Computador Quântico – Já é possível comprar um?

 

Computador Quântico fabricado pela D-Wave

Matéria do jornal THE NEW YORK TIMES, publicada hoje no caderno THE NEW YORK TIMES INTERNATIONAL WEEKLY, do Jornal Folha de São Paulo (8 de abril de 2013), afirma que a computação quântica já entrou na era comercial.

Como é comum nos jornais, nem sempre a manchete corresponde ao conteúdo da reportagem. Há dois anos, a empresa Lockheed Martin comprou da canadense D-Wave Systems uma versão de um computador quântico e agora afirma que utilizará essa tecnologia em escala comercial com uma versão mais moderna daquele computador.

O diretor técnico Ray Johnson, da Lockheed, afirma que usará o computador quântico para testar sistemas complexos de radares, espaçonaves e aviões.

Apesar do otimismo das duas empresas, há vários críticos que não corroboram com essas previsões. Scoott Aaronson do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT), um dos mais respeitados centros de tecnologia do mundo, afirmou na reportagem que a empresa D-Wave “disse coisas simplesmente ridículas, coisas que lhe dão pouca credibilidade”, referindo-se a afirmações que a empresa tinha feito em 2007 e depois voltou atrás.

Um computador quântico não é somente uma máquina mais veloz, como se estivéssemos comparando um Fusca com uma Ferrari. Trata-se de uma mudança de paradigma, uma mudança na forma de computação.  Fazendo uma analogia grosseira, seria como comparar o transporte através de um Fusca com o teletransporte.

Em teoria, um computador quântico poderia realizar infinitos cálculos ao mesmo tempo, graças às propriedades da física quântica. Mas na prática há problemas que limitam essa possibilidade. Ainda assim, se a computação quântica se mostrar viável, cálculos, que levariam semanas ou até mesmo meses para serem feitos, poderiam ser realizados em segundos.

Mas que propriedades físicas são essas que tornam um computador quântico tão diferente dos computadores “normais”? Para explicar isso, um blog não é o local mais adequado, é preciso discutir como um computador normal funciona e algumas propriedades quânticas.

Como a proposta desse blog é explicar e discutir questões científicas e tecnológicas e não somente servir como um meio de divulgá-las, aceitei enfrentar esse desafio, mas vou pedir um pouco de paciência a vocês. Vou colocar nesse mesmo post uma matéria procurando explicar essas diferenças. Aqueles que não quiserem ou não tiverem tempo podem ignorar essa parte ou tentar ler em outro momento. Espero concluí-la até o final dessa semana.

 

Referência:

QUENTIN HARDY –  “NEW YORK TIMES”

Jornal Folha de São Paulo Dia 08/04/2013 – Disponível em:

http://www1.folha.uol.com.br/tec/1258141-computador-quantico-chega-ao-mercado.shtml

acesso em 11/04/2013

 

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Nosso mundo pode ser somente um jogo?

Recebi esse link de um aluno Raphael Vieira (Valeu Raphinha), ainda não li a fonte original do trabalho mas resolvi indicar a matéria desse blog pois gostei dele. É uma discussão muito interessante: O que é a realidade? Somos apenas personagens de alguem que está em um jogo muito avançado? Vivemos em um matrix?

O que vocês acham?

copie o link abaixo e cole no seu navegador:

http://literatortura.com/2012/10/23/fisicos-encontram-evidencias-de-que-realidade-pode-ser-uma-mera-simulacao-virtual/

 

Leia mais em

http://www.inovacaotecnologica.com.br/noticias/noticia.php?artigo=cientistas-querem-testar-se-vivemos-matrix&id=010130121106&ebol=sim

 

Mini antena – Super antena Wi-Fi

Isso é fazer engenharia: Engenheiros de Cingapura desenvolveram uma antena de Wi-Fi menor, 1/3 mais barata e 200 vezes mais eficiente que as que existem atualmente no mercado.

Apesar de minúscula, (1,6 mm X 1,2 mm) a antena suporta a tecnologia atual, podendo ser utilizada imediatamente e permite a transmissão de dados a uma velocidade de 20 Gbps, bem acima dos atuais 100 Mbps da maioria das antenas de Wi-Fi.

O desenvolvimento da antena foi feita pela equipe do Dr. Hu Sanming, do Instituto de Microeletrônica AStar.¹

 

Referência bibliográfica:

1 – Revista eletrônica: Inovação Tecnológica – 04 de Setembro de 2012

http://www.inovacaotecnologica.com.br/noticias/noticia.php?artigo=antena-wi-fi&id=010110120904&ebol=sim – Acesso em 04 de Setembro de 2012

 

Viagem no tempo III e Cérebro eletrônico IV: Fazendo nossa mente viajar no tempo

Quando pensamos em uma máquina do tempo logo nos vem à mente a possibilidade de consertar erros do passado ou de fazermos escolhas diferentes. A grande questão (que já foi mencionada nos outros posts sobre o assunto) é sobre a possibilidade, ou não, de alterar o passado.

Mas podemos pensar em outra possibilidade, em que os paradoxos não precisam acontecer: uma viagem ao passado sem interferência, apenas de observação.

Existem momentos vividos por mim que eu gostaria de reviver, ou de pelo menos passar novamente pela experiência. Nossa memória é impressionante, mas não é perfeita, não consegue reter a experiência com exatidão (nem poderia, esquecer é algo essencial), além disso, podemos ter recordações que não são reais, que foram distorcidas ou confundidas por sonhos ou relatos de outras pessoas.

Mesmo que a lembrança pudesse estar intacta, ainda assim gostaria de vivenciá-las novamente, só recordar não basta.

Imagine uma máquina do tempo que pudesse nos levar para um momento passado como observador, como se estivéssemos vendo um filme, mas o nosso filme, sendo visto de dentro. Reviver emoções incríveis, que lembramos com saudades, ou até mesmo aquelas que não recordamos mais, como o momento de nosso nascimento, nossos primeiros passos, o sorriso de nossos pais quando dissemos: mamãe ou papai, o primeiro beijo.

No filme de ação: Déjà Vu ( 2006 ) com Denzel Washington e Paula Carlin e direção de Tony Scott, a ideia inicial é justamente uma máquina que permite ver o que aconteceu no passado. Uma espécie de máquina do tempo só de observação, mas entre a ficção científica e o filme de ação, a opção foi a segunda e o filme acabou se transformando em apenas mais um filme de entretenimento, uma boa ideia que foi desperdiçada.

