes, pesquisadores do Laboratório Nacional de Luz Síncrotron (LNLS), em Campinas (SP), desenvolveram uma metodologia inédita capaz de mapear em três dimensões a composição química de nanoestruturas.

De acordo com Antonio Ramirez, a metodologia determina a composição química tridimensional das estruturas com dimensões de poucos nanômetros a partir de imagens obtidas por meio de microscopia eletrônica de transmissão de alta resolução (HRTEM).

"Essas imagens foram obtidas com uma técnica conhecida como reconstrução por série focal (FSR), um procedimento usado para obter imagens livres das aberrações do sistema óptico do microscópio. Essas imagens, com alta qualidade e resolução de picômetros, foram aliadas à técnica de análise de fase geométrica (GPA), que permite um mapeamento bidimensional de distorções estruturais", disse Ramirez.

Deformações estruturais

Segundo o pesquisador, a abordagem adotada pelo grupo brasileiro consistiu em usar os resultados obtidos com a combinação das duas técnicas para calcular a composição química das nanoestruturas a partir das medidas de suas deformações estruturais.

"Essas distorções, em diferentes direções cristalográficas, forneceram informações tridimensionais sobre o arranjo químico das nanoestruturas, com resolução espacial em escala nanométrica. Ao combinar as técnicas, conseguimos reconstituir a composição química nanoestrutural dessas estruturas", disse.

O Laboratório de Microscopia Eletrônica (LME) do LNLS é um laboratório multiusuário, que recebe cerca de 150 pesquisadores por ano. Em seus 11 anos, tornou-se referência em microscopia eletrônica, especialmente na área de química.

Ilhas de germânio-silício

Para realizar a pesquisa, o grupo utilizou ilhas epitaxiais de germânio-silício. "Trata-se de um sistema clássico de semicondutores. Foi um dos autores do estudo, Gilberto Medeiros-Ribeiro, que desenvolveu esse sistema", disse Ramirez.

No sistema, o germânio é depositado sobre uma superfície de nanocristais de silício - que se caracteriza por ser bastante plana - previamente aquecida a uma temperatura de cerca de 500º C. Conforme as camadas vão sendo depositadas, o germânio forma estruturas piramidais - ou "ilhas" - sobre o silício.

"O germânio e o silício têm a mesma estrutura cristalina, isto é, seus átomos se organizam em ordem semelhante. Mas seus tamanhos são ligeiramente diferentes e, por isso, o acúmulo de diversas camadas do germânio provoca distorções tão pronunciadas que formam as ilhas. Parte do silício, no entanto, é puxada para dentro dessas estruturas", contou.

Medição de alta precisão

Ramirez explica que as características desse sistema de estruturas cristalinas já haviam sido medidas em outros trabalhos com o uso de difração de raios X. Mas trata-se de uma medição muito genérica, que pressupõe determinadas distribuições.

"No nosso caso, é como se tivéssemos produzido fotos da composição dessas estruturas a partir de vários ângulos. Com isso, temos informações obtidas a partir de várias direções e, com um tratamento matemático, começamos a fazer um mapeamento tridimensional da química da nanoestrutura", disse.

Segundo o pesquisador, um aspecto importante do trabalho é que, em vez de apenas utilizar os dados obtidos por microscopia eletrônica de transmissão, o estudo agregou conhecimento ao contribuir com o desenvolvimento de novas técnicas.

"Estando em um laboratório nacional, que oferece essas técnicas avançadas, é parte da nossa obrigação não apenas utilizá-las, mas ajudar a desenvolvê-las. Essa metodologia poderá abrir novas portas para o estudo e a caracterização de materiais tecnologicamente importantes em áreas como a eletrônica", disse.

Bibliografia:

Quantitative 3D Chemical Arrangement on Ge-Si Nanostructures
Luciano A. Montoro, Marina S. Leite, Daniel Biggemann, Fellipe G. Peternella, K. Joost Batenburg, Gilberto Medeiros-Ribeiro, Antonio J. Ramirez
Journal of Physical Chemistry C
Vol.: 113 (21), pp 9018-9022
DOI: 10.1021/jp902480w

Inseto tem voo controlado por eletrodos implantados no cérebro

Pesquisadores da Universidade de Berkeley, nos Estados Unidos, implantaram eletrodos controlados por chips neurais diretamente no cérebro de abelhas, besouros e mariposas, usando os dispositivos para controlar remotamente o voo dos insetos.

O resultado é fruto de um esforço de pesquisa que já dura vários anos. Em 2007, a mesma equipe conseguiu fazer com que um inseto ciborgue sobrevivesse ao implante dos chips.

O inseto ciborgue, que ainda não voava de forma controlada, foi utilizado por pesquisadores associados para controlar um robô. Os olhos do inseto funcionam como os olhos do robô, controlando seu movimento - veja Robô-mariposa integra cérebro biológico a robô.

Chip neurológico

Agora, finalmente os pesquisadores tiveram sucesso em controlar o comportamento e o voo dos animais.

O chip neurológico foi implantado em abelhas, besouros e mariposas. A mariposa Mecynorrhina torquata e os besouros foram capazes de levantar voo levando consigo o chip e o aparato de controle, que ainda é muito pesado para insetos menores.

