Informática - Deficientes visuais "enxergam" com aparelho que traduz cores em música

O usuário pode usar o "aparelho de substituição sensorial" na forma de óculos, ou apontar diretamente a câmera para o objeto de interesse (embaixo à direita). [Imagem: Dupliy/Amedi/Levy-Tzedek]

Dispositivos de substituição sensorial
Pesquisadores criaram um novo dispositivo para ajudar pessoas cegas a não apenas perceberem o ambiente ao seu redor, mas também a identificar objetos individuais.
Já existem vários trabalhos que tentam criar "mapas sonoros do ambiente", convertendo imagens em sons.
O objetivo final é construir os chamados "dispositivos de substituição sensorial", aparelhos que usam diversas tecnologias para traduzir as informações de um sentido - geralmente não funcional no indivíduo - por informações que afetem outro sentido.
Alguns desses estudos já estão em estágio avançado de testes.

• Equipamento transforma imagens em mapas sonoros tridimensionais

Transformando imagens em sons
Mas Maxim Dupliy e seus colegas não queriam apenas uma forma de ajudar as pessoas cegas a caminharem dentro ou fora de casa: eles queriam construir algo mais funcional, que permita, por exemplo, que uma pessoa pegue uma fruta, ou aperte a mão de um amigo.
O aparelho, batizado de EyeMusic, usa uma câmera para capturar as imagens. Cada imagem digital é processada, transformando os pixels em notas musicais.
Por exemplo, os pixels na vertical, que mostram a altura dos objetos, são representados por notas musicais que variam do grave (objetos mais baixos) ao agudo (objetos mais altos).
A localização horizontal de cada pixel é indicada pela temporização das notas musicais, com tempos maiores indicando a direita, e tempos menores a esquerda.
O brilho de cada parte da imagem é codificado pelo volume do som.
Música para os meus olhos
Mas ninguém gosta de "ouvir em preto e branco". Restava então codificar as cores.
Para isso, foram usados diferentes instrumentos musicais, um para cada uma de cinco cores.
O azul é representado pelo trompete, o vermelho pelo órgão, o verde pelo órgão de palheta sintetizado e o amarelo pelo violino. Finalmente, o branco é representado por um vocal e o preto pelo silêncio.
Os pesquisadores preocuparam-se também com o lado artístico, para que os sons soem sempre suaves e harmônicos, evitando apitos e chiados desconfortáveis ou desagradáveis.
"As notas se estendem por cinco oitavas e foram cuidadosamente escolhidas por músicos para criar uma experiência agradável para os usuários," disse Amir Amedi, coautor do estudo.
Percepção espacial no cérebro
Se na descrição parece tudo muito complicado, na prática deu-se o contrário: os usuários conseguiram operar o dispositivo muito rapidamente, alguns deles com apenas meia hora de treinamento.
Assim, o experimento dá suporte à hipótese de que a representação do espaço no cérebro pode não ser dependente de como a informação espacial é recebida, e que é necessário muito pouco treinamento para criar uma representação do espaço sem a visão - isto pode ser feito, como se comprovou, usando sons.
"O nível de precisão alcançado em nosso estudo indica que é factível usar um dispositivo de substituição sensorial para realizar tarefas do dia-a-dia, indicando um grande potencial para seu uso em terapias de reabilitação," concluiu.

Informática - Aparelho de baixo custo controla computador com os olhos

Mesmo depois de um "banho de design", o aparelho poderá chegar ao mercado por uma fração do custo das versões atualmente disponíveis. [Imagem: Abbott/Faisal/JNE]