Nos dois primeiros posts sobre viagem no tempo comecei a abordar, pelo lado da física, a possibilidade teórica de se viajar no tempo. Nenhum físico pode ainda provar que uma máquina do tempo pode ser construída, assim como nenhum físico pode ainda provar que ela não possa ser construída.

Mas o tipo de viagem no tempo que mencionei no começo deste post pode ser possível, não através de uma máquina do tempo, mas de outra forma, tão surpreendente quanto esta, típica das histórias de ficção científica, mas tecnicamente possível em um futuro não muito distante.

O neurocirurgião brasileiro Miguel Nicolelis que, segundo a prestigiada revista Scientific American, é um dos vinte maiores cientistas da atualidade, nos conta logo no primeiro capítulo do seu mais recente livro: Muito além do nosso eu – Companhia das Letras, como esse tipo de experiência que eu relatei poderia se tornar realidade.

Nicolelis lidera um grupo de neuroengenharia na Universidade Duke na Carolina do Norte (EUA). Suas pesquisas ganharam fama mundial e ele já foi cotado várias vezes ao prêmio Nobel de medicina. Entre seus feitos estão o desenvolvimento de uma cirurgia que minimiza os efeitos do mal de Parkinson e dispositivos intracranianos, que implantados no cérebro de uma macaca, fizeram a mesma mover um braço robótico apenas com a “força” do pensamento.

Grosseiramente falando, a técnica de Nicolelis consiste em conseguir, através de dispositivos que ele chama de interfaces cérebro-máquina (ICM), fazer uma “leitura” dos sinais nervosos enviados pelo cérebro. Em seguida, esses sinais são convertidos em sinais elétricos, através de um software, que comandam um sistema robótico. O sonho de Nicolelis é conseguir fazer com que paraplégicos possam usar essa tecnologia para mover uma espécie de exoesqueleto robótico e dessa forma voltar a andar. E num futuro próximo comandar diretamente, através do pensamento, próteses biônicas.

Mas Nicolelis pensa muito mais longe, acreditando que isso é só o começo de uma grande revolução. Num futuro um pouco mais distante será possível, segundo ele, dispensar o mouse, o teclado ou qualquer outro dispositivo de comando para se acessar o computador, poderemos inclusive acessar a internet apenas pensando, o que ele chama de “brainet” (brain = cérebro, em inglês). Nas palavras de Nicolelis:

Se esse exemplo não é suficientemente sedutor, imagine se você de repente pudesse experimentar toda gama de sensações despertadas por um simples toque na superfície arenosa de um outro planeta, milhões e milhões de quilômetros distante daqui, sem ao menos sair de sua sala de estar. Ou ainda melhor, como você se sentiria caso lhe fosse dado acesso a um banco de memórias de seus ancestrais remotos, de modo que pudesse, num mero instante, recuperar os pensamentos, emoções e recordações de cada um desses seus entes queridos, criando assim, por meio de impressões e sensações vividas, um encontro de gerações que jamais seria possível de outra forma? ¹

Veja que não está se falando de simplesmente ter acesso a essas emoções como se fosse um filme. Essas emoções e pensamentos, registrados na forma de sinais elétricos, poderiam ser gravados e depois enviados aos nossos cérebros, de tal maneira que teríamos a exata sensação de estar vivendo aquilo, como acontece em um sonho.

A base da tecnologia já existe. Em seus experimentos Nicolelis mostrou que o cérebro da macaca reconheceu o movimento do braço mecânico, enviado através de sinais elétricos por eletrodos implantados no cérebro, como se fosse ela mesma que estivesse movendo diretamente com seu braço. No início, a macaca fazia o movimento através de um joystick, mas depois percebeu que não era preciso realizar o movimento, bastava pensar.

Infelizmente, mesmo que essa espécie de viagem no tempo venha a se tornar realidade, ela não me permitirá reviver minhas emoções de criança, simplesmente porque eu não as gravei nesse banco de memórias. A menos que seja possível, e aí já é viagem minha, recuperar essas memórias de algum jeito, mas a forma como o cérebro armazena nossas memórias ainda é um mistério.

Mais uma vez parece que a vida imita a arte. Se você não viu, veja o excelente filme “Vanilla Sky” de 2001 de Cameron Crowe, estrelado por Tom Cruise, Cameron Dias e Penélope Cruz. Esse filme é na verdade uma refilmagem do também excelente “Abre los ojos” (1997) de Alejandro Amenábar e Mateo Gil, estrelado por Eduardo Noriega e a mesma Penélope Cruz. Após assisti-lo você entenderá onde estou querendo chegar.

Referência Bibliográfica:

1 – Nicolelis, Miguel  – Muito além do nosso eu – Companhia da Letras – 2011 – páginas 25 e 26.

Cérebro Eletrônico III : Se sei escrever, então também consigo ler, certo? Não é bem assim.

No post Cérebro eletrônico parte II eu prometi falar sobre a implantação de chips em humanos, nas próteses neurológicas, etc. Muita coisa aconteceu desde esse post, inclusive novos avanços nessa área. Talvez o que de melhor tenha acontecido é que a grande mídia brasileira descobriu Miguel Nicolelis, um neurologista brasileiro muito respeitado no exterior. Cotado, mais de uma vez,  para o premio Nobel de medicina. Mas nossa imprensa tem muitas notícias importantes a serem  veiculadas, talvez por isso Nicolelis aparecia apenas em revistas especializadas como a revista Pesquisa FAPESP  ou Scientific American Brasil. Mas enfim ele foi “descoberto”, começou a aparecer em vários programas de televisão e acaba de lançar um livro no Brasil: Muito além do nosso eu, pela Companhia das Letras.

Deixarei então para falar sobre implantes cerebrais e próteses após ler o livro do Nicolelis, agora vou falar sobre Oliver Sacks, um neurologista britânico, famoso pelos excelentes livros que escreve, alguns deles tornaram-se Best Sellers e um deles “Tempo de despertar” virou filme.

