0

Estudando Evolução Humana com Bioinformática

Chimpanzé comum no zoológico de Leipzig, Alemanha. Créditos: Thomas Lersch.

Você já parou para pensar no que nos torna humanos, ou então o que nos diferencia de outras espécies, como os chimpanzés? Biólogos e outros cientistas têm trabalhado nessas questões há muito tempo, comparando humanos com outras espécies  e usando o método científico. Anteriormente, as abordagens giravam em torno de observar as características físicas e comportamentais das espécies para entender as especialidades de cada uma. A pesquisadora Jane Goodall contribuiu imensamente para a ciência estudando chimpanzés, e permanece hoje como uma das grandes cientistas da história.

Pesquisadora Jane Goodall. Créditos: Franz Johann Morgenbesse/wikimedia.

Desde o sequenciamento do genoma humano em 2002, a humanidade recebeu uma importantíssima fonte extra de informações, que nos permitiu atacar essas mesmas questões com uma abordagem complementar àquelas mais tradicionais. Agora é possível estudar as espécies a nível molecular. Atualmente, temos sequenciados os genomas não só da espécie humana, mas também de diversos outros primatas, como chimpanzés, bonobos, orangotangos e gorilas. Dessa forma, podemos comparar os genomas e genes diretamente e entender como a evolução agiu em cada espécie.

Nesse artigo, vou apresentar a você a minha contribuição para esse tema científico. Minha pesquisa foi feita durante o meu Doutorado, realizado no Laboratório de Bioinformática da Universidade de Leipzig, Alemanha, pelo programa brasileiro Ciência sem Fronteiras. Essa pesquisa foi feita em bioinformática com um time multi-disciplinar de Biologia e Ciência da Computação.

Quais genes nos diferenciam de espécies evolutivamente próximas, como os chimpanzés e bonobos? Para responder a essa pergunta nós estudamos famílias de genes de primatas para descobrir quais genes têm funções humano-específicas. Para isso usamos técnicas avançadas de bioinformática. A bioinformática é uma área relativamente nova da ciência, que aplica o imenso poder de processamento e análise da ciência da computação nos problemas existentes em biologia.

Nuvem de palavras de bioinformática. Créditos: Maria Beatriz Walter Costa.

Genes podem ser classificados em dois grandes grupos igualmente importantes: as proteínas e os menos conhecidos RNAs não codificadores (ncRNAs). Esses últimos estão envolvidos na regulação e manutenção das células do nosso corpo. No meu trabalho publicado na revista científica BMC Bioinformatics em 2019, apresentei o SSS-test (test for Selection on Secondary Structure), primeiro programa da comunidade científica mundial capaz de analisar famílias de ncRNAs e reportar o grau evolutivo de cada espécie. 

Árvore evolutiva de cinco espécies de primatas (à esquerda) em contraste com a evolução de um ncRNA (um tipo de gene) com estrutura humano-específica (direita). O novo programa de bioinformática SSS-test encontra tais genes, nos ajudando a entender o que exatamente nos diferencia de outras espécies. Créditos: Maria Beatriz Walter Costa.

Como isso é feito? Primeiro, construímos um algoritmo teórico com os seguintes passos: 

  • (i) recebe como entrada as sequências de genes tipo ncRNAs,
  • (ii) detecta as diferenças entre as espécies e 
  • (iii) constrói modelos estatísticos de impacto estrutural. 

Após definir esse novo algoritmo, nós o implementamos por meio de uma linguagem de programação. Dessa forma, traduzimos as teorias e fórmulas estatísticas em um programa, o qual o computador entende e processa. 

Parte do programa SSS-test. Créditos: Maria Beatriz Walter Costa

Com o programa SSS-test finalizado, processamos todas as 15 mil famílias de ncRNAs conhecidas de primatas (Walter Costa, LGBio) e encontramos um pequeno grupo de 110 ncRNAs com sinais humano-específicos. Um deles é o MIAT, ilustrado na figura acima da árvore evolutiva de primatas. O MIAT e mais alguns desses ncRNAs estão ativos no nosso cérebro, o que pode levar a descobertas futuras ainda mais intrigantes sobre a nossa biologia e o que nos difere de outras espécies próximas, como os chimpanzés e bonobos.

Dentre as principais diferenças entre nós e nossos primos genéticos, estão as nossas habilidades únicas de fala, cognição e linguagem. Outro exemplo dos ncRNAs que estudamos, denominado HAR1, está ativo no desenvolvimento do cérebro ainda na gestação, e pode estar relacionado à cognição. As descobertas do meu Doutorado juntamente com nosso novo software, o SSS-test, ajudam a compreender melhor todas essas complicadas questões sobre o que nos torna humanos.

Referências

Conversa com a Dra Maria Beatriz Walter Costa pelo LGBio. “Pesquisa em Bioinformática: Evolução e Seleção Adaptativa de ncRNAs”. Youtube. 2020   https://www.youtube.com/watch?v=7wC2dL3QadM 

Walter Costa, Maria Beatriz; Höner zu Siederdissen, Christian; Dunjić, Marko; Stadler, Peter e Nowick, Katja. “SSS-test: a novel test for detecting positive selection on RNA secondary structure”. BMC Bioinformatics. 2019 https://bmcbioinformatics.biomedcentral.com/articles/10.1186/s12859-019-2711-y

Nowick, Katja; Walter Costa, Maria Beatriz; Höner zu Siederdissen, Christian; Stadler, Peter. “Selection Pressures on RNA Sequences and Structures”. Evolutionary Bioinformatics 2019  https://doi.org/10.1177/1176934319871919 


Walter Costa, Maria Beatriz. Tese de Doutorado (Doctor rerum naturalium) em Ciência da Computação. “Adaptive Evolution of Long Non-Coding RNAs”. Universidade de Leipzig, Alemanha. Programa Ciência sem Fronteiras – CNPq/Brasil 2018  https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:bsz:15-qucosa2-323898

0

Astronomia para Todas e Todos (Astronomia Inclusiva)

Esse texto pode até parecer um pouco fora do contexto atual mas é justamente pra isso. Em meio a uma época tão difícil eu precisava sentir uma esperança de futuros melhores.

Diante de situações complexas o ser humano consegue muitas vezes adaptar-se, vemos agora a nossa luta diária para enfrentar novos cenário do cotidiano mas o que pra nós é apenas uma sitação passageira, para muitos é o rotineito.

Algumas iniciativas têm ajudado pessoas que possuem alguma necessidade especial a aprender ciências e em especial a astronomia. Todos nos beneficiamos quando a astronomia e outras ciências são desconstruídas e reimaginadas sob uma luz diferente para criar atividades acessíveis a todos.

A astronomia é, para muitos, o primeiro amor por um universo chamado ciência. Respostas para perguntas como “de onde viemos?” e “para onde vamos?” são encontradas neste vasto campo. Se considerarmos este caminho realmente crucial para o desenvolvimento humano, devemos então nos perguntar: esse conteúdo é acessível para a todos, independente da idade, status socieconômico, capacidade mental ou física?

PIA09579_hires

Image credit: NASA/JPL-Caltech/ESA/Harvard-Smithsonian CfA

De acordo com o World Health Organização, cerca de um bilhão de pessoas, 15% da população mundial atual, têm algum tipo de deficiência, como alcança-las?
Os recursos podem ser escaços mas o entusiamos é grande. Clubes de astronomia, sociedades e esforços institucionais, principalmente realizados por voluntários, estão entre os melhores proliferadores de ciência no mundo, produzindo e oferecendo divulgação e materiais educacionais.

Programas de estudo escolarem em todo o mundo incluem principalmente temas sobre astronomia, uma enorme resposta tendo em vista que cidadãos com deficiência são menos prováveis para iniciar ou concluir a escola formal, eles também são condenado a um nível mais alto de pobreza, e sua participação como cidadãos é restrita devido à falta de apoio apropriado, infraestrutura e barreiras adicionais .