Sem as mãos
Implantes neurais, interfaces cérebro-máquina e sensores já permitem controlar computadores, próteses e até robôs, apenas com o pensamento.
A maioria, contudo, ainda está em estágio de pesquisas, disponíveis apenas para laboratórios - os poucos disponíveis têm baixa resolução e ainda são equipamentos caros.
Mas isso está prestes a mudar, graças ao trabalho de dois engenheiros do Imperial College, de Londres.
William Abbot e Aldo Faisal construíram um equipamento capaz de controlar um computador apenas com os olhos a um custo de cerca de US$60 (R$125,00).
Segundo eles, a tecnologia logo estará disponível para pessoas com diversos tipos de deficiências, incluindo pacientes de esclerose múltipla, Parkinson, distrofia muscular, lesões na medula espinhal ou amputados.
Controle do computador com os olhos
Fabricado com equipamentos comprados no comércio, o aparelho monitora com exatidão o movimento dos olhos, permitindo o controle de um cursor na tela exatamente como um mouse.
Com um consumo inferior a 1 watt, o aparelho, batizado de GT3D, pode transmitir os dados para qualquer computador rodando Windows ou Linux, conectado a uma porta USB ou por meio de uma conexão Wi-Fi.
Na demonstração, os pesquisadores permitiram que voluntários, sem nenhum treinamento, usassem o equipamento para brincar de Pong, usando apenas os olhos.
O sistema é composto por duas câmeras de baixo custo montadas sobre um par de óculos.
As câmeras capturam continuamente a imagens dos olhos, enquanto um programa processa as imagens e determina o movimento da pupila.
Esse movimento faz as vezes do mouse, controlando o cursor na tela. O clique é feito por um movimento especial do olho, que pode ser calibrado no software.
Profundidade do olhar
O programa de controle já alcançou uma precisão suficiente para determinar a "profundidade do olhar" - ele determina se o usuário está focando o olhar mais próximo ou mais distante.
Embora ainda não tenham tirado proveito dessa capacidade na versão atual do GT3D, os pesquisadores afirmam que isso poderá permitir o controle de cadeiras de rodas ou próteses robotizadas.
Nesses casos, bastará que o usuário focalize o olhar no ponto para onde deseja se deslocar, ou onde quer colocar a mão, por exemplo.

Informática - Disco histórico toca novamante a partir de uma fotografia

A imagem, registrada em uma revista alemã impressa em 1890, tem resolução suficiente para identificar quase completamente as ondulações dos sulcos, que representam as ondas sonoras registradas no disco. [Imagem: Indiana U.]

Imagens que falam
Por mais modernas que nos pareçam, as tecnologias sempre envelhecem.
Sensação quando foi inventada, no fim do século 19, tudo o que resta de uma das primeiras gravações de som feita pelo homem é uma fotografia.
O disco guarda a voz abafada de Emile Berliner, o pai do gramofone (ou fonógrafo), recitando a poesia "A Luva", de Friedrich Schiller.
Mas se tudo o que resta do disco é uma fotografia, como é que sabemos o que há nele?
É que o envelhecimento de uma tecnologia pressupõe o surgimento de uma nova tecnologia, mais moderna.
E Patrick Feaster e seus colegas da Universidade de Indiana, nos Estados Unidos, usaram todas as técnicas ao seu alcance para decodificar o som registrado no disco usando apenas sua fotografia.
Digitalização
Feaster digitalizou a imagem e processou o arquivo para "desenrolar" os sulcos do disco.
A surpresa foi que a imagem, registrada em uma revista alemã impressa em 1890, tinha resolução suficiente para identificar quase completamente as ondulações dos sulcos, que representam as ondas sonoras registradas no disco.
O pesquisador então criou um arquivo linear, que lembra um pouco um clip de áudio moderno, e utilizou um programa especialmente desenvolvido para ler as ranhuras do disco e transformá-las em sons.
Embora não tenha conseguido datar precisamente a gravação, Feaster ainda assim acredita que se trata de um dos primeiros experimentos com o gramofone, uma inovação que viria maravilhar toda uma geração.
"Há 25 bibliotecas no mundo que têm esse exemplar [da revista Über Land und Meer], o que o torna extremamente raro. Mas nós fizemos o que nenhuma delas consegue fazer: tocamos o disco novamente," comemorou ele.
Recentemente, outra equipe reconstruiu as primeiras gravações de som da história, mas a partir de disco reais, guardados no Museu Smithsoniano.