Ao falarmos em cérebro, mente e na forma como pensamos, somos obrigados a levar em consideração os inúmeros casos dos pacientes relatados por Oliver Sacks. Em seu livro: O homem que confundiu sua mulher com um chapéu – Companhia das Letras (1997) ele nos conta casos curiosíssimos de problemas neurológicos, surgidos em pessoas que eram, como se costuma dizer, “normais”.  Alguns casos são clássicos como os de “membros fantasmas”, pessoas que após terem algum membro amputado, continuam a sentir dor e coceira, como se o membro continuasse a fazer parte de seu corpo. Outras doenças são tão estranhas que parecem ter saído de um livro de ficção, como o que dá título ao livro. O paciente em questão começou a perder a capacidade de reconhecer fisionomias, era um professor e percebeu que não conseguia mais distinguir seus alunos uns dos outros. Depois ele foi perdendo a capacidade de reconhecer objetos de uso cotidiano. Sacks nos conta que esse paciente chegou ao seu escritório acompanhado de sua esposa e ao se levantar para ir embora, pegou a cabeça dela e tentou vestir como se fosse seu chapéu.

Em seu último livro: O olhar da mente – Companhia das Letras (2010) há um capítulo intitulado “Um homem de letras”, onde ele discute sobre Howard Engel, um escritor canadense que ao acordar certo dia, não conseguia ler seu jornal, as letras pareciam as mesmas, mas a linguagem lhe era diferente, como se fosse outra língua. Ele havia sofrido um AVC (acidente vascular cerebral), mais conhecido como derrame. Entre as várias sequelas que um AVC pode causar, a alexia (incapacidade para a leitura) é uma delas. O mais curioso é que Howard conseguia ainda escrever, mas era incapaz de ler o que escrevia.

Oliver Sacks passa então a discutir nesse capítulo como o cérebro faz as relações que permitem a leitura e a escrita, e defende que esses processos são distintos no cérebro. A leitura faz uso do que ele chama de área de formação visual, que deve ter evoluído de uma habilidade para o reconhecimento das formas do ambiente a nossa volta, de imagens importantes como rostos conhecidos. O reconhecimento visual de objetos depende dos milhões de neurônios do córtex inferotemporal, e segundo Sacks nos conta  ler vem da plasticidade que esses neurônios tem de se adaptar:  Pesquisadores do Instituto de Tecnologia da Califórnia

“fizeram uma análise por computador de mais de uma centena de sistemas de escrita antigos e modernos, inclusive sistemas alfabéticos e ideogramas chineses. Mostraram que todos eles, embora geometricamente muito diferentes, têm em comum certas semelhanças topológicas básicas. (…) Changizi et al . encontraram invariantes topológicas semelhantes em um conjunto de cenários naturais, o que os levou a supor que as formas das letras “foram selecionadas” para lembrar as conglomerações de contornos encontradas em cenas naturais (…) ¹

O paciente de Sacks, Howard, não conseguiu se curar da alexia, mas graças a uma enorme força de vontade, descobriu como conseguir alguma rapidez para a leitura. Ele percebeu que ao escrever o contorno da letra com o dedo no ar, ele conseguia memorizar mais facilmente a letra e isso auxiliava a sua leitura, além dos dedos, Howard começou a mover a língua, traçando a forma da letra no céu da boca e nos dentes, ele estava substituindo a leitura por uma espécie de escrita, lendo com a língua, como diz Sacks.

Esse capítulo todo do livro de Oliver Sacks me fez pensar se um software de computador poderia agir assim. Nosso cérebro é produto de milhões de anos de adaptação e evolução. Sua forma de operar é bem diferente dos algoritmos que criamos em um programa.

Podemos imaginar que isso possa ser copiado e reproduzido por um software que se adapte. Mas o interessante de se pensar é que a evolução não busca a perfeição. Ela busca meios de se adaptar a um problema que surge. A saída encontrada não é, necessariamente, a melhor saída, apenas uma saída. Por exemplo: Para sobreviver a variações de temperatura, alguns seres desenvolveram penas, outros pelos, outros uma grossa camada de gordura.

Portanto na procura de tentar imitar o cérebro humano, uma inteligência artificial pode encontrar varias outras possibilidades. Um tipo diferente de inteligência. Nem melhor nem pior, mas diferente. Como seria esse ser?

Referencia Bibliográfica:

1 – Sacks Oliver – O olhar da mente – Companhia das Letras (2010)- página: 73

Linguagem binária, eletrônica e física

Vocês já pararam pra pensar por que usamos o sistema decimal?

Com dez números podemos escrever qualquer número, desde cedo, antes mesmo de entrarmos na escola, aprendemos a contar:  0, 1, 2, 3, 4 , 5, 6 ,7, 8, 9, e aí temos a dezena: 10, 11, 12, …..99, centena, depois milhar e assim por diante.

Provavelmente o sistema decimal foi adotado porque iniciamos a contar usando os dedos das mãos e como temos dez dedos nas mãos, foi esse o sistema adotado pela maioria dos povos. Mas se tivéssemos optado pelo sistema hexagonal teríamos vantagem nas contas realizadas de cabeça, pois existem mais números divisíveis por 6 do que por 10.

Para a linguagem computacional a decisão foi escolhida de forma prática, a facilidade de uso da linguagem binária. Para usarmos um sistema decimal no computador precisaríamos de um sistema eletrônico bem mais complexo. A linguagem binária é fácil, pois se baseia na passagem ou não de corrente elétrica. Um componente eletrônico chamado transistor é o responsável por esse controle. O transistor pode funcionar como um amplificador de corrente elétrica ou como um interruptor, uma espécie de chave automática que permite a passagem de elétrons através de uma barreira de potencial. Essa função era feita, antes da eletrônica, pelas válvulas. Temos assim: passagem de corrente: estado ligado ou informação: Sim (1), ou bloqueio da corrente, estado desligado: não (0).

Transistor

Um computador só “entende” zeros e uns. Qualquer número que você digitar ele converterá para um conjunto de 0 e/ou 1. A menor unidade de informação, portanto é um bit (um algarismo zero ou um algarismo um). O conjunto de oito bits forma um byte. Quando dizemos que uma música em mp3 tem 3,5 MB (megabytes) significa que ela ocupa 3,5 milhões de bytes de informação, ou 8 x 3,5 = 28 milhões de bits de informação. Se seu HD tem 500 GB você já sabe quanto de informação ele pode conter, 500 bilhões de bytes.

