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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/
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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.

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A trajetória e pesquisa de Katie Bouman

ou Quantas pessoas constroem um cientista?

Existe uma mulher muito sábia na minha vida.

Não, espera.

Vou começar outra vez.

Só existem mulheres muito sábias na minha vida, . Porque as mulheres são, em sua totalidade e não apenas por maioria, sábias. Mas uma mulher muito sábia me falou recentemente, depois que eu me queixei de erros que cometi no passado:

– Mas não tinha como você saber. O conhecimento é um fruto que se colhe maduro.

E essa foi uma lição (muito mas muito) imensa pra mim. Sobre autoperdão, construção de saberes, sobre cada trecho que nós – enquanto cientistas e professores – contribuímos para a pavimentação desse caminho: a educação. E, vocês já vão me desculpando pela emotividade aqui, quero falar sobre a trajetória de uma outra mulher, também sábia, que brilhou recentemente.

(Você achou que eu usei muito a palavra sábia, não foi? Está certo. Usei mesmo. Foi para naturalizá-la no seu coração.)

Se você estava no planeta Terra ou em suas imediações no último mês, provavelmente ouviu falar sobre a primeira imagem de um buraco negro, que foi obtida através de uma grande colaboração de pesquisadores de muitos países. A responsável por liderar a equipe que desenvolveu o algoritmo responsável pelo cruzamento e correção de dados obtidos usando o Event Horizon Telescope foi Katherine Louise Bouman ou Katie Bouman – como já estamos nos sentindo íntimas o suficiente para chamá-la. E, se você ainda está em dúvida de qual imagem estou falando, é essa aqui

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coisa_mais_linda.jpg Créditos: Event Horizon Telescope

 

 

Katie nasceu em 1989 e é professora assistente de ciência da computação no Instituto de Tecnologia da Califórnia. Sua pesquisa é relacionada a métodos computacionais para geração de imagens (guarde bem essa informação).

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querida.jpg Créditos: Facebook/Katie Bouman

Uma das coisas interessantes sobre uma cientista como Katie é entender como a sua pesquisa evoluiu até o estágio atual. Quando procuramos o perfil com todas as publicações de Katie na ferramenta do Google Scholar, encontramos 40 artigos com sua autoria e/ou cooperação, a maioria de livre acesso. Além disso, existem diversos textos de Katie publicados em revistas de divulgação científica e curiosidades. Entre os artigos acadêmicos, vemos o primeiro deles ser publicado em 2006 com o título: “Digital Image Forensics Through the Use of Noise Reference Patterns” , Análise forense de imagens digitais através do uso de padrões de referência de ruído, em livre tradução.

Fonte: engineering.purdue.edu

“Rostinho” do primeiro artigo de Katie. Créditos: engineering.purdue.edu

O artigo fala sobre a possibilidade de, através de métodos de reconstrução, verificar se imagens muito modificadas ainda poderiam ser identificadas usando os “defeitos” de uma câmera na forma de um padrão de ruído de referência. Ou seja: se uma foto estiver muito estragada, ainda seria possível descobrir qual câmera tirou aquela foto tendo como base uma bom banco de dados de como as câmeras tiram fotos?

Deu pra sentir o arrepio? Pois prepare-se para ficar ainda mais surpreso.

Eu não vou conseguir abordar aqui todos os artigos científicos da Katie mas gostaria de traçar uma linha do tempo em sua pesquisa. Quem quiser pode ter acesso a todos os outros textos clicando aqui. Em 2010 ela publicou “A low complexity method for detection of text area in natural images” ou Um método de baixa complexidade para detecção de área de texto em imagens naturais. Pode parecer pouco linkado com o trabalho sobre o buraco negro mas neste artigo temos uma pesquisa sobre um método de baixa complexidade para segmentação de regiões de texto em imagens.
E aí? Estão sentindo o impacto?

Créditos: Twitter

sera_que_um_dia_eu_vou_conseguir_abandonar_o_meme_da_Mulher_Pepita_arrepiada?.jpg Créditos: Twitter

Só mais um trabalho antes de falar do nosso queridinho, ok? O trabalho intitulado “IMAGING AN EVENT HORIZON: MITIGATION OF SCATTERING TOWARD SAGITTARIUS A*”.

EM LETRA MAIÚSCULA SIM, POIS JÁ ESTAMOS EMOCIONADOS COM ESSE TRABALHO.