Materiais Avançados - Vidro multifuncional tem dupla personalidade

O vidro multifuncional é antirreflexo, autolimpante e antiembaçante. [Imagem: Park et al./ACS Nano]

Antirreflexo
George Barbastathis e seus colegas do MIT criaram um vidro texturizado que não apenas pode evitar os reflexos, como se tornar autolimpante e à prova de embaçamento.
Esse vidro, que seus criadores chamam de "vidro multifuncional", tem uma superfície nanoestruturada, repleta de minúsculos cones, cada um medindo 200 nanômetros de diâmetro na base, e projetando-se por outros 200 nanômetros de altura.
A primeira propriedade obtida com essa nanoestrutura é o antirreflexo. Mas não é a única.
Superhidrofilicidade
As nanorrugosidades dão ao vidro a propriedade da superhidrofilicidade, um fenômeno descoberto em 1995, que cria uma película homogênea de água sobre o material, tornando o vidro antiembaçante e autolimpante.
A película de água não apenas impede a incrustação de compostos orgânicos, como remove qualquer partícula que já esteja depositada.
Superhidrofobicidade
Contudo, basta adicionar um componente extra, um surfactante, para que o vidro multifuncional reverta completamente seu comportamento, passando a apresentar a superhidrofobicidade, ou seja, ele passa a repelir completamente a água.
Segundo Barbastathis, a nanoestrutura no formato dos cones evita a perda das propriedades com o uso do vidro, tornando-o mais durável.
Mais luz para a energia solar
Segundo ele, o vidro multifuncional pode ter inúmeras aplicações, mas a energia solar parece ter muito a ganhar.
Os painéis solares perdem eficiência com o tempo devido à deposição de poeira, que impede que a luz do Sol chegue até as células solares propriamente ditas. Assim, um vidro autolimpante seria a escolha ideal para recobri-los.
Além disso, a propriedade óptica do antirreflexo otimiza o rendimento dos painéis solares conforme aumenta o ângulo de incidência da luz solar, ao permitir que mais luz chegue às células solares.
Autolimpante de fora e antiembaçante de dentro
O setor da construção civil e os automóveis também poderão ser beneficiados.
"Você pode ter um vidro com superhidrofobicidade do lado de fora, para que a água não se acumule e retire a sujeira, e superhidrofilicidade do lado de dentro, para que o vidro não embace," disse Barbasththis.
A técnica de fabricação do vidro multifuncional ainda é complicada e cara, mas o pesquisador afirma que, no futuro, ele poderá ser fabricado "simplesmente passando o vidro através de um par de rolos texturizados enquanto o vidro ainda está parcialmente fundido."

Materiais Avançados - Peneira de microfiltragem varia porosidade e se autoconserta

A membrana varia a espessura de seus poros, podendo filtrar desde material particulado em suspensão, até vírus e moléculas individuais. [Imagem: Damien Quémener]

Filtragens especiais
Pesquisadores franceses desenvolveram uma nova membrana que não apenas pode alterar a espessura dos poros, como se autoconserta se furar.
Uma membrana é uma espécie de peneira high-tech.
O mercado de membranas está passando por um boom mundial, com aplicações que vão da purificação de água e da dessalinização até as células a combustível e a separação de produtos da química fina.
Sobretudo as indústrias farmacêutica e de alimentos têm apresentado alta demanda por filtragens especiais, fazendo o mercado expandir-se 10% ano ano.
Prashant Tyagi e seus colegas do instituto CNRS pretendem ocupar um bom espaço nesse mercado, graças às características inusitadas de sua nova membrana.
Micelas
A membrana é dinâmica, no sentido de que ela pode ajustar o tamanho de seus poros de forma autônoma, bastando para isso alterar a pressão com que o líquido a ser filtrado é injetado sobre ela.
Embora seja mais comum fabricar membranas para microfiltragem com cerâmica, os pesquisadores usaram uma combinação de três polímeros, de diferentes solubilidades, para formar micelas, nanopartículas em constante interação umas com as outras.
Quando a pressão do líquido aumenta, as micelas têm uma tendência para se achatar, reduzindo a dimensão dos poros.
Por exemplo, a uma baixa pressão - 0,1 bar - os poros têm cerca de 5 nanômetros, permitindo a filtragem de vírus e macromoléculas.
Com uma leve subida na pressão é possível atingir poros na dimensão de até 1 nanômetro.
Contudo, se a pressão atingir 5 bars, a morfologia da membrana passa por uma mudança drástica, e os poros alcançam dimensões de 100 nanômetros, permitindo a filtragem de bactérias ou materiais particulados em suspensão.
Isso permitirá a construção de equipamentos para diversas exigências de filtragem usando uma única membrana.