Mas como fazemos para escrever um número com zeros e um? Por exemplo, como pode ser escrito o número 243 em linguagem binária?

A ideia é bem simples, é fácil fazer uma máquina somar, então somamos todos os bits que formam um byte. Dispomos cada byte numa linha e cada bit formará uma coluna (veja a tabela abaixo). Na primeira coluna da esquerda para a direita temos: 2⁷ = 128, a segunda 2⁶ = 64, na terceira 2⁵ = 32, na quarta 2⁴ = 16, na quinta 2³ = 8, na sexta 2² = 4, na sétima 2¹ = 2 e na oitava 2⁰ = 1 (qualquer número elevado a zero é um).

Dessa forma somando-se todos os números dessa linha teremos o total: 128+64+32+16+8+4+2+1 = 255, mas só fazemos essa soma se todos estiverem marcados com o numero 1. Ao se colocar zero significa que não devemos contar aquela coluna. Por exemplo: marcando zero em toda linha teremos o número 0. Marcando apenas a última coluna teremos o valor 2⁰ = 1. O número 2 pode ser escrito como 10, que significa: não considere nenhuma coluna apenas a antepenúltima, que significa 2¹ =2. Já o três teremos que somar o 2 com o 1, portanto marcamos 1 na coluna 7 e na coluna 8: 2¹+2⁰=2+1=3. Seguindo esse raciocínio obtemos a tabela abaixo:

2^7	2^6	2^5	2^4	2^3	2^2	2^1	2^0	TOTAL
0	0	0	0	0	0	0	0	0
0	0	0	0	0	0	0	1	1
0	0	0	0	0	0	1	0	2
0	0	0	0	0	0	1	1	3
0	0	0	0	0	1	0	0	4
0	0	0	0	0	1	0	1	5
0	0	0	0	0	1	1	0	6
0	0	0	0	0	1	1	1	7
0	0	0	0	1	0	0	0	8
0	0	0	0	1	0	0	1	9
0	0	0	0	1	0	1	0	10
0	0	0	0	1	0	1	1	11
1	1	1	1	0	0	1	1	243

Note que o número 100 em decimal equivale ao número 4 em linguagem binária e o 1000 ao número 8. Para encontrarmos o número 243 devemos escrever: 11110011.

Válvula

Para escrever letras o computador utiliza um código de conversão alfanumérico.

O transistor permitiu a miniaturização da eletrônica. As válvulas eram grandes e dependiam do aquecimento para funcionar, eram lentas. O transistor é rápido e minúsculo e pode ser tornado menor ainda em chips (circuitos integrados). A física quântica teve um papel fundamental nisso, assim como o eletromagnetismo foi importante para o desenvolvimento dos motores elétricos e para a linha de montagem. Assim como sem as leis da termodinâmica não seria possível a primeira revolução industrial.

O desenvolvimento da fibra óptica e do laser está sendo fundamental para a eletrônica digital. Os zeros e uns podem ser obtidos pelo mesmo princípio, mas ao invés de corrente elétrica, utiliza-se a luz do laser. Luz = 1, escuro = 0. Um CD ou DVD, por exemplo, possui trilhas que refletem a luz, ou absorvem a luz.

Circuito Integrado (Chip)

A física teve e ainda tem um papel fundamental no avanço tecnológico, na verdade isso vale para toda ciência. É preocupante então, que nosso país não incentive os alunos a se dedicarem a área científica, principalmente à física e química. Alcançamos o posto de sétima economia mundial, mas para avançarmos ainda mais e também para mantermos isso, precisamos investir em tecnologia de ponta, e sem mão de obra qualificada e sem pesquisadores de alto nível (em quantidade) estaremos sempre atrás.

Praticamente todo jornal traz um caderno diário de política, esportes, economia, mundo, cotidiano e até horóscopo. Será que algum dia teremos um caderno diário de ciência?

feixes de laser

Comparação entre poder de transmissão da fibra optica e dos fios de cobre convencional

fibra óptica sendo percorrida por laser

Nobel de física – Grafeno? Mas o que é isso?

Em 2002 a atriz americana Halle Berry venceu o Oscar de melhor atriz, pelo filme “A última ceia (Monster´s Ball)”,  tornando-se a primeira mulher negra a receber o prêmio principal. Mas em 2005 a mesma atriz foi agraciada com o Framboesa de Ouro (Razzie Awards), uma paródia do Oscar, que premia os piores filmes, atores, atrizes e diretores do ano, o filme em questão foi “Mulher gato  (Catwoman)” .

O físico russo Andre Geim passou por algo parecido, mas ao contrário. Em 2000 ele recebeu o prêmio IgNobel, uma sátira do Nobel que premia as pesquisas cientificas mais estranhas e bizarras do ano. Geim foi laureado por um trabalho onde mostra que mesmo substâncias não magnéticas podem ser levitadas em fortes campos magnéticos, para provar isso ele fez um sapo levitar.

Andre Geim (a esquerda) e Konstantin Novoselov

Agora em 2010 Geim e outro russo, Konstantin Novoselov, receberam o prêmio Nobel de física pelos seus trabalhos com o Grafeno.

O Grafeno é a nova menina dos olhos, não só dos físicos, mas também de todos que estão envolvidos com a tecnologia da microeletrônica e dos novos materiais. Assim como o transistor de silício substituiu a válvula, o grafeno promete substituir o silício.

No dia 13 de setembro publiquei aqui um post chamado “Brasil possui curso de engenharia em nanotecnologia”, nele eu tento explicar o que é nanotecnologia, a ciência do muito pequeno, e como essa nova técnica científica está revolucionando a produção de novos materiais. Entre eles destacam-se os famosos nanotubos de carbono e agora o grafeno.

Os nanotubos de carbono são tubos formados somente com átomos de carbono, com espessura de um único átomo. Se abrirmos um nanotubo teremos o grafeno, uma superfície plana, formada por átomos de carbono ligados numa estrutura hexagonal. O modelo estrutural assemelha-se a uma tela de galinheiro, mas só que a espessura dessa folha de carbono é de apenas um átomo.