Um dos benefícios mais generalizados de imaginar, projetar e implementar ferramentas e atividades para cidadãos com alguma forma de deficiência é a necessidade de desconstruir a complexidade conceitual inerente de um idéia ou problema astronômico em sua forma mais componentes básicos. Este exercício fornece uma ponto de partida universal que é benéfico para comunicar astronomia de forma mais eficaz e claramente.

Para a comunidade com problemas visuais mais agravados, é cortada fora as fascinantes imagens astronômicas, esforços especiais foram desenvolvidos para décadas para tornar a astronomia acessível em formas alternativas e complementares. Livros em baixo-relevo e pôsteres de fenômenos cósmicos existem há décadas, juntamente com um quantidade limitada de literatura disponível em Braille. Modelos artesanais da posição constelações na esfera celeste trouxe as estrelas para os deficientes visuais.

Mais construções sofisticadas, por exemplo, um esfera oca aquecida semelhante ao sol,com ventiladores cuidadosamente colocados em seu interior, produz uma analogia térmica tátil de resfriador regiões – conhecidas como manchas solares – em nosso estrela-mãe, permita uma exoperência sensoriais imersiva.

Tendo consciência da importancia da acessibilidade deste universo oficinas para pessoas com deficiência intelectual foram projetados em torno do uso do sentidos, especialmente toque, ou através do uso de expressões artísticas.

Poderosamente impulsionado pelo Ano Internacional da Astronomia 2009, esforços globais foram feito para criar, montar e padronizar linguagem de sinais para fenômenos cósmicos, como como buracos negros, supernovas e planetas nomes. Essa linguagem permite uma comunicação muito mais clara e eficaz de idéias. Tais esforços fazem passeios em instituições, museus e exposições mais fáceis para se comunicar, permitindo uma método de educação. O observatório McDonald no Texas, por exemplo, projetou uma cadeira de rodas telescópio acessível para cidadãos com comprometimento da mobilidade.

Existem dois passos adicionais negligenciados de extrema importância para tornar a ciência verdadeiramente acessível. Primeiro, é a necessidade de divulgar e compartilhar livremente desenvolvimentos, procedimentos e implantação experiências. Poucos periódicos, se considerarmos aqueles com abertura acesso,é acessível a população. Em segundo, os departamentos e as comunidades científicas precisam projetar e implementar políticas públicas que fornecem recursos para, desenvolvimento e acesso à ciência, tecnologia, engenharia e matemática (STEM) para todos os cidadãos. Pessoas que podem abordar e usar a ciência em sua vida diária através dessas ferramentas pode alcançar uma melhoria qualidade de vida.

Captura de tela de 2020-05-09 15-39-50

Embora os recursos sejam limitados em nosso país, existem muitos esforços para aumentar a acessibilidade, algumas universidades públicas tem direcionados grupos que trabalhem desevolvendo ciencia para aproximação deste público.

Na UFRJ criaram uma réplica da Lua, assim os estudantes e visitantes puderam imagina-la a partir do toque. Esta criação tardou um ano em ser terminada, contou com materiais de baixo custo, como miçangaas e papelão. Este trabalho desenvolvido por meio dos pesquisadores não parou por ai, para efetivar uma cultura de acessibilidade, o grupo criou um material didático específico para esses alunos, um material que auxilie no desenvolvimento intelectual e facilite sua inclusão no meio social.

Captura de tela de 2020-05-09 15-42-03

Outra dificuldade é o ensino e aprendizagem pela comunidade surda, bem como no ensino tradicional, os professores dificilmente são capacitados para lidar de maneira professionais alunos que com essa necessidade. A Astronomia em LIBRAS possibilita ao Surdo não apenas o conhecimento de diferentes disciplinas, mas sintetiza ao demonstrar à comunidade cientifica uma nova abordagem para aprendizagem, ao desenvolver uma ferramenta de interação que possibilita uma melhor compreensão da metodologia proposta em sala de aula. É desafiador e instigante o trabalho com o ensino de Astronomia na comunidade Surda, ao analisarmos o interesse apresentado pelas crianças Surdas e ouvintes sobre a importância do conhecer a vastidão do Universo. É imprescindível ao professor que ensina Astronomia ter ao alcance material didático apropriado, de forma tátil, visual e auditiva; jogos didáticos e atividades lúdicas. Alguns canais no youtube tem auxiliado na difusão dos sinais relarivos a astronomia.

https://www.youtube.com/watch?v=q5N9bKbo6iA

Quando pensamos em acessibilidade temos de pensar em impactos causados em cenários em que um deficiente ocupe espaço de produção cientifica para deficientes, cenário ideal para criação de metodos educacionais mais próximos da realidade dos que têm essa demanda. A National Science Foundation menciona que em 2012, independente do campo, cerca de 11% dos estudantes de graduação relataram uma deficiência, enquanto cerca de 7% dos estudantes de pós-graduação relataram também.

Referências

[1] De Leo-Winkler, M.A. The universal Universe or making astronomy inclusive. Nat Astron 3, 576–577 (2019). https://doi.org/10.1038/s41550-019-0837-5

[2] http://www.ibc.gov.br/noticias/980-lua-criada-pelo-observatorio-do-valongo-e-aprovada-pelos-alunos-do-ibc

[3] https://tab.uol.com.br/noticias/redacao/2019/09/13/astronomos-criam-projetos-para-deficientes-visuais-conhecerem-universo.htm

[4] Marilia Rios Nunes. Possibilidades e Desafios no Ensino de Astronomia pela Língua Brasileira de Sinais. Dissertação apresentada ao Departamento de Astronomia do Instituto de Astronomia, Geofísica e Ciências Atmosféricas da Universidade de São Paulo

0

Brasil à Frente no Sequenciamento e Estudo do Coronavírus

A ciência brasileira é bastante respeitada no cenário mundial, em grande medida devido ao comprometimento e trabalho árduo dos nossos cientistas. Um exemplo inspirador foi o sequenciamento em somente 48 horas do coronavírus (SARS-CoV-2) do primeiro paciente registrado na América Latina, que foi contaminado na Itália. Como referência, outros países levam em média 15 dias para fazer o mesmo. Duas cientistas de destaque nesse projeto são a Dra Ester Sabino e a Dra Jaqueline de Jesus. Elas observaram que o vírus sequenciado no Brasil possui muitas semelhanças com o vírus sequenciado na Alemanha. Isso pode ser explicado a partir das pesquisas de cientistas italianos, que mostraram que o vírus chegou na Itália a partir da Alemanha.

Dra Ester Sabino (esquerda) e Dra Jaqueline de Jesus (direita). Crédito: USP Imagens e Currículo Lattes.

Mas o que é sequenciamento e o que podemos descobrir a partir dele? Todos os organismos, desde os vírus até os mamíferos têm material genético, ou genoma. O genoma é como um livro de receitas para a vida. Cada parágrafo desse livro contém uma instrução para o funcionamento celular. No caso do SARS-CoV-2, por exemplo, alguns capítulos (ou genes) são responsáveis pela produção da estrutura viral, outros pelos meios de infecção. Além de determinar as funções celulares, quando um vírus se reproduz, o genoma é passado adiante. Sequenciamento é a decodificação do genoma.

Isso tudo é feito a partir de uma pequena amostra de mucosa do paciente, do nariz ou boca. O genoma do vírus é extraído a partir da amostra por meio de técnicas de biologia molecular e enviado para um aparelho de sequenciamento. Essa tecnologia tem se desenvolvido enormemente nas últimas décadas. A técnica utilizada por Ester e Jaqueline, chamada MinION é portátil e barata, o que facilita o monitoramento de epidemias de diferentes organismos. É importante salientar que além da tecnologia avançada e relativamente barata, a experiência da equipe de pesquisa brasileira com estudos prévios de dengue e zika foram determinantes para o sucesso do sequenciamento do SARS-CoV-2. Isso mostra a importância do financiamento e apoio à pesquisa no nosso país.