As micelas reorganizam-se para restaurar o equilíbrio, o que resulta no fechamento de furos muito grandes, até 85 vezes maiores do que a espessura da membrana. [Imagem: Tyagi et al./Angewandte]

Autoconserto
Mas o mais interessante parece ser sua capacidade de se "recuperar" de furos que eventualmente apareçam.
Na ocorrência de algum furo, ela é capaz de se autoconsertar, prolongando sua vida útil e garantindo maior segurança na qualidade dos produtos filtrados.
Quando a membrana se rasga, quebra-se o equilíbrio físico que mantém as micelas juntas.
As micelas então tentam restaurar o equilíbrio reorganizando-se, o que resulta no fechamento do furo.
Os testes mostraram que uma perfuração 85 vezes maior do que a espessura da membrana é reparada sem qualquer intervenção humana. É necessário apenas parar o processo de filtragem por alguns instantes.

Materiais Avançados - IPT desenvolve tecnologia de borracha em pó

A borracha em forma de pó ultrafino é uma alternativa mais simples para várias aplicações, em comparação com o uso do material em bloco. [Imagem: IPT]

Borracha em pó
Pesquisadores do Instituto de Pesquisas Tecnológicas (IPT) de São Paulo estão desenvolvendo uma nova técnica para fabricação de borracha em pó.
O objetivo da pesquisa é desenvolver uma rota química de produção a partir do látex sintético, para aplicação no aumento da resistência de diversos tipos de materiais plásticos e para a elaboração de resinas poliméricas.
Para preencher uma lacuna tecnológica pouco explorada atualmente dentro e fora do Brasil, os pesquisadores brasileiros estão empregando uma técnica de secagem por aspersão, ou spray drying.
A borracha em forma de pó ultrafino é uma alternativa mais simples para várias aplicações, em comparação com o uso do material em bloco.
Os blocos demandam operações de moagem e pulverização, enquanto a borracha em pó pode ser adicionada diretamente aos processos industriais.
Processo contínuo
A técnica mais comum para a obtenção da borracha em pó emprega a irradiação da emulsão para promover uma modificação na estrutura do látex antes da secagem em spray dryer.
Mas o processo apresenta, gargalos como a necessidade de uma infraestrutura em grande escala e riscos à saúde dos trabalhadores.
Já o projeto do IPT emprega uma técnica simples, que opera em processo contínuo, e de baixo custo.
O látex sintético é modificado quimicamente por meio de monômeros funcionais e óxido coloidal, que irão compor uma mistura submetida posteriormente à secagem em um equipamento de spray dryer.
Foram estudados dois tipos de látex, o estireno-butadieno e o estireno-butadieno carboxilado, sendo que o primeiro apresentou melhores resultados no quesito viabilidade econômica.
Tintas especiais
O projeto tem prazo de conclusão em abril de 2013, mas os bons resultados obtidos já possibilitaram o pedido de depósito de uma patente e podem expandir o emprego das novas formulações:
"O foco do projeto é a aplicação da borracha em pó para aumentar a resistência ao impacto dos plásticos, mas ela poderá ser também uma alternativa viável para as indústrias, como aditivo em tintas especiais ou modificador de impacto em concreto ou pisos, por exemplo", completa Lucilene Betega de Paiva, coordenadora do projeto.

Mecânica - Tecnologias que você não vê beneficiarão o que você vê e usa

Tecnologias de processo Tecnologias que renderão bilhões de dólares nos próximos anos serão adotadas sem que os usuários sequer percebam.
Isto porque não são tecnologias de produto, como o tablet do momento ou o motor mais moderno do seu carro.
São tecnologias de processo, que tornam aquilo que você usa, ou usará no futuro, mais eficiente, mais fácil de fabricar e, por decorrência, mais barato.
É o caso de dois avanços de impacto divulgados nesta semana.
O primeiro mostra como não apenas o tablet do momento, mas os de todos os momentos futuros, podem ser beneficiados pelas pesquisas com fusão nuclear.
O segundo mostra como um mineral e um bom trabalho em um laboratório de química podem se traduzir em ganhos econômicos e ambientais globais.