 As propriedades do grafeno são tão notáveis que parece até ficção científica. Além de ser o material mais resistente que existe (pelo menos que o homem tenha conseguido medir), é um excelente condutor elétrico e térmico. É praticamente transparente, mas tão denso que nem o gás Hélio consegue atravessá-lo. Sua resistência é cerca de 200 vezes a do aço estrutural. Com o grafeno foi possível quebrar todos os Recordes dos melhores transistores fabricados, os mais rápidos, os menores e o mais finos já produzidos.

estrutura do grafeno

No ano passado o rápido avanço nas pesquisas do material permitia estimar que um chip de grafeno poderia atingir a freqüência de 1 THz (um tera Hertz = 10¹² ciclos por segundos). No início desse ano novos métodos de obtenção do grafeno foram conseguidos, dessa forma não está longe a obtenção desse material em escala industrial, o que vai ocasionar uma verdadeira revolução tecnológica. Essa revolução se dará em componentes eletrônicos, telas sensíveis ao toque, LEDs orgânicos,  processadores mais rápidos e quiçá, mais baratos. Isso tudo num primeiro momento, mas isso será apenas o começo, pois como se trata de um novo material que serve de base para a construção de equipamentos, fica dificil imaginar o alcance das novidades.  Ainda nesse mês foi anunciada mais uma nova técnica de obtenção do mesmo, agora por uma equipe americana (a anterior era japonesa).

Outra utilidade do grafeno, está na possibilidade de uso de suas folhas no armazenamento de hidrogênio na forma sólida. O hidrogênio é um gás altamente explosivo e por esse motivo usá-lo na forma gasosa é extremamente perigoso, principalmente em tanques de automóveis. Já no estado sólido, não há o risco de explosão. Vários são os metais que armazenam hidrogênio na forma sólida, como o titânio, zircônio, vanádio, paládio e suas ligas. Ao absorver o hidrogênio eles formam compostos chamados hidretos metálicos. O problema é que praticamente todos eles exigem uma temperatura muito alta para a liberação do hidrogênio, além disso, esses materiais são pesados. O grafeno além de extremamente leve, permite a absorção e liberação do hidrogênio com vantagens em relação aos hidretos metálicos, para isso é necessário misturar ao grafeno oxigênio, oxidando as folhas de carbono. Isso pode tornar os carros movidos a hidrogênio mais baratos e viáveis.

Com todas essas propriedades, não é a toa que o grafeno tenha se tornado a bola da vez, e isso talvez explique um prêmio Nobel tão cedo. O grafeno foi descoberto em 2004, portanto em menos de 6 anos seus descobridores já foram agraciados com o maior prêmio das ciências, 10 milhões de coroas suecas (cerca de R$ 2,5 milhões). Só para efeito de comparação Einstein publicou seu trabalho sobre o efeito fotoelétrico em 1905 e recebeu o prêmio Nobel em 1921 por este trabalho. O Nobel de 2009 premiou três cientistas independentes, por trabalhos desenvolvidos na década de 60.

O artigo Electric Field Effect in Atomically Thin Carbon Films (doi: 10.1126/science.1102896), de Novoselov, Geim e outros, pode ser lido por assinantes da Science em www.sciencemag.org.

Bibliografia:

 Electric Field Effect in Atomically Thin Carbon Films
K. S. Novoselov, A. K. Geim, S. V. Morozov, D. Jiang, Y. Zhang, S. V. Dubonos, I. V. Grigorieva, A. A. Firsov
Science
22 October 2004
Vol.: 306. no. 5696, pp. 666 – 669
DOI: 10.1126/science.1102896

http://www.agencia.fapesp.br/materia/12875/especiais/nobel-de-fisica-vai-para-pesquisa-com-grafeno.htm

http://www.inovacaotecnologica.com.br/noticias/noticia.php?artigo=nobel-fisica-grafeno&id=010160101005&ebol=sim

Cérebro Eletrônico? (Parte II)

Já faz certo tempo desde que escrevi a parte I, esperava lançar a parte II no máximo em duas semanas, mas fui atropelado não só pelos afazeres diários, mas por muitas outras notícias interessantes e que julguei serem mais rápidas, ou que necessitavam de divulgação quase imediata. Entre essas notícias algumas surpreendentes, até mais do que a invenção do chip que deu origem a este tópico. A célula sintética, por exemplo, a criação de uma forma de vida artificial (apesar do uso de uma célula natural) foi algo que surpreendeu a todos e chamou bastante a atenção da mídia. Pretendo escrever sobre esse assunto em breve, agora voltemos à questão do cérebro eletrônico.

Na parte I mencionei a criação de um dispositivo eletrônico que parece imitar a forma de processamento do cérebro humano. Diferentemente dos circuitos digitais comuns que operam em série, esse dispositivo opera em paralelo, podendo com isso resolver vários problemas de uma só vez, assim como nosso cérebro. A questão que ficou em aberto é se esse invento vai permitir a criação da verdadeira IA (inteligência artificial).

Na edição de julho deste ano, a matéria de capa da revista Scientific Amererican Brasil traz o seguinte título: “Doze eventos que mudarão tudo”. Entre eventos prováveis, improváveis, e quase certos estão: Clonagem humana, criação da vida, derretimento das calotas polares, guerra nuclear entre outros. A criação de máquinas autoconscientes é um desses eventos e classificada pela revista como provável. Segundo Larry greenemeier (autor desta parte da matéria) “Pesquisadores de inteligência artificial (IA) não tem dúvidas de que o desenvolvimento de computadores e robôs altamente inteligentes que consigam se autorreplicar, ensinar uns aos outros e se adaptar a diferentes condições vai transformar o mundo. Quando isso vai acontecer, até que ponto chegará e o que deveremos fazer, entretanto, é motivo de debate.”

Uma questão que preocupa é a rapidez com a qual uma máquina pode se replicar, produzindo cópias melhoradas de si mesma. Em menos de uma geração humana, poderíamos ter uma população de máquinas com alguma forma de  superinteligência  habitando nosso mundo. Será isso ameaçador?

Não há consenso sobre isso. O psicólogo cognitivo Steven Pinker, autor do livro “Como a mente funciona” (já mencionado na primeira parte) ridiculariza essa fobia. Segundo ele, achar que os robôs se rebelariam contra os humanos, é projetar características humanas em algo não humano. Violência, raiva, ódio, amor, saudades, são sentimentos humanos e provavelmente uma máquina não os teria. Ele ainda completa ironizando, o que uma máquina iria exigir? Mais espaço de memória? Liberdade para sua impressora?