Além das informações obtidas do aparelho de sequenciamento e do laboratório de biologia molecular, nós precisamos de técnicas de bioinformática e ciência da computação para compreender o significado do genoma. Com uma técnica de bioinformática denominada anotação, podemos descobrir onde estão os genes, e que funções eles têm. Também podemos comparar as sequências com outras cepas (variações) de coronavírus, e saber com quais delas o SARS-CoV-2 humano se assemelha. A partir dos genes, podemos também desenvolver tratamento e vacinas para a doença causada pelo vírus. Além dos estudos do genoma em si, os cientistas também aplicam simulações matemáticas para estudar como o vírus se propaga, e quais seriam as consequências de se aplicar diferentes políticas de quarentena para contenção do vírus. Essas simulações de propagação são muito bem explicadas nesse vídeo do canal 3Blue1Brown (que tem legendas em português disponíveis).

Sabemos sobre o genoma do SARS-CoV-2, a semelhança entre vírus de diferentes países e rotas de propagação. Mas de onde veio esse vírus originalmente, ele foi fabricado em laboratório? Um trabalho importantíssimo publicado na revista Nature Medicine estudou a origem do SARS-CoV-2 e mostrou que ele evoluiu em ambiente natural, e não surgiu em laboratório (ambiente artificial). A origem exata ainda é desconhecida, com duas hipóteses prováveis: evoluiu primeiro em humanos e foi passada a animais posteriormente, ou evoluiu primeiro em animais e foi passada a humanos posteriormente. Para obter esses conhecimentos, os autores deste trabalho compararam as cepas de coronavírus humana e de outros animais com uma técnica de bioinformática chamada alinhamento de sequências, na qual as sequências são agrupadas de acordo com similaridade (ilustrado na figura abaixo). O sequenciamento de mais amostras, tanto de animais quanto de humanos irá ajudar a descobrir a origem exata do vírus.

Genoma do coronavírus humano e comparações com sequências de outras espécies animais. Crédito: Andersen e colaboradores, revista Nature Medicine

É importante ressaltar que a comunidade científica e a indústria biomédica mundial estão trabalhando com afinco no desenvolvimento de vacinas e tratamentos para o SARS-CoV-2. Não existem medicamentos específicos contra SARS-CoV-2 no momento, e por isso medicamentos não tão eficazes estão sendo usados em casos mais graves. Apesar de todos os esforços, tais pesquisas são extremamente difíceis e delicadas, e não são imediatas. Cálculos atuais prevêem uma vacina para no mínimo o meio do ano de 2021. Para diminuir a taxa de contágio, governos e instituições do mundo inteiro estão aplicando políticas de quarentena. Atualmente, o distanciamento social é a principal medida de combate ao coronavírus.

Todos os estudos científicos do SARS-CoV-2 tem um valor imenso para os serviços de saúde e consequentemente para a população. Os cientistas estão nos apoiando diretamente nesse momento, assim como os profissionais da saúde. Mesmo se nós não somos da área de pesquisa ou saúde, podemos ajudar também no combate à pandemia ao praticar o distanciamento social o máximo possível, lavar as mãos com frequência e cuidar do nosso equilíbrio emocional e da nossa saúde física e mental.

Referências

[1] Primeiro Sequenciamento do SARS-CoV-2 no Brasil (29.02.2020)

[2] Brasileiras que lideraram o time de sequenciamento do SARS-CoV-2 (01.03.2020)

[3] Origem do SARS-CoV-2 no mundo (17.03.2020)

[4] Desenvolvimento de vacinas e tratamentos para o SARS-CoV-2 (02.04.2020)

[5] Coronavírus: cancelaram as aulas! E agora? (16.03.2020)

[6] Simulação de propagação viral (18.03.2020)

[7] Simulando uma epidemia (com legendas em português, 27.03.2020)

0

Expedição MOSAiC: seguindo os passos de um dos grandes.

Polarstern-Winterexperiment

O navio polar alemão Polarstern. Foto de Stefan Hendricks. 

Aos 28 anos, já não sofro mais de amores platônicos ou daqueles “crushs” sem explicação. Mais ainda há um indivíduo pelo qual nutro uma admiração nada tímida, o que minha mãe chamaria de “ter uma queda por”… Hoje falaremos desse homem: Fridtjof Nansen. E também das mudanças climáticas no Ártico. 

A primeira vez que ouvi falar de Nansen foi relacionado a um tipo de garrafa usada para amostragem de água no oceano, que possui um mecanismo de fechamento automático. Em 1894, Nansen criou um sistema em que um peso de latão chamado “mensageiro” era enviado por um cabo, permitindo que qualquer pessoa fechasse esta garrafa em qualquer profundidade desejada e revolucionando a maneira como investigamos o oceano. Um homem que dominou a arte de se comunicar com profundidade. 

GarrafaNansen

Esquema da Garrafa de Nansen, equipamento de amostragem oceanográfica. Imagem retirada do material da Universidade de Algarve, Portugal. 

Mais tarde, ainda na graduação, aprendi que Nansen foi o primeiro a notar que o oceano se move cerca de 45° para a direita (Hemisfério Norte) do vento predominante. Ele fez isso observando como seu barco flutuava com o gelo através do Oceano Ártico. Um homem que presta atenção aos detalhes.

Naquela época, mal sabia eu que essa deriva não era um passeio de barco comum pelo Ártico. Inspirado nos restos de um barco que afundou na Sibéria e foi descoberto na costa da Groenlândia três anos depois, Nansen projetou uma embarcação com casco arredondado e outras características para suportar a pressão do gelo na esperança de alcançar o pólo norte, o Fram. Apesar do desânimo de outros exploradores polares, Nansen levou o Fram às Novas Ilhas da Sibéria, no leste do Oceano Ártico, congelou-o em um bloco de gelo e iniciou sua expedição de três anos. Ele não alcançou o pólo, mas o Fram desviou-se para o oeste até emergir no Atlântico Norte e ele foi encontrado em Franz Josef Land após sua tentativa de chegar ao topo do mundo a pé. Todo mundo ama um homem interessado em uma aventura.

Fridtjof-Nansen-2

Nansen e o Fram. Imagem de Domínio Público.

A expedição de Nansen inspirou a expedição do MOSAiC, que tem o quebra-gelo alemão Polarstern, preso no gelo na tentativa de replicar o caminho do Fram. Enquanto ele deriva com o gelo, cientistas coletarão dados de pesquisa atmosférica, oceanográfica, biológica e biogeoquímica no caminho, criando um conjunto de dados sem precedentes para entender o sistema Ártico. Tive a chance de fazer parte da primeira etapa desta viagem e trabalhar na configuração inicial dos equipamentos, cruzando meu caminho com o de Nansen mais uma vez. Correndo o risco de ser maquiavélica, devo concordar que “um homem prudente sempre tentará seguir os passos de grandes homens”.

logistic_martin_kuesting-01

Passar um ano “preso” no gelo não é fácil. A expedição MOSAiC enfrenta um grande desafio logístico, incluindo pelo menos 3 aeronaves científicas, 4 navios quebra-gelo de apoio e muita colaboração internacional. 

A Expedição está programada para durar 1 ano e no momento se encontra em sua segunda fase. Na primeira, estive abordo do navio russo RV Akademik Fedorov, como parte de um programa de treinamento para doutorandos e mestrandos que ocorreu em conjunto (MOSAiC School). Fomos incluídos na tarefa de instalar uma rede de apoio ao Polarstern em um raio de 20km-40km da onde ele se encontrava fundeado no gelo. Horas de trabalho no gelo marinho, instalando estações meteorológicas, perfiladores e bóias. Tudo isso combinado a vôos de helicóptero para instalações um pouco mais simples, mas mais numerosas.

Distributed Network

Mapa da Rede de Equipamentos. A estrela vermelha no meio representa o Polarstern, no bloco de gelo escolhido. L-sites foram os locais com mais equipamentos instalados, contendo estações meteorológicas, boias de fluxos, boias de massa e perfiladores (quadrados azuis). M-sites são os locais um pouco menores, contendo medidores de salinidade e temperatura em profundidade, boias de neve e perfiladores (Círculos verdes). Os P-sites representam boias-GPS, que ajudam a monitorar a deformação dos blocos de gelo onde os equipamentos estão e dão uma melhor estimativa da deriva, que pode chegar até 3km por dia.    