EM PORTUGUÊS: PROCESSANDO IMAGENS DE UM HORIZONTE DE EVENTO: MITIGAÇÃO DA DISPERSÃO PARA O SAGITÁRIO A.

Esse foi nada mais, nada menos, que o primeiro trabalho de parte da equipe que viria a conseguir a foto do buraco negro este ano, focando já em Sagitario A (o objeto astronômico do qual o buraco negro faz parte). Foi publicado em 2014 e o seu resumo começa assim:

“Espera-se que a imagem da emissão que circunda o buraco negro no centro da Via Láctea exiba a impressão de efeitos relativísticos gerais (GR), incluindo a existência de uma feição de sombra e um anel de fótons de diâmetro ~ 50 μas.”

E traz, como um de seus resultados, essa imagem da simulação:

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nem_tenho_mais_legenda.jpg Créditos:The Astrophysical Journal

Em abril deste ano, quando tivemos acesso a real imagem do buraco negro, vimos que ele se parecia muito com a imagem acima. E mais: que se parecia muito com o que Einstein esperava de um buraco negro em 1915. A pesquisa da foto do buraco negro gerou não um, não dois mas seis (!!!!) artigos com os resultados obtidos. Estão envolvidos no projeto 144 departamentos de  diferentes universidades ao redor do globo.

E, sinceramente, eu não sei quantos pessoas estão envolvidas no projeto.

Quantas professoras e professores, técnicas e técnicos, alunas e alunos de graduação e pós graduação. Quantas pessoas chegaram mais cedo para limpar os laboratórios, para preparar refeições nas universidades, quantas mães e pais, esposas e maridos, namorados e namoradas deram suporte a quem aparece na autoria dos seis artigos. Eu sei que cada um deles foi parte desse passo pois o conhecimento amadurecido ao longo de anos de pesquisa, desde Einstein e antes dele, passando por Katie e seus professores, não começa, nem termina nesta imagem. Este é, sem dúvidas, o (doce) fruto colhido da colaboração de tanta gente para fazer ciência.

Referências

Bouman, K. L., N. Khanna, and E. J. Delp. “Digital Image Forensics Through the Use of Noise Reference Patterns.” (2016).

Bouman, K.L., Abdollahian, G., Boutin, M. and Delp, E.J., 2011. A low complexity sign detection and text localization method for mobile applications. IEEE Transactions on multimedia, 13(5), pp.922-934.

Fish, V.L., Johnson, M.D., Lu, R.S., Doeleman, S.S., Bouman, K.L., Zoran, D., Freeman, W.T., Psaltis, D., Narayan, R., Pankratius, V. and Broderick, A.E., 2014. Imaging an event horizon: Mitigation of scattering toward Sagittarius A. The Astrophysical Journal, 795(2), p.134.

Akiyama, K., Alberdi, A., Alef, W., Asada, K., Azulay, R., Baczko, A.K., Ball, D., Baloković, M., Barrett, J., Bintley, D. and Blackburn, L., 2019. First M87 Event Horizon Telescope Results. I. The Shadow of the Supermassive Black Hole. The Astrophysical Journal Letters, 875(1), p.L1.

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Dá pra usar tecnologia de bitcoin pra compartilhar dados de saúde?

Muita gente deve ter ouvido falar de blockchain depois de todas as histórias envolvendo o bitcoin. Pra resumir, blockchains são uma tecnologia desenvolvida para facilitar transações monetárias e evitar a necessidade de um terceiro confiável que verifique as transações e garanta a segurança dos dados e a privacidade das partes envolvidas (como faz uma operadora de cartão de crédito, por exemplo). Eles são, essencialmente, um registro distribuído de informações de transações, descentralizado e sem uma autoridade central proprietária. Essas informações são dispostas em blocos (block) organizados em cadeia (chain), e cada bloco é armazenado permanentemente e não pode ser alterado. Quando um bloco é concluído, um novo é gerado automaticamente com referência ao bloco anterior. A segurança é garantida pela verificação por milhares de computadores distribuídos na rede, de acordo com parâmetros definidos. Novas estruturas de blockchains começaram a ser desenvolvidas para uso em outras áreas, como turismo, energia ou sistemas de saúde.