Hirotaka Sato e Michel Maharbiz começaram controlando de forma independente as asas dos insetos. Para isso, os animais eram mantidos fixos em barras oscilantes.

O acionamento dos eletrodos implantados no cérebro dos animais faz com que eles batam suas asas com uma velocidade correspondente à frequência dos sinais elétricos. O implante é feito ainda durante a fase de pupa do animal.

Depois de conseguirem controlar de forma independente as duas asas, os pesquisadores instalaram uma versão sem fios do chip neurológico nos insetos maiores, que foram capazes de voar com eles, sendo controlados à distância no interior de uma sala.

Voo controlado à distância

Um pulso específico faz com que o animal inicie o voo. A seguir, ele pode ser induzido a virar numa ou noutra direção por meio do envio de estímulos para o músculo da asa do lado oposto à direção que se deseja que ele vire. Assim que o impulso cessa, o animal volta a voar em linha reta.

O controle ainda não é absolutamente preciso, sendo que os animais obedecem em 75% das vezes que os comandos são enviados. Um comando específico faz com que o animal pouse suavemente.

Controle sem fios

Somente agora que o princípio de funcionamento e o programa de controle tiveram seu funcionamento comprovado é que os pesquisadores começarão o trabalho de miniaturização do sistema de controle sem fios.

O dispositivo consiste de estimuladores neurais e estimuladores musculares, conectados diretamente ao cérebro do animal. Os eletrodos ligam-se a um microcontrolador, que por sua vez recebe os sinais de comando através de um receptor de rádio. Todo o equipamento é alimentado por uma microbateria de lítio, do tipo das usadas em relógios.

Todos os experimentos foram feitos em uma sala fechada, com antenas distribuídas que permitiram o controle dos animais à distância mesmo com a baixa potência do microrreceptor. Para voos mais altos, em ambientes abertos, o grande desafio será a alimentação do chip neurológico e de um sistema de rádio de maior potência.

Baterias são inviáveis, porque seriam pesadas demais para que o animal as carregue. Outras opções são capacitores, células solares e até mesmo atuadores piezoelétricos, que captem uma parte da energia necessária a partir da vibração das próprias asas do inseto.

Bibliografia:

Remote radio control of insect flight
Hirotaka Sato, Christopher W. Berry, Yoav Peeri, Emen Baghoomian, Brendan E. Casey, Gabriel Lavella, John M. VandenBrooks, Jon Harrison, Michel M. Maharbiz
Frontiers in Integrative Neuroscience
September 2009
Vol.: To be published

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Google adquire programa de segurança ReCAPTCHA

O que são captchas?

O Google anunciou a aquisição do programa ReCAPTCHA, utilizado para oferecer mais segurança aos sites da Internet por meio de letras ou números que o usuário deve digitar quando interage com um site.

As letras, que aparecem como desenhos distorcidos, evitam a distribuição de spam e o uso de sites interativos por programas automatizados, já que o reconhecimento dos caracteres é possível para um ser humano, mas muito difícil para um programa de computador. CAPTCHA é um acrônimo para Completely Automatic Public Turing test to tell Computers and Humans Apart.

Captcha do bem

Existem inúmeros programas de Captcha disponíveis no mercado, a maioria gratuita. Mas o ReCAPTCHA é especial. Enquanto os outros programas apresentam caracteres aleatórios e simplesmente checam se esses caracteres foram digitados corretamente, o ReCAPTCHA mostra palavras extraídas de livros impressos que estão em processo de digitalização.

Assim, quando digitam as palavras, muitas vezes quase ilegíveis, os usuários dos sites que usam o ReCAPTCHA estão na verdade ajudando a digitalizar livros antigos, jornais e outros materiais impressos antes do advento dos computadores.

A possibilidade de ajudar uma causa nobre fez com que o ReCAPTCHA de proliferasse como erva-daninha pela Internet. Milhares de sites ao redor do mundo já o adotaram. Seu uso é gratuito. Durante seu primeiro ano de funcionamento, 1,2 bilhão de captchas foram resolvidos e mais de 440 milhões de palavras foram corretamente decifradas. Isso equivale à digitalização de 17.600 livros.

Corrigindo o OCR

Mas como o programa sabe que o usuário digitou a palavra correta? O sistema funciona assim: o software do ReCAPTCHA pega uma palavra conhecida e outra que não foi reconhecida pelo OCR (Optical Character Recognition), e apresenta ambas ao usuário. Se o usuário interpretou corretamente a primeira, o programa assume que a segunda também foi interpretada corretamente.

O mesmo conjunto é apresentado seguidamente a vários usuários, até que, estatisticamente, o programa tenha certeza de que a palavra foi mesmo reconhecida. O texto do livro é então atualizado e dado como corretamente digitalizado.

ReCAPTCHA

O ReCAPTCHA foi lançado em 2007 pelo pesquisador Luis von Ahn, da Universidade Carnegie Mellon, nos Estados Unidos, tendo logo se transformado em uma empresa, criada com o objetivo de divulgar e eventualmente comercializar o programa.

O Google não divulgou se pretende fazer alguma alteração nas diretrizes de uso do programa.

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