MOSAiC School_Group picture

O grupo parte da MOSAiC School no Ártico com o RV Akademik Fedorov ao fundo (Set-Out/2019). Credit: Josephine Lenz.

Agora, o Polarstern está fundeado no gelo e derivando, junto com toda a sua rede de equipamentos de apoio. A deriva pode ser acompanhada pelo web app da expedição, junto com a deriva do Fram em 1893. Lá também se encontram diversas informações, fotos e artigos das atividades desenvolvidas e desafios enfrentados pelos cientistas e tripulação a bordo.

Screenshots do web app da expedição, mostrando a comparação entre as duas derivas. Polarstern à esquerda (azul) e o Fram de Nansen à direita (verde). MOSAiC se propõe a investigar o sistema climático do Ártico de forma integrada o ano todo – uma das maiores áreas desconhecidas da pesquisa climática.

Mas pra quê tanto esforço logístico pra passar um ano no meio do gelo? O Ártico é a área onde os efeitos das mudanças climáticas globais são mais visíveis, com taxas de aquecimento excedendo o dobro da média global e aquecimento ainda maior no inverno. Os cientistas já defendem que o oceano Ártico ficará sem gelo no verão ainda durante o século XXI. Essa mudança dramática não afeta somente o Ártico, impactando o clima em todo o hemisfério norte e fomentando um rápido desenvolvimento econômico na região.

csm_Temperature_changes_58ac497f2f

Mudanças próximas da temperatura da superfície de 1970-2017 (Gráfico: NASA GISS, https://data.giss.nasa.gov/gistemp).

Além disso, as projeções futuras de mudanças climáticas para o Ártico são extremamente incertas, com um fator de três incertezas do aquecimento projetado até o final deste século – uma incerteza muito maior do que em qualquer outro lugar do planeta. Muitos processos no sistema climático do Ártico estão mal representados nos modelos climáticos, porque não são suficientemente compreendidos. Enquanto não entendermos esses processos, as projeções do clima no Ártico não serão robustas.

csm_projected_temperatur_change_66d4275ff8

No Ártico, as incertezas dos modelos climáticos são muito maiores do que em qualquer outra parte do planeta. As projeções do aquecimento até o final do século variam entre 5 e 15 graus Celsius entre os diferentes modelos, para o mesmo cenário (RCP8.5). © Alfred Wegener Institute.

A compreensão dos processos climáticos do Ártico é limitada por falta de observações no Ártico Central, especialmente no inverno e na primavera. Durante essas estações, o gelo do mar é tão espesso que nem mesmo os melhores quebra-gelo de pesquisa conseguem penetrar no Ártico e os pesquisadores sempre ficam trancados. Daí a importância de coletar os dados durante a noite polar! Para melhorar as projeções dos modelos climáticos são preciso dados reais – em todas as épocas do ano. A expedição MOSAiC fornecerá uma base científica mais robusta para decisões políticas sobre mitigação e adaptação às mudanças climáticas e para estabelecer uma estrutura para gerenciar o desenvolvimento do Ártico de maneira sustentável.

Trabalho operacional, auroras, noite polar, -30 graus e ursos polares.  MOSAiC é uma forma ousada e inovadora de buscar entender o sistema climático do Ártico e sua representação nos modelos climáticos globais. Uma experiência sensacional, cujos dados estarão disponíveis para todos a partir de 2023.

20191010_TheaSchneider_small_DSC0594

Trabalhando no gelo. Cientistas enfrentam diversas dificuldades, incluindo utilizar ferramentas finas com luvas grossas. Retirar as luvas com -30°C é arriscado e a exposição precisa ser mínima. Foto Thea Schneider.

Nansen também estava à frente de seu tempo de outras maneiras. De volta do Ártico e com acesso à internet (infelizmente) restabelecido, fui confrontada com meu primeiro “nude masculino” não solicitado de todos os tempos: um nu frontal de Fridtjof Nansen. Ele parece sereno e seguro de si em uma pose destemida, ousada e desafiadora. Assim como sua vida e sua contribuição para a ciência.

Nansen_tag

Nude frontal de Nansen. Foto Dominio Público. 

Que homem! 😉

0

A moeda do momento: suas informações

O mundo gira pela roda do capitalismo, o consumo é a base da sociedade atual, ela que molda seu trabalho e até suas relações pessoais e é claro que as empresas sabem disso.

Já algum tempo as empresas utilizam dos seus desejos mais secretos para fazê-lo consumir mais. Antigamente você ia até uma loja e lá um funcionário lhe ajudaria a achar o que mais lhe agradasse, hoje o tempo que você passa vendo uma propaganda na internet, um like em um artista, uma pesquisa num buscador é muito mais do que o suficiente para traçar o seu perfil e enviar marketing personalizado para você. Por um lado pode até facilitar a sua vida quando necessário mas e quando isso extrapola a necessidade? Milhões de pessoas se endividam devido a um consumo exagerado e essas propagandas direcionadas tem colaborado fortemente para isso.

O Customer Relationship Management (CRM) é um termo em inglês que pode ser traduzido para a língua portuguesa como Gestão de Relacionamento com o Cliente. Foi criado para definir toda uma classe de sistemas de informações ou ferramentas que automatizam as funções de contato de empresas com os clientes.

Por um tempo essa relação entre os clientes e as empresas eram feitas de outras formas, muitas vezes também não muito honestas como em caso de compras de dados telefônicos e cpf ou a famosa abordagem aos aposentados pelas empresas de empréstimos. Agora a coleta de dados é automatizada e quem está disponibilizando as nossas informações somos nós mesmo.

As ferramentas que utilizam o CRM ajudam a montar campanhas específicas para certos públicos e manter um bom relacionamento com seus clientes armazenando e inter-relacionando de forma inteligente, informações sobre suas atividades e interações com a empresa.

Os dados são a nova força vital do capitalismo.O fluxo de dados agora contribui mais para o PIB mundial do que o fluxo de bens físicos.

Em outras palavras, há mais dinheiro na movimentação de informações entre fronteiras do que movendo soja e refrigeradores.

A circulação global de dados é realmente sobre a circulação global de capital. E tem enormes consequências para a organização global da riqueza e do trabalho.

Os fluxos de dados permitem que os empregadores em países com salários mais altos terceirizem mais tarefas para trabalhadores em países com baixos salários. Eles ajudam as empresas a coordenar cadeias de fornecimento complexas que empurram empregos de manufatura para os lugares com os custos de mão de obra mais baratos.

O quanto é irresponsável para o planeta esse consumo desenfreado com o modelo capitalista que virá a causar uma catástrofe ambiental em nome do lucro. Mas a coleta de dados não são apenas para o consumo, suas informações podem ser usadas para definir governos.

Recentemente o Facebook aceitou pagar multa de 500 mil libras pelo caso Cambridge Analytica, uma grande empresa de mineração de dados nas redes.

A empresa britânica Cambridge Analytica foi acusada de coletar e explorar sem consentimento os dados pessoais de milhões de usuários, que foram disponibilizados pelo Facebook, com uma finalidade política, sobretudo para fazer o Brexit ganhar no Reino Unido e Donald Trump nas eleições presidenciais americanas de 2016.

O documentário “Privacidade Hackeada” mostra os bastidores desse escândalo. A empresa britânica utilizava dados pessoais de usuários do Facebook para traçar perfis da população americana e criar anúncios segmentados para grupos de indecisos. Essa prática teria exercido uma influência decisiva na corrida eleitoral do EUA, mas não somente lá.

Em Trindad e Tobago a estratégia foi outra, minimizar a atuação política dos jovens, em especial dos jovens caribenhos de forma que o partido de maioria afro-caribenha, Movimento Nacional do Povo (PNM), cedesse o lugar ao partido indiano UNC.