Já há alguns anos, as autoridades de saúde de diversos países fazem esforços contínuos para digitalizar informações dos usuários dos sistemas de saúde e também para tornar essas informações acessíveis sem comprometer a segurança dos dados. No entanto, essa tarefa não é tão simples assim. Informações incorretas são a causa principal de erros médicos e a falta de uniformidade no armazenamento dos dados dificulta operações entre os diferentes sistemas e restringe a capacidade dos profissionais em prover tratamentos apropriados. Nos EUA, por exemplo, quase 90% dos médicos usam um sistema digital, mas nem sempre os diferentes sistemas são compatíveis. Essa falta de compatibilidade pode ser fonte de erros graves, como falhas no envio de informações de pedidos ou resultados de exames. No Reino Unido, o plano era digitalizar todos os prontuários até 2018, mas a prazo foi sendo adiado e agora está em 2023. No Brasil, o Ministério da Saúde tornou disponível o e-SUS AB, uma plataforma gratuita, mas as unidades de saúde podem optar por usar sistemas próprios e os dados só ficam disponíveis para as redes municipais.

Uma solução possível para o compartilhamento seguro desses dados seria o uso de estruturas de blockchain para melhorar a operabilidade entre os diversos sistemas implementados nas unidades de saúde, ao juntar informações sobre um mesmo usuário oriundas de sistemas independentes. Essa tecnologia também é flexível o suficiente para permitir que algo conhecido como smart contracts, ou contratos inteligentes, que são linhas de código que são executadas apenas quando determinadas condições são verdadeiras, garantindo a segurança dos dados e impedindo o acesso não autorizado. Além disso, os custos diminuem ao retirar o intermediador (empresa que provê softwares de prontuário eletrônico, por exemplo) e ao facilitar o processo de transferência de dados, que se torna imediato.

Essa revisão sistemática mostra, ao analisar 71 estudos, que a implementação de blockchains em dados de saúde pode ser economicamente viável e reduzir dificuldades de compatibilidade de software, desde que a informação não seja repetida nos computadores que compõem a rede, mas sim na nuvem. Dessa forma, até dados de outros sensores, como o smartwatch, podem ser associados ao mesmo usuário – o que pode tornar os tratamentos ainda mais personalizáveis. Uma limitação citada pelo estudo à implementação dessa tecnologia é o fato de que, da maneira que o blockchain é usado hoje, os usuários se tornam donos dos próprios dados. Isso pode ser considerado um benefício por torná-los agentes da própria saúde, mas pode ser extremamente complicado mudar a propriedade dos dados dos governos e de corporações e entregá-la aos indivíduos. Isso tudo exigiria muito conhecimento por parte dos usuários… mas é claro que pode ser um excelente desafio para a mudança necessária nos sistemas de saúde e na própria medicina como um todo.

Além desses desafios sociais, para que tudo isso se torne realidade as leis e as regulações, assim como a infraestrutura das unidades de saúde, precisam mudar. De todo jeito, o uso dessa tecnologia que transforma tantos paradigmas na informática médica pode ser extremamente promissor.

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Veículos elétricos: como carregar de forma rápida e eficiente?

Há alguns anos vem crescendo a importância dos carros elétricos nas frotas no mundo todo. As emissões de gases do efeito estufa são em grande parte causadas pelos inúmeros veículos nas grandes cidades, reduzindo a qualidade do ar e prejudicando o meio ambiente. Carros totalmente elétricos (EV = Electric Vehicle) são equipados com motores que funcionam através de baterias recarregáveis com energia elétrica, e não emitem gases poluentes, sendo melhores para o meio ambiente a longo prazo [1]. No entanto, um dos grandes problemas que limitam o uso destes carros atualmente é a escassez de estações para recarga dos veículos, fazendo com que seja muito difícil planejar viagens longas e até mesmo impossibilitando a sua utilização em serviços de táxi ou de entregas, por exemplo, que possuem alta circulação diária.

Normalmente veículos elétricos precisam ser conectados em estações de carregamento e demoram de 4 a 15 horas para carregar totalmente em carregadores de 7 kW (Tabela 1). Os carros com maior capacidade atualmente são capazes de rodar até 540 quilômetros com uma carga completa (Tesla Modelo S de longo alcance [2]), mas o Nissan LEAF, que atualmente possui a maior fração do mercado de veículos elétricos, tem alcance de 270 km com a bateria de 40 kWh (ou 370 com a bateria de 62 kWh, que é bem mais cara) [3]. Imagine planejar uma viagem de 500 quilômetros e ter que parar e esperar 4 horas parado enquanto o carro carrega para poder continuar a viagem.