Minirreator: quatro capacitores (embaixo) fornecem 10.000 volts para separar os elétrons do xenônio de seus núcleos, criando um plasma eletricamente carregado. [Imagem: U. of Washington]

Plasmando a eletrônica
A equipe do Dr. Uri Shumlak, da Universidade de Washington, está tentando viabilizar a criação de uma estrela artificial, uma máquina de fusão nuclear para gerar energia renovável e sem resíduos.
Para isso eles lidam com plasma, o quarto estado da matéria. O plasma de hidrogênio no Sol é tão quente que os núcleos de hidrogênio se fundem liberando energia.
Mas quando ainda estudava seu protótipo em escala de laboratório, o pesquisador descobriu que já possuía uma tecnologia muitíssimo superior à que é necessária para que a indústria eletrônica fabrique componentes cada vez menores - mais especificamente, 1.000 vezes melhor.
A litografia usada para a fabricação de chips depende de uma fonte de luz - uma máquina de US$100 milhões para fazer a luz ricochetear em uma série de espelhos e lentes, até atingir a superfície da pastilha de silício.
Como os transistores precisam ficar cada vez menores, muito menores do que o comprimento de onda da luz, os esforços atuais se concentram na construção de fontes de luz ultravioleta extrema, para tentar alcançar os 13,5 nanômetros especificados pela indústria como o próximo degrau para manter a Lei de Moore em vigor.
O problema é que espelhos e lentes sempre absorvem um pouco da luz, e o feixe chega no silício fraco demais, em "fagulhas" que duram entre 20 e 50 nanossegundos.
Shumlak e sua equipe criaram um feixe de plasma que dura 1.000 vezes mais, de 20 a 50 milionésimos de segundo.
"Isso se traduz diretamente em mais luz na saída, mais potência atingindo a pastilha de silício, de tal forma que você pode movê-la durante um período razoável de tempo," explicou o pesquisador, referindo-se ao movimento necessário para desenhar os transistores.
Ele agora está em busca de investidores para integrar o feixe de plasma aos equipamentos já usados pela indústria eletrônica, a tempo de pegar a próxima geração de processadores.

1 grama de zeólita tem uma superfície de 1.000 metros quadrados, fazendo com que os líquidos atinjam os catalisadores passando pelos inúmeros túneis do material. [Imagem: Michael Tsapatsis Lab]

Catalisando a química
E, já que computadores e automóveis são os elementos dinâmicos da chamada "economia moderna", o outro avanço não poderia deixar de beneficiar os possantes - e muito outros produtos.
Cada gota de gasolina que seu carro consome percorre um longo caminho na refinaria, em uma série de reações químicas que fazem com que não lembre em nada o petróleo da qual se originou.
E todas essas reações químicas dependem de catalisadores.
Michael Tsapatsis e seus colegas da Universidade de Minnesota desenvolveram uma técnica que usa zeólitas para dar ao material que está sendo processado um acesso ultrarrápido ao catalisador.
O ganho é comparável a retirar os compostos químicos de onde eles correm hoje, a um ritmo de uma rua estreita de um bairro, e levá-los para uma rodovia de várias pistas sem limite de velocidade.
"O impacto dessa nova descoberta é enorme," disse Tsapatsis, acrescentando que ela terá uso não apenas na produção de gasolina e diesel, mas também na fabricação de plásticos, biocombustíveis, medicamentos, enfim, em toda a indústria química.
Eles usaram materiais altamente porosos, chamados zeólitas. Essa espécie de cerâmica foi crescida artificialmente na forma de nanofolhas ultra-finas, que se dobram em ângulos de 90 graus, formando uma estrutura parecida com um castelo de carta - ou seja, são poros dentro de poros.
Como a área superficial disponível é muito maior - 1 grama de zeólita tem uma superfície de 1.000 metros quadrados - os líquidos podem atingir os catalisadores passando pelos inúmeros túneis do material.
Segundo os pesquisadores, além da maior velocidade, o processo apresentou ganhos em estabilidade e seletividade, tudo ao mesmo custo do que é feito hoje - só que para uma produção que poderá ser centenas e até milhares de vezes maior.