A campanha teve traços perversos, um slogan “Do So” (Não Vote) e impulsionou os jovens nas redes e nas ruas de maneira que parecia um movimento genuíno da juventude mas que foi justamente programado para tal.

doso

Pôster da campanha “Do so”, promovida pelo UNC. Foto: Kierron Yip Ngow/ Facebook

Vimos recentemente o grande efeito das fake news, divulgadas nas redes sociais, nas questões políticas no Brasil mostrando que também estamos suscetíveis a esse tipo de interferência cibernética. Tudo que compartilhamos e recebemos nas redes tem impactado cada vez mais em questões que extrapolam a internet, economia e governo. Não existe mais uma separação entre vida real e virtual, tudo está conectado.

Referências

1)Documentário “Privacidade Hackeada”, Karim Amer e Jehane Noujaim, 2019.

2)https://news.harvard.edu/gazette/story/2019/03/harvard-professor-says-surveillance-capitalism-is-undermining-democracy/

3)https://exame.abril.com.br/negocios/facebook-aceita-pagar-multa-de-500-mil-libras-por-caso-cambridge-analytica/

4)https://www.theguardian.com/technology/2018/jan/31/data-laws-corporate-america-capitalism

5)https://www.smartdatacollective.com/ways-big-data-changing-capitalism-centuries-come/

0

Será que os apps de saúde chegaram pra revolucionar nossas vidas?

marathon-2346948_1920Créditos: Composita/Pixabay

Em 2015, uma pesquisa mostrou que mais da metade da população norte-americana que tem um smartphone tem pelo menos um app de saúde instalado no dispositivo. A maior parte desses apps se propõe a incentivar o usuário a praticar mais atividades físicas, ou a melhorar a dieta, ou também pra ajudar na auto-gestão de doenças crônicas como o diabetes ou a hipertensão arterial. Esse artigo de 2012, de uma pesquisa realizada também nos Estados Unidos, mostra que os apps têm potencial de melhorar a aderência ao tratamento dessas doenças, mas mostra também que ainda existem barreiras pro seu uso e ainda é difícil mostrar categoricamente se eles são eficazes ou não.

Pra tentar identificar essas barreiras e avaliar o potencial de mudança de comportamento dessas ferramentas, algumas pesquisas avaliaram a presença das chamadas Técnicas de Mudança de Comportamento (Behaviour Change Techniques, BCT, em inglês), que são as menores partes de uma intervenção em saúde com o objetivo de mudar ou adaptar comportamentos – como sessões de educação terapêutica, por exemplo. Uma taxonomia foi criada em 2013, no Reino Unido, pra propor uma estrutura com nomes e categorizar 93 dessas técnicas em 16 grupos. Exemplos: no primeiro grupo, chamado “Objetivos e planejamento” (Goals and planning, em inglês), tem técnicas como “Definição de objetivo” (Goal setting), “Resolução de problemas” (Problem solving), “Planejamento de ação” (Action planning), entre outras.

Em 2014, um estudo feito também nos Estados Unidos avaliou os apps de atividade física considerados como “TOP”, e os resultados mostraram que um total de apenas 26 BCTs estava presente na amostra de apps, e a mais comum era relacionada a prover instruções sobre como realizar determinados exercícios. Esse outro, da Nova Zelândia, avaliou apps de dieta e de atividade física, mostrando de maneira muito similar que poucas BCTs são implementadas. Esse estudo feito na França e publicado em 2019 mostrou que, em 46 apps de auto-gestão de doenças crônicas (doenças cardiovasculares, doenças respiratórias, câncer e diabetes) disponíveis na Google Play store e selecionados a partir de 704 apps “TOP” na categoria “Medicina”, mais 5 apps encontrados em uma pesquisa na literatura científica disponível, apenas 20 BCTs foram utilizadas, no total. Pior ainda, numa avaliação de nível de compreensibilidade a média foi de 42% e mais da metade dos apps não tinha nenhuma sugestão de ação em relação a estados de saúde do usuário (indicar a necessidade de procurar serviços de urgência, por exemplo). As duas últimas análises foram feitas usando a Ferramenta de Avaliação de Material de Educação do Paciente para materiais audiovisuais (Patient Education Material Assessment Tool, PEMAT-A/V, em inglês) e os itens avaliados incluem legibilidade, uso de voz ativa, explicação de termos médicos usados, uso de gráficos e tabelas visualmente claros, presença de ações sugeridas ao usuário, etc. Tudo isso significa que não somente poucas técnicas comprovadamente eficazes são implementadas nesses apps, mas também que o conteúdo deles não é compreensível pra maior parte das pessoas.

Fica claro a partir do resultado desses estudos que o cenário é um pouco preocupante. A maior parte dos estudos é feito em países anglófonos e com apps em inglês, mas não há razões pra pensar que os apps em português sejam muito melhores. Os desenvolvedores precisam urgentemente usar teorias existentes e também se concentrar em melhorar a acessibilidade do conteúdo. Os profissionais de saúde também precisam ter cuidado ao indicar o uso de apps aos pacientes, e talvez o poder público precise se responsabilizar por avaliar periodicamente as ferramentas existentes… Um dado super alarmante que essa pesquisa mostra é que pouco mais de 3% dos apps que eles avaliaram, extraídos dos apps “TOP” na categoria “Medicina” na Google Play store, eram falsos testes de glicemia, de gravidez, de HIV e de pressão arterial. Que horror, não?!

0

Carro elétrico – entre idas e vindas agora veio para ficar.

Quando falamos sobre carro elétrico logo pensamos em meio ambiente, sustentabilidade, emissão zero e preços altos. Hoje muitas pessoas engajadas na pegada ambiental já têm modificado muitas atitudes de consumo e comportamento, mas o carro elétrico sempre é uma dúvida, uma incógnita sobre a sua real contribuição para tudo isso.

Mas antes de qualquer coisa, parafraseando o querido professor Tibúrcio…

… SENTA QUE LÁ VEM HISTÓRIA!!!

Você sabia que o carro elétrico existe há muito tempo? Antes mesmo do carro à combustão interna, os que usamos atualmente, surgirem?

A primeira tentativa de um carro vem da época de Isaac Newton, mas foi efetivado mesmo em meados de 1770, o carro à vapor. Criado por Nicolas-Joseph Cugnot, inventor francês e sua carroça a vapor.

carro-a-vapor2

Figura: Modelo de carro à vapor. Créditos: Boxonline

Agora imaginem o “conforto” de estar em um carro construído com uma caldeira que necessitava ser abastecida constantemente por lenha ou carvão, e ainda suportar a temperatura de vapor superaquecido da água, algo em torno de 200˚C. Dava para passear e fazer um churrasquinho ao mesmo tempo.

Dado a  inconveniência do calor notou-se que esse método não era o mais eficaz.

Então entre 1832 e 1839, aproveitando já a invenção do motor elétrico, o escocês Robert Anderson e o americano Thomas Davenport construíram as primeiras carroças com propulsão elétrica utilizando pilhas não recarregáveis. Esses equipamentos eram muito caros e tornaram-se objeto de desejo de alta classe da época. Assim devido ao grande sucesso eles começaram a ser construídos em maior escala, e em 1898 a Baker Motor Vehicle Company começou a produzir ao custo de 2 mil dólares, hoje o equivalente custaria 60 mil dólares, ou incríveis 200 mil reais.

primeiro-carro-eletrico-tricurioso-1-655x400

Figura: Baker Car – primeiro carro a ser produzido industrialmente. Créditos: Tricurioso

O primeiro carro também a chegar aos 100 km/h foi um carro elétrico, em 1899.

Então com toda essa tecnologia o que aconteceu para mudar toda história automobilística e hoje sermos tão dependentes do petróleo?