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Tabela 1. Tempo para carga de veículos elétricos com carregadores de diferentes potências. Fonte: Pod Point [4]

Alguns países na Europa estão investindo bastante em veículos elétricos. Graças a subsídios e investimentos do governo, a Noruega é o país com maior número de veículos elétricos per capita no mundo [5]. Em outubro de 2018, os veículos elétricos chegaram a 10% de todos os veículos de passageiro no país [6], e, de todos os veículos elétricos no mundo, 39,2% estão na Noruega [7]. Uma das principais metas do governo atual da cidade é garantir que até o ano de 2023, 100% da frota de táxis seja composta por veículos elétricos [8]. Mas como solucionar o problema da carga?

A carga dos veículos elétricos normalmente é realizada através de carregadores do tipo plug-in, que parecem com tanques de abastecimento em postos de gasolina e precisam ser conectados ao carro, como o da Figura 1. Para uso doméstico, normalmente não é problema carregar o carro em casa, ainda que os carregadores sejam de baixa potência (3 kW normalmente) e levem até 11 horas para uma carga completa, como é o caso do Nissan Leaf [9]. Mas em um país com objetivos a tão curto prazo para substituição da frota de táxis, uma solução melhor deve ser proporcionada para evitar que os taxistas tenham que parar seus veículos durante o dia de trabalho para carregar.

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Figura 1. Veículo elétrico modelo Nissan LEAF durante carga. Fonte: EV Info [10]

Do mesmo jeito que pode ser mais conveniente carregar seu celular sem fios (como em determinados modelos do Samsung Galaxy e dos iPhones) [11,12], também pode ser bem mais conveniente carregar carros elétricos sem a necessidade de cabos. A empresa Plugless, dos Estados Unidos, vem desenvolvendo adaptadores para determinados modelos de veículos elétricos que possibilitam a carga sem a necessidade de cabos conectados ao carro, como mostrado na Figura 2 [13].

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Figura 2. Esquema de carga sem fio da empresa Plugless [13]

A carga sem fio de veículos elétricos é feita por um processo de indução através de molas magnéticas alinhadas entre o adaptador no veículo (Vehicle Adapter) e a base (Parking Pad).  O carregador sem fio da Plugless carrega os carros com uma potência contínua de 7,2kW, e o site da empresa diz que para cada hora de carga, o carro pode andar de 20 a 25 milhas, ou seja, leva entre 13 horas e meia e 16 horas e 45 minutos para uma carga completa de um Modelo S da Tesla (que possui alcance de 540 km). Essa é uma ótima solução para evitar os cabos e a infra estrutura e manutenção relacionada com o desgaste destes cabos. Mas ainda não é a solução ideal para a Noruega.

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Figura 3. Ponto de táxi na estação central em Oslo (Noruega), onde serão instaladas estações de carga rápida sem fio que carregarão os táxis automaticamente. Fonte: Fortum [8]

Nesta semana foi divulgado que a cidade de Oslo (capital da Noruega), em parceria com a empresa de energia limpa Fortum e com a empresa americana Momentum Dynamics, está investindo em um projeto de carga rápida para táxis elétricos [8]. Este projeto pretende instalar estações de carga rápida sem fio (com potência de 75 kW) no chão em pontos de táxi onde eles normalmente ficariam parados esperando por passageiros. Com isso, além dos taxistas não perderem tempo dos seus dias de trabalho para carregar os veículos, a carga é automática, então eles não correm o risco de esquecer de carregar o veículo e ficar sem bateria mais tarde. Esta solução pode ser boa não só para a Noruega, mas também para frotas de táxi em todo o mundo, que contribuem muito para o efeito estufa.

Realizar a substituição de táxis de todas as frotas do mundo por veículos elétricos obviamente não é viável. Porém, é interessante que exista um incentivo para que novos veículos utilizados no setor de transporte sejam elétricos (ou pelo menos híbridos [14]), contribuindo a longo prazo  para a diminuição da emissão de gases do efeito estufa.

