Computador biologico destroi celulas de cancer

As etapas da operação do biocomputador. A célula mais escura é uma célula saudável, e a célula verde é uma célula cancerosa HeLa. Em cima, o DNA (fitas azuis) é injetado nas células. Na linha do meio, o circuito detecta o perfil miRNA e desencadeia a morte celular. Na linha inferior, a célula verde sofre apoptose, enquanto a célula saudável permanece intacta.[Imagem: Yaakov Benenson]

Biocomputador

Cientistas incorporaram um computador biológico em células humanas in vitro.

O processador biológico reconhece determinadas células cancerosas usando combinações lógicas de cinco fatores moleculares específicos do câncer

Ao encontrar as células, o computador biológico à base de DNA dispara o mecanismo de autodestruição das células, a chamada apoptose, destruindo o tumor.

No futuro, processadores biológicos desse tipo poderão ser usados para o estudo de novos medicamentos e para tratar ou prevenir doenças.

Lógica booleana biológica

Zhen Xie e seus colegas do Instituto ETH, da Suíça, projetaram um circuito regulatório que detecta os níveis de um conjunto de microRNAs expressos em uma célula-alvo.

Quando encontra uma correspondência, que só existirá nas células cancerosas, o circuito aciona o processo de autodestruição celular, sem afetar as células normais.

Xie trabalha com o Dr. Yaakov Benenson, um dos pioneiros no campo dos computadores biológicos, "circuitos" à base de moléculas de DNA que operam em células vivas.

"Os fatores miRNA são submetidos a cálculos booleanos em cada célula onde são detectados. O biocomputador combina os fatores usando operações lógicas como AND e NOT, e somente gera o resultado necessário, ou seja, a morte celular, quando o cálculo inteiro com todos os fatores resulta em um valor lógico TRUE," explica o Dr. Benenson.

Os primeiros cálculos de um biocomputador foram demonstrados pela equipe do Dr. Benenson em 2007. [Imagem: Kobi Benenson/Harvard]

Cálculo preciso

O principal objetivo da equipe é construir biocomputadores que detectem moléculas que contenham informações importantes sobre o bem-estar das células e processem essas informações para direcionar a resposta terapêutica apropriada quando a célula encontrada for anormal.

Agora, pela primeira vez eles criaram um "circuito" sintético multi-gene, cuja tarefa é distinguir entre o câncer e as células saudáveis e, posteriormente, induzir as células-alvo a se destruírem - sem a aplicação de nenhuma droga quimioterápica, por exemplo.

Os cientistas testaram a sua "rede genética" em dois tipos de células humanas cultivadas em laboratório: células do câncer cervical, chamadas de células HeLa, e células normais.

O biocomputador genético identificou e causou a destruição das células HeLa, mas não afetou as células saudáveis.

O circuito faz uma identificação positiva apenas quando todos os cinco fatores específicos do câncer estão presentes na célula, resultando em uma detecção do câncer de alta precisão.

Os pesquisadores esperam que o desenvolvimento possa servir de base para tratamentos anti-câncer muito específicos, embora o computador biológico sintético ainda esteja longe de poder ser testado em humanos.

Ficção científica possível

A seguir, a equipe pretende testar essa computação celular - filha de uma área emergente de pesquisas conhecida como biologia sintética - em um modelo animal.

Pode parecer ficção científica, mas Benenson acredita que isto é viável.

Talvez viável, mas não fácil: ainda existem problemas difíceis de resolver como, por exemplo, a inserção de genes estranhos em uma célula de forma eficiente e segura.

"Estamos ainda muito longe de um método de tratamento totalmente funcional para humanos. Este trabalho, entretanto, é um primeiro passo importante que demonstra a viabilidade de um método seletivo de diagnóstico ao nível de uma célula individual," disse Benenson.

Descoberta de brasileiros pode ajudar a reciclar CO2

Pesquisadores da Unesp de Presidente Prudente descobriram molécula capaz de capturar o gás atmosférico e convertê-lo em compostos que poderão ser utilizados no futuro por indústrias químicas.[Imagem: González et al.]