Ao mesmo tempo em que os elétricos estavam sendo desenvolvidos o casal alemão, Bertha e Karl, criavam o primeiro carro à combustão interna. No entanto foram muito desacreditados, pois os carros elétricos se mostravam mais seguros e a invenção deles, que usava um motor com explosões controladas parecia muito perigoso. Karl já não saía mais da cama, em uma depressão grave por conta da falta de sucesso. Mas Berta, a grande mulher da história do automobilismo, não conformada com a frustração do marido pegou seus dois filhos Richard (13 anos) e Eugen (15 anos), em 5 de agosto de 1888, e fez a primeira viagem longa da história, sem autorização do marido, o que para a época é um absurdo. A viagem durou 3 dias, e a própria Bertha resolveu os problemas que foram surgindo,como o entupimento do cano de combustível, e desgaste dos freios.

Isso chamou muito a atenção das pessoas. E ainda havia uma grande diferença de eficiência entre os dois tipos de carros. A autonomia do carro elétrico era de apenas 60 km, o que significava que ele teria que parar e demorar horas para voltar a funcionar, enquanto o carro à combustível líquido só necessitava de reabastecimento para funcionar imediatamente.

Alguns anos se passaram, e Bertha e Karl Benz ganharam essa briga. Logo em seguida Henry Ford surge e modifica toda a História.

Assim, o carro elétrico foi caindo no esquecimento, apesar de ser mais leve e mais silencioso que os à gasolina. E assim a indústria do petróleo veio para ficar, e arcamos com suas consequências ambientais até hoje.

O carro deu liberdade para sociedade, as pessoas foram cada vez mais longe, e as cidades foram crescendo e se desenvolvendo cada vez mais.

E os carros de combustão dominaram o mercado por mais de um século, até agora.

Mas algo mudou. A consequência do conforto do mundo moderno é grave, carros produzem gases, que em excesso, são extremamente nocivos ao meio ambiente e a nós mesmos. E a existência do carro à combustão vem sendo questionada ano a ano.

Não é de hoje que vários cientistas tentam encontrar formas alternativas de energia para os motores automotivos. Muitas invenções incríveis como o Diesel, que era para aproveitar óleo de cozinha, foram desvirtuadas para o uso novamente do petróleo. Seu inventor, Rudolf Diesel, quando estava indo apresentar a novidade nos EUA, fatalmente “caiu” do navio e morreu afogado. E assim outros inventores tiveram destinos semelhantes quando tentaram defender suas ideias, incluindo Nicola Tesla.Essas histórias podem ser vistas no documentário “Power- o poder por trás da energia” exibido pelo History Channel.

O domínio da indústria do petróleo perdurou muito, mas a necessidade de mudar de atitude surgiu nos últimos tempos de forma muito intensa. Pessoas muito ricas decidiram dar um basta e retomar antigos projetos sustentáveis. E assim os carros elétricos voltaram, e junto com eles as pesquisas para solucionar os mesmos problemas que assombraram no século XIX.

Autonomia. Baterias duráveis. Formas de abastecimento. O mundo, ainda, não está pronto. Mas muita coisa mudou.

No Brasil, João Gurgel, nosso engenheiro pioneiro que criou o carro 100% brasileiro, também criou uma alternativa elétrica. E assim surgiu o Gurgel Itaipu Elétrico, que tinha um motor de 11 cv, tinha autonomia de 127 km e chegava a 80 km/h, isso em 1974, em plena crise mundial do petróleo e surgimento do Proálcool.

gurgel-itaipu-730x411

Figura: Gurgel Itaipu Elétrico 100% brasileiro. Créditos: Motorshow

No entanto um grande problema atormentou essa criação: ele precisava de tomadas especiais e levava de 6 a 8 horas para carregar suas baterias de chumbo-ácido. E isso foi um imenso inconveniente.

Em 1974, Erlon Musk, o grande milionário e visionário dono da Tesla, tinha somente 3 anos. E hoje ele modificou a história dos veículos elétricos.

Em 2018, após superar os problemas de abastecimento e autonomia, foram vendidos 1 milhão de Teslas em apenas 6 meses! No entanto o preço ainda é salgado para os bolsos brasileiro: um Model 3 custa em torno de 300 mil reais. E ainda temos pouco acesso a postos de abastecimento específico.

20180706121025_1200_675_-_tesla_model_3

Figura: Tesla Model 3 vendeu 1 milhão de unidades em 6 meses de 2018. Créditos: Olhardigital

Em uma tomada comum, de 220 V, ele ainda leva 8 horas para carregar. Mas há as opções Supercharger, da própria montadora, que leva em torno de 1 hora. Ou seja, ainda é um problema. Uma opção é instalar um ponto de carregamento em casa que custa em torno de 4 mil reais, mas ainda precisando de horas na tomada para carregar. Um ponto positivo é que você economizaria em torno de 3 mil reais em combustível por ano.

Tesla-supercharger-2

Figura: Estação de abastecimento Supercharger Tesla. Créditos: Olhardigital

Outro inconveniente, a manutenção das baterias pode ser uma dor de cabeça. Baterias, também chamada de células combustíveis para os mais especialistas, podem variar de 10 mil reais em um Prius até 200 mil reais em um BMW, geralmente nos carros híbridos (que funcionam tanto à eletricidade quanto à combustão). Essas baterias duram aproximadamente 8 anos, dependendo da frequência de uso do veículo pode durar menos, já a de carros convencionais duram em torno de 3 anos e seu custo varia de 200 a 500 reais.

E afinal: como funciona o carro elétrico?

O motor que movimenta o eixo é o elétrico, utilizando a energia de um conjunto de baterias armazenadas através de carregamento por tomadas. O sistema é simples, necessita somente de um regulador de alta tensão e regulador de potência. É como um rádio a pilha gigante: a bateria alimenta o motor e necessita ser trocada (recarregada) de tempos em tempos.

2-2-768x477

Figura: Estrutura de carro elétrico. Créditos: Pontoscardeais

Nessa imagem o painel de captação solar auxilia, mas não supre toda a necessidade do carro.

As maiores qualidades são que esses carros são silenciosos, tanto que algumas pessoas estranham bastante, e alguns esportivos têm geração de ruído para criar a sensação de “potência” de motor através do som. E são de emissão zero, não geram poluentes, pois não queimam combustíveis. No entanto há uma discussão sobre a emissão indireta, pois se a energia for gerada por energias limpas como hidrelétricas, solares ou eólicas, caracteriza-se que o carro realmente não gere resíduos. No entanto, se a eletricidade que o abastece for proveniente de Usinas Térmicas haverá emissão de gases poluente, e assim a função sustentável entra em questionamento.

O carro elétrico veio para ficar, e muitas montadoras agora estão assumindo seus projetos inovadores e lançando no mercado, mesmo que ainda com alto custo, seus veículos elétricos. A Noruega já anunciou que não permitirá mais a compra de carro à combustão e está mudando toda a sua malha energética para auxiliar no abastecimento. A Alemanha está incentivando suas montadoras e a Mercedez Benz e a VW só investirão em projetos de carros elétricos, assim como a Volvo e a Daimler.

Ainda há os carros híbridos, que funcionam à eletricidade e também à combustível, que prometem diminuir o tempo de recarga, mas ainda geram emissão. E deixaremos essa história para um outro post, dedicando atenção especial.

A tecnologia tem suas idas e vindas, graças às novas invenções que vão melhorando e solucionando os problemas que seriam impossíveis de serem resolvidos em outras épocas.  