Referências:

[1] Office of Energy Efficiency & Renewable Energy (acessado em 29/03/2019) https://www.energy.gov/eere/electricvehicles/reducing-pollution-electric-vehicles

[2] Tesla Motors (acessado em 29/03/2019) https://www.tesla.com/models

[3] Nissan (acessado em 29/03/2019) https://www.nissanusa.com/vehicles/electric-cars/leaf.html

[4] Pod Point (acessado em 28/03/2019) https://pod-point.com/guides/driver/how-long-to-charge-an-electric-car

[5] European Association for Battery, Hybrid and Fuel Cell Electric Vehicles (AVERE) (2012-09-03). “Norwegian Parliament extends electric car iniatives [sic] until 2018″. AVERE. Archived from the original on 2013-10-24. Retrieved 2013-04-10

[6] Kane, Mark (2018-10-07). “10% Of Norway’s Passenger Vehicles Are Plug Ins”. InsideEVs.com. Retrieved 2018-11-07.

[7] Norwegian Road Federation (OFV) (2019-01-02). “Bilsalget i 2018” [Car sales in 2018] (in Norwegian). OFV. Retrieved 2019-01-03.

[8] Fortum (acessado em 25/03/2019) https://www.fortum.com/media/2019/03/fortum-and-city-oslo-are-working-worlds-first-wireless-fast-charging-infrastructure-taxis

[9] https://www.drivingelectric.com/your-questions-answered/98/how-long-does-it-take-charge-electric-car

[10] EV Info (acessado em 03/04/2019) https://evinfo.info/economist-article-on-ev-usage/

[11] Samsung (acessado em 29/03/2019) https://www.samsung.com/global/galaxy/what-is/wireless-charging/

[12] Apple (acessado em 29/03/2019) https://www.apple.com/iphone/

[13] Plugless Power (acessado em 28/03/2019) https://www.pluglesspower.com/learn/mainstream-electric-cars-are-headed-towards-wireless-charging/

[14] Autopapo (acessado em 29/03/2019) https://autopapo.com.br/noticia/entenda-os-tres-tipos-de-carros-hibridos/

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Quem está desenvolvendo os robôs do futuro?

A pesquisa dentro da Universidade Pública, ao contrário do que muita gente acredita não acontece apenas dentro de laboratórios. Os grupos de robótica são ótimos exemplo de atividades práticas de extensão ligadas à pesquisa e produção de conhecimento. O objetivo destes projetos é, geralmente, participar dos desafios propostos anualmente na Competição Brasileira de Robótica , onde os competidores devem propor e aplicar soluções em diversas áreas como controle, inteligência artificial, reconhecimento de pessoas e objetos em tarefas de resgate, serviços domésticos, campeonatos de futebol, logística e simulações.

Várias universidades reconhecem a importância das atividades práticas nos cursos de Engenharia e Computação, entre elas:

Na Universidade Federal de Uberlândia (UFU), a Equipe de Desenvolvimento e Robótica Móvel (EDROM) trabalha no desenvolvimento de tecnologia para participar de competições de futebol de robôs humanoides e criados com peças LEGO a fim de popularizá-la. A equipe foi fundada há 11 anos e, desde então, tem a tradição de nomear os robôs com nomes femininos a fim de compensar a diferença de participação de mulheres nos cursos de engenharia, já tiveram a Hope, Vera, Lúcia. Atualmente, o time conta com apenas duas membras: Ísis Germiniani e Lorena Costa, que participou recentemente da RoboCup e da Petrobrás EXPO Robótica, promovido pela Petrobrás do dia 26 a 29 de novembro.

Além do contato prático com a robótica e os desafios promovidos nas competições, os alunos participam podem elaborar artigos e monografias a partir das situações e hipóteses vividas no ambiente. Um dos artigos foi a implementação de uma robô humanóide bípede caminhando, a qual teve proporções próximas ao corpo humano e os movimentos performando similares, já que pela complexidade o caminhar não pode ser integralmente copiado. Conheça mais sobre a EVA!

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Robô humanóide da Edrom. Créditos: EDROM

Conhecendo mais sobre a estabilidade do corpo humano e imitando seus movimentos, pode-se aprofundar em membros robóticos cada vez mais leves e precisos para quem precisa, ou, aprofundando tecnologias na área da medicina. Os desafios a ser enfrentados pelos grupos a conexão com a realidade, como detectar tubulações de petróleo (nas devidas proporções) que estivessem com vazamento e substituí-las por novas tubulações, além de situações extremas de resgate e manutenção envolvendo periculosidade.

Embora haja reconhecimento no trabalho dos universitários envolvidos, os grupos sempre estão fazendo campanha de financiamento coletivo para conseguirem viajar, comprar material, participar de excursões. Se você se interessou pelo trabalho deles, vale procurar um grupo de robótica e ajudar!