Concordo em partes com Pinker, temos a mania de projetar nossos sentimentos, defeitos e qualidades em outros seres. Basta assistir a qualquer programa sobre animais da Discovery Channel para perceber como eles são narrados, os tubarões são feras assassinas, máquinas de matar. Os predadores são espertos, inteligentes, e insensíveis.  Alguns programas exageram tanto na humanização dos bichos que um documentário sobre o Pingüim Imperador acabou fazendo muito sucesso no cinema, pois o documentário acabou virando uma verdadeira novela, com narração e tudo.

Por que os robôs, ou máquinas inteligentes, se rebelariam contra os humanos? Por acaso nós nos rebelamos contra os macacos?

Não nos rebelamos contra eles, mas os pusemos em jaula, você poderia argumentar. Além disso, a inteligência de um primata não é suficiente a ponto de causarem uma competição conosco. Os robôs poderiam competir conosco por algo essencial, energia.

Além disso, o neurocientista  Antônio Damásio, defende uma idéia interessante em seu livro: “O erro de Descartes”. Analisando diversos casos clínicos de doenças neurológicas,  ou de pessoas que sofreram acidentes no cérebro, ele propõe que os sentimentos possuem uma importância muito grande na inteligência humana. Pessoas que perderam, ou que tiveram seus sentimentos comprometidos, também perderam parte de seu raciocínio lógico.

Se Damásio estiver certo, os robôs inteligentes teriam que desenvolver uma espécie de sentimento e por que não a inveja, o ódio, a ganância?

O contra-argumento é óbvio. Por que desenvolveriam somente sentimentos “ruins”? A compaixão, a solidariedade, o amor, também são sentimentos humanos. Provavelmente teríamos robôs que iriam se opor a guerra e à  servidão humana.

Em filmes como “O exterminador do futuro” e Matrix as máquinas se rebelaram contra os humanos e nenhuma ficou do nosso lado. Na versão II do exterminador do futuro, há uma do nosso lado, mas porque foi reprogramada para isso, não foi iniciativa própria. Em “2001 uma odisséia no espaço”, do brilhante Stanley Kubrick e do físico Arthur C. Clarck, há um computador inteligente que se rebela contra os humanos, mas o roteiro é mais inteligente, HAL (o nome do computador, que alguns especularam que seria a sigla IBM subtraída uma casa na ordem do abecedário) volta-se contra os humanos, não por um sentimento ou competição, mas por analisar que essa seria a decisão mais correta para cumprir aquilo para o qual foi programado, chegar até Jupiter. Já no filme Cult “Blade Runner – O caçador de andróides” há uma discussão filosófica bem interessante. O filme se desenrola como um mero filme de ação, o robô parece estar lutando por sua preservação. Mas no final do filme (não vou contar o final pode ficar tranqüilo) somos surpreendidos por um discurso bem diferente, o robô é movido por um sentimento bem humano: a procura do sentido da vida.

O físico e escritor de ficção científica Isaac Asimov, famoso pelos contos e romances sobre robôs criou as conhecidas leis da robótica, que garantiriam a segurança dos humanos, pois seriam programadas em todos os robôs autoconscientes. São elas:

Primeira Lei: Um robô não pode ferir um ser humano, ou por omissão permitir que um ser humano sofra algum mal.

Segunda Lei: Um robô deve obedecer as ordens de um ser humano a não ser que o cumprimento dessa implique em violar a primeira lei.

Terceira Lei: Um robô deve proteger a si mesmo a menos que o cumprimento dessa lei implique em violar a primeira lei ou a segunda lei.

 Alguns pesquisadores acham que um dispositivo desse tipo pode mesmo garantir nossa segurança, uma vez que ainda somos nós que programamos os computadores. Mas o próprio Asimov mostrou, em algumas histórias, que há formas  de se violar as leis, além disso, sendo os robôs autoconscientes, que garantias teríamos que eles não poderiam se reprogramar?

Outra situação perigosa pode acontecer se a um robô inteligente forem adicionadas armas. Isto não é improvável, uma vez que as forças armadas sempre estão à procura de uma arma que forneça vantagem em relação ao inimigo. Aviões “invisíveis”, binóculos de visão noturna, coletes a prova de balas, “ mísseis “inteligentes”, armas nucleares. Muitos são os exemplos,  e não é difícil que uma inteligência artificial surja inicialmente com fins militares, uma vez que muitos países investem pesado em novos armamentos.

Será que a humanidade seria tão idiota a ponto de criar um soldado robô? Ou pior um exército de soldados robôs? Que apesar de serem pré-programados poderiam tomar atitudes independentes? Que aprenderiam com os erros? Que evoluiriam?

As questões são muito especulativas e isso se deve ao fato de não termos nenhum critério de comparação, somos únicos no planeta. Mesmo sabendo que primatas podem aprender a linguagem dos sinais, que golfinhos possuem estratégia de caça muito inteligente e que um polvo pode prever com 100% de acerto os resultados dos jogos da Alemanha e o resultado da partida final da copa de 2010, ainda assim não há nada comparável a inteligência humana. Nenhum outro ser modificou, de forma consciente, o ambiente em que vive (infelizmente essa modificação as vezes é para pior). Nenhum outro ser criou a arte, a matemática, as ciências a tecnologia.

Não quero dizer que somos o suprasumo da evolução. Estamos ainda em fase de adaptação. Acabamos de chegar ao planeta. Não temos nem 200 mil anos de existência como espécie. O tubarão, o jacaré, as formigas e vários outros bichos estão há muito mais tempo no mundo, adaptados há milhões de anos como a mesma espécie.

E não somos, tão pouco, os seres dominantes do planeta. As bactérias são muito mais numerosas e estão praticamente em todo lugar. Se há uma espécie dominante no mundo eu não sei, mas as bactérias concorrem a esse posto, com certeza.