Referências

https://boxonline.wordpress.com/2011/09/26/carro-movido-a-vapor/

https://www.tricurioso.com/2017/08/01/qual-foi-o-primeiro-carro-eletrico-do-mundo/

https://dana.com.br/canaldana/2019/01/10/veiculos-eletricos-uma-novidade-que-completou-190-anos/

http://www.in2013dollars.com/1900-dollars-in-2016?amount=1

https://pt.wikipedia.org/wiki/Bertha_Benz

https://aventurasnahistoria.uol.com.br/noticias/galeria/bertha-benz-primeira-viagem-automovel-historia-carro.phtml

https://motorshow.com.br/gurgel-itaipu-e-400-o-primeiro-carro-eletrico-produzido-em-serie-no-brasil/

https://olhardigital.com.br/carros-e-tecnologia/noticia/carro-mais-barato-da-tesla-model-3-pode-custar-mais-de-r-300-mil-no-brasil/77251

https://olhardigital.com.br/carros-e-tecnologia/noticia/carro-mais-barato-da-tesla-model-3-pode-custar-mais-de-r-300-mil-no-brasil/77251

https://www.uol.com.br/carros/noticias/redacao/2018/09/12/saiba-agora-quanto-custam-baterias-de-carros-eletricos-e-quem-recicla.htm

https://pontoscardeais.com/carro-eletrico-entenda-como-funciona/

https://www.noticiasautomotivas.com.br/mercedes-benz-confirma-o-fim-do-desenvolvimento-de-motor-a-combustao/

Power – o poder por trás da energia. History Channel. Documentário. 2014.

0

Deepfakes e a onda de vídeos que mostram o que nunca aconteceu

Todos nós já recebemos pelo menos alguma notícia fake compartilhada em um grupo de família no Whatsapp ou encaminhada em alguma corrente de emails. Tecnologias como aplicativos de mensagem instantânea como o Whatsapp facilitaram a disseminação de notícias falsas e sem fundamento, sendo muitas vezes difícil rastrear suas origens. O mesmo acontece para vídeos, que podem ser alterados, tirados de contexto, manipulados e até fazerem uso de inteligência artificial para criar vídeos que parecem reais, conhecidos como deepfakes.

Circula pela internet um vídeo de um avião da Boeing que “decola a quase 90 graus”. Esse é um exemplo de uma sequência de vídeos e filmagens reais, feitas com as câmeras em certos ângulos que dão a impressão de que o avião está decolando na vertical, enquanto o ângulo não passa de aproximadamente 35 graus, de acordo com esse vídeo do canal do YouTube Aviões e Música: https://www.youtube.com/watch?v=vXj3TL3DzlU.

nancypelosi.PNG

Snapshot de vídeo da Presidente da câmara dos Estados Unidos, Nancy Pelosi, vítima de uma alteração de um vídeo. Fonte: New York Times

No mês passado, foi divulgado um vídeo da democrata Nancy Pelosi, atual presidente da câmara dos Estados Unidos, em que ela parece estar embriagada. Não é difícil de perceber que existe algo de errado com o vídeo, que foi simplesmente alterado para 75% da velocidade original, e que também teve uma alteração no som para soar mais parecido com a voz original. Uma breve análise do Washington Post está no vídeo a seguir: https://www.youtube.com/watch?v=sDOo5nDJwgA

Com a divulgação deste vídeo, políticos de todo o mundo começaram a se preocupar com um tipo de falsificação de vídeo mais sofisticado, chamado de deepfake (combinação de deep, de deep learning, e fake, falso em inglês). Estes vídeos são gerados utilizando dois sistemas de inteligência artificial que competem um com o outro. Enquanto um cria vídeos falsos, o outro analisa o vídeo para decidir se ele é real ou não. Se o sistema decidir que o vídeo é falso, ele dá uma dica do que não fazer para o outro, que então gera uma melhoria no vídeo, e assim segue. Juntos, estes dois sistemas de inteligência artificial criam um sistema chamado de generative adversarial network (GAN). O primeiro passo para estabelecer um sistema GAN é identificar o resultado desejado e criar uma base de dados de treino para o sistema de inteligência que vai gerar o vídeo. Quando vídeos razoáveis começam a ser criados, o outro sistema começa a analisá-los. Enquanto um sistema fica melhor em gerar vídeos falsos, o outro fica melhor em analisá-los e identificar os sinais de que ele é falso. Um exemplo de uso de GAN é para criar imagens. O website This Person Does Not Exist (https://www.thispersondoesnotexist.com/) usa este sistema para criar fotos de pessoas utilizando outras imagens como treino para o algoritmo. Segue mais um exemplo de vídeo, em que deepfake é usado para fazer dois comediantes americanos parecerem o ex-presidente americano Barack Obama e o atual presidente Donald Trump:

obamatrump.PNG

Vídeo alterado com a tecnologia deepfake. Assista em: https://www.youtube.com/watch?v=rvF5IA7HNKc

Com as eleições presidenciais americanas se aproximando (as próximas acontecem em Novembro de 2020), líderes mundiais estão preocupados com a possibilidade de surgirem vídeos falsos dos próximos candidatos criados pela oposição para prejudicar suas imagens. Pesquisadores da UC Berkeley e da University of Southern California nos Estados Unidos recentemente publicaram uma pesquisa em que eles desenvolveram um sistema de inteligência artificial para combater deepfakes (“Protecting World Leaders Against Deep Fakes”, Agarwal, Farid, Gu et al. 2019). Este sistema se baseia em linguagem corporal e pequenos movimentos e gestos individuais de cada pessoa para identificar vídeos falsos. Assim como a inteligência artificial do deepfake, ele utiliza vídeos reais para aprender os gestos típicos de cada pessoa e identificar quando um vídeo falso é criado. Durante testes, mais de 90% dos vídeos falsos foram identificados. Os próximos passos desta pesquisa envolverão outros aspectos dos vídeos, como as características individuais da voz de cada pessoa. No entanto, considerando a velocidade com que os sistemas de inteligência artificial do deepfake estão evoluindo, muito mais pesquisas na área são necessárias para que esta tecnologia não aumente ainda mais a quantidade de fake news espalhadas por aí.

Referência:

“Protecting World Leaders Against Deep Fakes”, Agarwal, Farid, Gu et al. 2019. Link.

0

Linha do Tempo Invertida e Informação Quântica

Demonio_Maxwell_1

Créditos: Wang Guoyan e Chen Lei

Em meio a todo o pesadelo da física do ensino médio (incluindo os mnemônicos constrangedores para memorização de fórmulas) a termodinâmica sempre me pareceu a frente mais amistosa. Sem muito sofrimento, absorvi logo a ideia de que as coisas são feitas de partículas, que formam, átomos que formam moléculas… E que tudo isso se mexe, o tempo todo, numa escala de espaço muito pequena para ser observado diretamente pelos nossos olhos. Me pareceu também um conceito razoável dizer que um corpo está “quente” quando suas moléculas estão muito agitadas e, conforme elas “esbarram” em outras menos agitadas, vão perdendo energia até que todo mundo esteja mais ou menos na mesma vibe, com o perdão do trocadilho.

 Descobri depois que uma importantíssima lei da física enuncia que não é possível acontecer o inverso: não dá pras partículas mais quietas, por uma ação delas mesmas, apaziguarem as mais agitadas. Em outras palavras, se existe um esquema fechadinho na natureza e as coisas dentro dele estão em um certo “nível de bagunça”, esse nível de bagunça sempre permanece o mesmo ou piora. Chamamos o “nível de bagunça” de entropia e essa é a Segunda Lei da termodinâmica. [Três físicos teóricos acabam de morrer após essa simplificação]*. Usamos essa lógica por muito tempo, sempre que precisamos transferir calor de um lugar para outro: o calor flui do quente para o frio, sempre nessa direção e, se quisermos fazer o contrário, precisamos de uma forcinha externa. 

AÍ ~OS FÍSICO~ RESOLVEM FRITÁ.

Um belo dia, vem o sr. James Maxwell (cuja aparente função na história da ciência era “causar”) numa tarde de chuva (só pode!) propondo o seguinte exercício de imaginação: “e se a gente pudesse, dentro do sistema fechadinho, separar as moléculas agitadas das calmas? Se um pequeno “demônio” ficasse lá dentro e direcionasse as agitadas pra um lado e as calmas para o outro?”