E você, garota, que está pesquisando sobre que área estudar ou uma faculdade, conheça sobre a importância da robótica no cotidiano e para um futuro melhor!

Referências

http://www.cbrobotica.org

http://edromufu.wixsite.com/edromufu/artigos

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Introdução a Computação Quântica

Uma máquina quântica é um tipo de computador que usa a mecânica quântica para o processamento de informações, o que faz com mais eficiência do que uma máquina normal.

O segredo do poder de um computador quântico reside na sua capacidade de gerar e manipular bits quânticos ou qubits.

A Computação Quântica foi iniciada no início dos anos 80, quando Richard Feynman e Yuri Manin expressaram a ideia de que um computador quântico tinha o potencial de simular coisas que um computador clássico não podia. Em 1994, Peter Shor apresentou um algoritmo quântico (um algoritmo para rodar em máquinas quânticas) que tinha o potencial de descriptografar todas as comunicações seguras, o chamado Algoritmo de Shor.

Créditos: Mehau Kulyk Getty Images

Um computador clássico tem uma memória composta de bits, onde cada bit é representado por um ou zero.

Os computadores quânticos, por outro lado, usam qubits, que são tipicamente partículas subatômicas, como elétrons ou fótons. Enquanto o bit só pode ter o valor 1 ou o valor 0, o qubit pode conter os dois valores 1, 0 ou 1 e 0. Para colocar os qubits em superposição, os pesquisadores os manipulam usando lasers de precisão ou feixes de microondas.

Uma máquina quântica com vários qubits em superposição pode processar um vasto número de resultados potenciais simultaneamente. O resultado final de um cálculo surge apenas quando os qubits são medidos, o que imediatamente faz com que seu estado quântico “colapse” para 1 ou 0.

Os pesquisadores podem gerar pares de qubits que estão “emaranhados”, o que significa que os dois membros de um par existem em um único estado quântico. Alterar o estado de um dos qubits mudará instantaneamente o estado do outro de uma maneira previsível. Isso acontece mesmo se eles estiverem separados por grandes distâncias.

Em um computador convencional, dobrar o número de bits dobra sua capacidade de processamento. Mas, devido ao emaranhamento, a adição de qubits extras a uma máquina quântica produz um aumento exponencial em sua capacidade de processamento de números.

Gerar e gerenciar qubits é um dos desafios dentro desse campo. Algumas empresas usam circuitos supercondutores outras prendem átomos individuais em campos eletromagnéticos em um chip de silício em câmaras de vácuo. Em ambos os casos, o objetivo é isolar os qubits em um estado quântico controlado.

Aplicações como, por exemplo, na criptografia demonstra seu potencial de utilização. Normalmente, para um computador comum quebrar uma criptografia irá necessitar de alguns milhares de anos. Porem, para computadores quânticos, este problema seria resolvido em questões de segundos (mais sobre criptografia pode ser encontrado nesse texto).

Diversas universidades e empresas espalhadas pelo mundo concentram esforços para a criação de uma máquina quântica mas até o momento apenas alguns elementros, como portas lógicas, foram desenvolvidos.

No Brasil, há núcleos de pesquisa em universidades públicas do Rio de Janeiro e Paraíba. Há também um grupo de pesquisadores no LNCC(Laboratório Nacional de Computação Científica) dedicado exclusivamente para as pesquisas na área quântica da computação. Segundos estes pesquisadores, a área de hardware quântico no Brasil trabalha com protótipos, mas cooperam principalmente com os grandes grupos internacionais de pesquisas.

Pra saber mais e algumas referências: 

[1] https://www.technologyreview.com/s/612844/what-is-quantum-computing/

[2] https://canaltech.com.br/hardware/O-que-e-computacao-quantica/

[3] https://olhardigital.com.br/noticia/computacao-quantica-entenda-o-que-e-e-veja-os-processadores/51722

[4] The National Academies of Sciences, Engineering, and Medicine (2019). Grumbling, Emily; Horowitz, Mark, eds. Quantum Computing : Progress and Prospects (2018).

[5] Feynman, Richard (June 1982). “Simulating Physics with Computers” . International Journal of Theoretical Physics. [6] Mermin, David (March 28, 2006). “Breaking RSA Encryption with a Quantum Computer: shor’s FactoringAlgorithm” . Cornell University, Physics 481-681 Lecture Notes.