 Não acredito numa revolução das máquinas, esse complexo de Frankstein é mais uma das neuroses humanas. Acho mais provável acontecer uma espécie de simbiose entre os humanos e as máquinas. A adaptação de máquinas no corpo humano está em um estágio muito avançado, e a conexão de chips e neurônios já existe. Ratos e insetos controlados de forma remota através de circuitos eletrônicos já são uma realidade. Será que teremos uma entrada USB em nossas cabeças? Esse é um assunto para Cérebro eletrônico parte III.

Referências Bibliográficas:

Massively parallel computing on an organic molecular layer
Anirban Bandyopadhyay, Ranjit Pati, Satyajit Sahu, Ferdinand Peper, Daisuke Fujita
Nature Physics
25 April 2010
Vol.: Published online before print
DOI: 10.1038/nphys1636

 Site: Inovação Tecnológica – Tudo o que acontece na fronteira do conhecimento http://www.inovacaotecnologica.com.br/noticias/noticia.php?artigo=processador-molecular-imita-cerebro-humano&id=010150100426 – Acesso em 26/04/2010

Pinker, S. “Como a mente funciona” – Companhia das Letras – 2001

Scientific American Brasil, n^o. 98, ano 8 – Julho 2010

Damásio, A. “O erro de Descartes” – Copanhia das Letras – 2001

Cérebro eletrônico?

 

Quando a vida começou?

Qual o exato momento em que podemos dizer que houve uma reação química que propiciou o aparecimento de uma molécula orgânica capaz de se auto-reproduzir? Que etapas cruciais foram indispensáveis?

Provavelmente nunca saberemos essas respostas.

Mas se um evento, talvez tão importante como esse, fosse acontecer novamente no mundo seríamos capazes de perceber? É possível ter a noção de que estamos imersos numa profunda revolução?

No dia 25 de abril de 2010 foi publicado na revista Nature Physics um artigo de cientistas japoneses e americanos que até agora passou despercebido pela grande mídia brasileira. Nesse artigo, Anirban Bandyopadhyay, Ranjit Pati, Satyajit Sahu, Ferdinand Peper, e Daisuke Fujita, relatam que conseguiram pela primeira vez a obtenção de um processador molecular que pode resolver problemas complexos imitando a forma como o cérebro humano processa as informações.

O mais incrível ainda é que este circuito é capaz de se autoconsertar, podendo evoluir para resolver problemas ainda mais complexos, assim como nosso cérebro.

Será que a fronteira foi quebrada? Será que estamos prestes a ver surgir à verdadeira inteligência artificial?

Com certeza ainda é muito cedo para afirmar uma coisa dessas, principalmente porque definir o que é inteligência é algo extremamente difícil. Não há um consenso. As pesquisas envolvendo inteligência artificial atuam em diversas áreas distintas como a neurociência, redes neurais, psicologia evolutiva, ciência da computação e outras.

Mas o que há de tão revolucionário nesse trabalho? Os computadores já não são extremamente rápidos? Já não superaram nosso cérebro?

Sim e não. Um computador é muito rápido em seu processamento. A velocidade de chaveamento de um transistor pode chegar atualmente a 10 trilhões de vezes por segundo, enquanto nossos neurônios disparam mil vezes por segundo. Mas o que isso significa? Podemos dizer que o computador pode realizar um calculo 10 bilhões de vezes mais rápido que nosso cérebro. Isto não implica em dizer que ele poderá resolver qualquer problema mais rápido. Pois, enquanto os circuitos eletrônicos de um processador de silício são seriais, o nosso cérebro opera em paralelo. Em outras palavras, os circuitos digitais de um computador delimitam um caminho e o seguem, resolvendo um problema de cada vez, ainda que de forma muito rápida. Já nosso cérebro é lento no processamento, mas por operar em paralelo pode resolver vários problemas de uma vez.

É claro que um computador pode realizar várias tarefas ao mesmo tempo, mas ele deve ser programado para isso. Vejamos um exemplo do que estou querendo dizer: tente ler a frase abaixo:

Não tvie flihos não traimsnti a neunhma critaura o leagdo de nsosa miérsia.

Provavelmente você deve ter conseguido ler, mesmo estando as letras embaralhadas. Isso acontece porque nosso cérebro não lê cada palavra letra por letra. Ele reconhece a palavra inteira provavelmente como uma imagem, e ainda que esta esteja deformada, ele consegue procurar aquela que faça sentido. Um computador que fosse ler essa frase acusaria erro em quase todas as palavras, pois compararia as mesmas, a um banco de dados previamente gravado. Como vocês bem sabem, programas editores de texto corrigem automaticamente ou fazem sugestões de palavras, em casos como esses. Mas para isso ele teve que ser programado: “Compare palavras desconhecidas com palavras parecidas armazenadas em seu banco de dados e sugira a alteração”. Essa programação deve ser feita quando o programa todo foi criado, ela não surge sozinha depois que ele está pronto e é algo que consome bastante tempo e espaço de memória, tornando o programa lento.

Tarefas que são corriqueiras para nós, e que fazemos tão bem, demandam muitas vezes problemas intratáveis de computação. Andar sobre duas pernas por exemplo. Um inseto pode levantar três pernas que ainda terá outras três para permitir o equilíbrio. Mas quando nós andamos temos que equilibrar todo peso de nosso corpo num único pé de cada vez, seja qual for o formato do terreno que estamos pisando. Programar um robô para andar é um verdadeiro desafio de engenharia, computação e física do movimento. Nosso cérebro não nasce sabendo fazer isso. Mas em alguns anos já estamos dando passos firmes, correndo, dando saltos e virando cambalhota.

E a engenharia das mãos? O controle perfeito da força quando seguramos diferentes coisas como um pacote de açúcar de 1 kg, uma bola de tênis ou um frágil ovo. A rapidez e precisão para pegar, ainda no ar, um objeto atirado em sua direção. A suavidade necessária para ofertar um carinho.

Atualmente existem programas de computador que reconhecem impressões digitais de uma pessoa ou a íris dos olhos. Isso é feito comparando uma imagem digitalizada com imagens previamente gravadas em um banco de dados. Mas programar um computador para o reconhecimento facial não é nada fácil. Muitas são as variáveis envolvidas e, além disso, se uma pessoa que digitalizou sua imagem estivesse de bigode, ao aparecer sem ele o programa não reconheceria como a mesma pessoa, a não ser que isso fosse previamente adicionado no software, o que demandaria mais linhas de programação e mais demora de processamento, pois teríamos que pensar em todas outras variáveis como um diferente corte de cabelo, óculos escuros, maquiagem ou não, espinhas e cravos na pele, etc.