UUUhhhh.. a galera pirou. Fritou. Gaguejou. O experimento mental ficou conhecido como “O demônio de Maxwell”. Todo mundo tentando explicar que OBVIAMENTE não dava pra fazer isso e, mesmo que houvesse um “demônio” (ou qualquer dispositivo que cumprisse o mesmo papel), isso violaria a Segunda Lei. Mas o óbvio, meus amigos, não é nada fácil de se explicar. E na física não dá só pra dizer que “não dá”. Não dá pra torcer o narizinho e dar as costas quando não gostamos de uma pergunta. Na física, tem que explicar PORQUÊ não dá. 

E DAÍ QUE DÁ SIM.

Conforme os nossos conhecimentos sobre o mundo “microscópico” foram avançando, conseguimos criar, teoricamente, ferramentas que bloqueassem as partículas menos agitadas no sistema, sem um gasto relevante de energia e dentro da mais pura, bela e rebuscada lógica da ciência – sem escândalo. Lindo, lindo mesmo. Umas contas, uns modelos… vocês precisam ver. Mas o povo quer o que? O povo quer internet instantânea. O povo quer os jogos rodando na mais perfeita brisa do cooler. O povo quer cerveja gelada espontaneamente em 30 segundos. E isso exige menos perda de calor já! Mas aí é que tá a boniteza da física teórica, vanguardista – uma vez aberto o portal:

SEGURA ESSE DEMOGORGON, JAIME MACSSUEL, PORQUE O MUNDO INVERTIDO CHEGOU.

Metendo o pé com ciência brazuca, a publicação da Nature Communications relata o experimento que foi capaz de observar o fluxo espontâneo e invertido do calor. O bonde formado por pesquisadores da Universidade Federal do ABC (Associados da Balbúrdia Comunitária**) em conjunto com o Centro Brasileiro de Pesquisas Físicas (CBPF) (“B” de Brasil, né meu povo), o Instituto de Física da Universidade de São Paulo (IF – USP) e colaboradores internacionais observou qubits (qubit is the new bit) levados a diferentes temperaturas utilizando ressonância magnética nuclear e, posteriormente, o fluxo de calor do qubit mais frio para o mais quente. A sacada foi o estado inicial do sistema: as partículas observadas (qubits) possuíam uma conexão entre si, chamada “correlação quântica”, que mantém as informações dessas partículas “conectadas” ainda que elas estejam muito distantes uma da outra. Nada místico no laboratório: muita conta, suor, medida e investigação. Toneladas de ciência. Conforme essa conexão “enfraquece”, a soma das entropias (aquela desordem) individuais diminui e o calor flui no sentido chocante. AUGE. A tal correlação entra como um ente no sistema isolado, mantendo a Segunda Lei a salvo. [Físicos respiram].

Você tá achando tudo isso Black Mirror demais? Porque eu não acabei… O que o experimento pôs em xeque foi a irreversibilidade de certos processos físicos. Isso porque ressignificar a variação de entropia relativiza também a famosa “linha do tempo” (Arthur Eddington) e sua direção única possível, uma ideia baseada justamente na concepção de processos irreversíveis. É a física quântica estapeando o senso comum. Além disso a causa da troca estranha de calor parece relacionada à troca de informação, e é incrível que esses conceitos estejam de fato ligados entre si. 

O resultado deste importante experimento se reflete, por exemplo, na nossa atual concepção do Cosmos: as coisas aconteceram mesmo na ordem que pensávamos ser “obrigatória”? A computação quântica e o domínio sobre esse tipo de informação, por sua vez, nos permitem vislumbrar computadores muito mais rápidos e criptografias invioláveis [certos juízes respiram…], resolvendo o “gargalo” mundial de transferência de dados e nos levando a uma dimensão de informação ainda não imaginável – não como carros voadores e roupas prateadas. Computadores quânticos são uma realidade (ainda não acessível financeiramente) e os experimentos de transferência instantânea de informação estão entre nós. Apesar da magnitude espacial do experimento da troca de calor “invertida”, os autores afirmam não haver razão para que isso não funcione em larga escala. Por hora, você pode conseguir ajuda com a coisa da cerveja com essas rainhas da engenharia aqui. Eu sei que quântica parece ficção, mas a ciência nos trouxe pelos séculos através de sua estrutura sólida, sempre ampliando os horizontes visualizados “sobre os ombros de gigantes”. Não vamos fechar os nossos olhos a ela. Leiam textinhos, discutam ciência no bar, combatam a desinformação, se hidratem, troquem calor. Reinventem. 

Já falou com seus demônios hoje?

*Houve protesto quanto a essa afirmação (por parte da física teórica).

**Na sigla da Universidade Federal do ABC, “ABC” se refere às cidades do ABC Paulista  e a menção é apenas mais uma brincadeira do texto.

Referências

  1.  NATURE COMMUNICATIONS | (2019) 10:2456 | https://doi.org/10.1038/s41467-019-10333-7 | http://www.nature.com/naturecommunications
  2. http://agencia.fapesp.br/experimento-inverte-o-sentido-do-fluxo-de-calor/30700/
0

O que está por trás do Telegram?

O Telegram tem ganhado destaque nos últimos acontecimentos nacionais. Mas você conhece a tecnologia envolvida no aplicativo?

Desde a sua criação, em 2013, o Telegram usa de criptografia em suas mensagens, ou seja, transforma todas em um arquivo com códigos. Além disso, diferentemente do WhatsApp, as mensagens ficam salvas em nuvens, em servidores em vários pontos do mundo, assim é possível manter mais de um canal de conversa independente do aparelho celular, sendo este fator marcante para a popularização do aplicativo. Os aplicativos com sistemas de armazenamento em nuvem dialogam com a tendência de mobilidade, característica fundamental para o público jovem, conforme estudo da Universidade Federal do Rio Grande do Norte, que ainda salienta que alguns escândalos sobre vazamentos de dados podem desestimular o uso da tecnologia.

A empresa garante sigilo absoluto dos dados e ainda convoca um desafio: 300 mil dólares para quem conseguir quebrar a barreira de segurança da empresa!  Seus dados estão realmente bem seguros, pois diferente do concorrente, o Telegram não possui inteligência artificial que lê suas conversas para oferecer serviços (sabe quando você conversa com um amigo sobre uma próxima viagem e quando entra no Facebook estão oferecendo um hotel naquela cidade?). O objetivo de seus fundadores foi construir cuidadosamente um aplicativo para descentralizar a comunicação digital, permitindo integrações com bots e compartilhamento de vídeos ou imagens de qualquer tamanho, aspecto que só é viável pelo uso da tecnologia em nuvem.

Há diferentes tipos de implementação de um serviço em nuvem: privada, pública, comunidade e compartilhada. No caso de aplicações como o Telegram, o serviço é privado, ou seja, a infraestrutura de nuvem é utilizada exclusivamente por uma organização, sendo esta nuvem local ou remota e administrada pela própria empresa ou por terceiros. Para garantir a segurança das informações armazenadas, ocorre o processo de criptografia. A criptografia é um meio assertivo de proteção de dados. As mensagens a serem criptografadas são transformadas por uma função parametrizada por uma chave (“string”) que pode ser modificada quando necessário. Em seguida, passa por um processo de criptografia, transformando-se em texto cifrado.

A distribuição dos servidores em nuvem ao redor do mundo possibilita as aplicações individuais de exercerem um controle local sobre os dados, ou seja, torna ainda mais confiável, pois garante multiplicidade e autonomia em suas partes, podendo armazenar os dados de maneira distribuída. A vulnerabilidade acontece nos aparelhos móveis em redes sem fio, a troca de mensagens é passível de captura por alguém não autorizado, já que as ondas de rádio circulam abertas pela atmosfera, podendo ser violadas e utilizadas. 

Para proteger seu aparelho móvel, as dicas são: coloque senhas mais complexas na tela de desbloqueio, instale apenas aplicativos confiáveis, não clique em links ou correntes enviadas por terceiro, evite o acesso de wi-fi pública e formate seu aparelho antes de vendê-lo ou doá-lo.

 

Referência

 Gerenciamento de Dados em Nuvens: Conceitos, Sistemas e Desafios.

Banco de Dados Móveis: uma análise de soluções propostas para gerenciamento de dados.

Imagem