Nosso cérebro consegue não só reconhecer vários rostos, com certa precisão, como trás junto a imagem um histórico sobre aquela pessoa (é meu irmão, minha tia, amigo de infância, colega de trabalho, alguém que acabei de assistir num programa de televisão).

O psicólogo e cientista cognitivo Steven Pinker em seu brilhante livro de 666 (espero que não se assustem com o número) páginas: “Como a mente funciona” nos chama a atenção para algo aparentemente banal que nossa mente faz, mas que nenhum computador do mundo consegue repetir:  O bom senso. Nas palavras de Pinker:

“A razão de não haver robôs semelhantes a seres humanos não surge da idéia de uma mente mecânica estar errada. É que os problemas de engenharia que nós, humanos, resolvemos quando enxergamos, andamos, planejamos e tratamos dos afazeres diários são muito mais desafiadores do que chegar à Lua ou descobrir a sequencia do genoma humano. A natureza, mais uma vez, encontrou soluções engenhosas que os engenheiros humanos ainda não conseguem reproduzir. Quando Hamlet diz: “Que obra de arte é um homem! Que nobreza de raciocínio! Que faculdades infinitas! Na forma e no movimento, que preciso e admirável!”, nossa admiração deve se dirigir não a Shakespeare, Mozart, Einstein, ou Kareem Abdul-Jabbar, mas para uma criança de quatro anos atendendo a um pedido de guardar um brinquedo na prateleira.”

À medida que crescemos, nosso cérebro vai aprendendo coisas que, se programadas em um computador, provavelmente iria sobrecarregar seus bancos de memória. Pinker nos mostra que coisas simples e óbvias para nós, que nem chegamos a pensar sobre elas estão de alguma forma inseridas em nosso programa cerebral, seja lá o que ele for:

“Saber quem é solteiro é apenas uma questão de bom senso, mas não há nada de banal no bom senso. De algum modo, ele tem de encontrar seu caminho em um cérebro de ser humano ou de robô. E o bom senso não é simplesmente um almanaque sobre a vida que pode ser ditado por um professor ou transferido como um enorme banco de dados. Nenhum banco de dados poderia arrolar todos os fatos que conhecemos tacitamente, e ninguém jamais nos ensinou esses fatos. Você sabe que, quando Irving põe o cachorro no carro, o animal não está mais no quintal. Quando Edna vai à igreja, sua cabeça vai junto. Se Doug está dentro da casa, deve ter entrado por alguma passagem, a menos que tenha nascido ali e dali nunca tivesse saído. Se Sheila está viva às nove da manhã e está viva às cinco da tarde, também estava viva ao meio-dia. As zebras na selva nunca usam pijama. Abrir um vidro de uma nova marca de manteiga de amendoim não encherá a casa de vapor. As pessoas nunca enfiam termômetros para alimentos na orelha. Um esquilo é menor que o monte Kilimanjaro.”

Desculpem-me por essas imensas citações, e por um post tão grande, mas o assunto é muito interessante, e o livro mais ainda, além disso, Steven Pinker é dotado de um excelente senso de humor como vocês devem ter percebido.

Apesar de não sabermos como o cérebro consegue armazenar essas coisas todas, podemos deduzir que elas não nascem com a gente. É fácil nos lembrar de como as crianças nos surpreendem ao fazer certas besteiras. Lembro-me bem de um amigo meu de infância Toninho, que correndo para não apanhar da mãe se deteve em frente ao espelho e disse: “Aha! Agora a senhora não vai poder me bater! Não vai saber se sou eu ou o espelho”. Não preciso dizer que ele aprendeu de uma forma dolorida que estava errado.

 Nosso cérebro é um órgão fascinante e até onde sabemos único.  Pelo menos até agora. Será que esse novo processador desenvolvido vai conseguir imitar nosso cérebro? Será que ele vai evoluir e aprender?

Segundo o estudo, esse novo processador foi criado a partir de um processo denominado automontagem, onde moléculas que se organizam automaticamente em padrões funcionais criam minúsculos circuitos. A molécula utilizada por eles é chamada DDQ, uma molécula hexagonal formada por átomos de nitrogênio, oxigênio, cloro e carbono.

 Essa molécula pode funcionar como um interruptor abrindo e fechando, mas diferente dos circuitos de silício convencional, que só permitem duas posições 0 e 1, criando assim um código binário, a molécula DDQ pode estabelecer 4 estados condutores 0, 1, 2 e 3. Com isso esse circuito evolutivo permite interconexões simultâneas de até 300 bits. Por isso dizemos que se trata de uma ligação paralela, formando redes dinâmicas ao invés de um único caminho possível para o sinal elétrico, como acontece nos atuais circuitos digitais que são seriais.

Nas palavras de um dos autores, Ranjit Pati:

“A melhor parte é que aproximadamente 300 moléculas ‘falam’ umas com as outras de uma vez só durante o processamento das informações. “Nós realmente imitamos como os neurônios se comportam no cérebro.”

A promessa é grande, poderemos ter um salto tecnológico incrível, uma verdadeira revolução na informática. Problemas hoje intratáveis poderão ser resolvidos com esse novo tipo de processamento.

Mas e a inteligência artificial? Será que poderemos dizer que esse processador realmente pensa? Será que o que a ficção previu vai se tornar realidade? Poderemos ser ultrapassados por máquinas pensantes? Deixemos a discussão sobre essas questões para o próximo post: Cérebro eletrônico? – parte II

Referências Bibliográficas:

Massively parallel computing on an organic molecular layer
Anirban Bandyopadhyay, Ranjit Pati, Satyajit Sahu, Ferdinand Peper, Daisuke Fujita
Nature Physics
25 April 2010
Vol.: Published online before print
DOI: 10.1038/nphys1636

 Site: Inovação Tecnológica – Tudo o que acontece na fronteira do conhecimento http://www.inovacaotecnologica.com.br/noticias/noticia.php?artigo=processador-molecular-imita-cerebro-humano&id=010150100426 – Acesso em 26/04/2010

Pinker, S. “Como a mente funciona” – Companhia das Letras – 2001