CO2 no lugar certo

A contribuição do excesso de emissão de dióxido de carbono (CO2) para as mudanças climáticas globais tem levado a comunidade científica a buscar formas mais eficientes para estocar e diminuir o lançamento do composto para a atmosfera.

Um novo estudo brasileiro abre o caminho para o desenvolvimento de tecnologias que possibilitem capturar quimicamente o CO2 da atmosfera e convertê-lo em produtos que possam ser utilizados pela indústria química.

O trabalho dos pesquisadores da Universidade Estadual Paulista (Unesp), em Presidente Prudente, poderá substituir reagentes altamente tóxicos, utilizados para fabricação de compostos orgânicos usados como pesticidas e fármacos, por "derivados" do dióxido de carbono capturado na atmosfera.

Molécula DBN

O elemento essencial da descoberta está em uma molécula, denominada DBN, uma base orgânica nitrogenada cuja fórmula química é C₇H₁₂N₂.

Os pesquisadores brasileiros demonstraram que a DBN é capaz de capturar o dióxido de carbono, formando compostos (carbamatos).

Posteriormente, ela pode liberar o CO2 seletivamente a temperaturas moderadas.

Dessa forma, a molécula poderá ser utilizada como modelo para pesquisas sobre a captura seletiva de dióxido de carbono de diversas misturas de gases.

"Essa descoberta abre perspectivas sobre como poderemos fazer com que o composto resultante da ligação da DBN com o dióxido de carbono se forme em maior quantidade. Para isso, temos que estudar possíveis modificações em moléculas que apresentem semelhanças estruturais e funcionais com a DBN para que o composto seja mais eficiente," disse Eduardo René Pérez González, principal autor do estudo.

Tratamento de doenças

De acordo com o professor da Unesp, já se sabia que a DBN é capaz de capturar dióxido de carbono na presença de água.

Por esse processo, a molécula retira um hidrogênio da água, ganha uma carga positiva (próton) e gera íons hidroxílicos (negativos) que atacam o dióxido de carbono, formando bicarbonatos.

Até então, entretanto, não se tinha demonstrado que o composto também é capaz de capturar CO2, formando carbamato, por meio de uma ligação nitrogênio-carbono tipo uretano, que tem relação direta com um processo biológico em que 10% do dióxido de carbono do organismo humano é transportado por moléculas nitrogenadas.

Em função disso, o processo também poderia ser utilizado para o tratamento de determinadas doenças relacionadas com a quantidade de CO2 e seu transporte no organismo.

"Essa descoberta nos leva a pensar que também poderíamos utilizar esse trabalho para fins bioquímicos, tentando, por exemplo, melhorar esse processo para tratamento de doenças relacionadas à concentração de dióxido de carbono nas células e alguns tecidos, como o pulmonar", disse González.

Uso industrial do CO2

Já na área industrial, os carbamatos - como, por exemplo, poliuretanas - derivados da captura de dióxido de carbono pela molécula DBN poderiam substituir tecnologias que utilizam reagentes altamente tóxicos, como o fosgênio, para preparação de compostos orgânicos usados como pesticidas e fármacos e em outras aplicações industriais.

"A possibilidade de se utilizar o dióxido de carbono para construir ou sintetizar moléculas que contêm o agrupamento carbonílico, sem a necessidade de se usar fosgênio ou isocianatos, representaria uma grande vantagem", disse o pesquisador.

Pele eletronica flexivel monitora saude

Os voluntários usaram os dispositivos nos braços, pescoço, testa, bocheca e queixo, todas áreas que exigiram bastante da flexibilidade do material. [Imagem: John A.Rogers]

Eletrônica epidérmica

Ela é fina, flexível e pode ser aplicada à pele como se fosse um adesivo.

Assim é a nova pele eletrônica criada pela equipe do Dr. John Rogers, um pioneiro no campo daeletrônica flexível.

O nome técnico da pele eletrônica é sistema eletrônico epidérmico.

O circuito eletrônico, aplicado sobre a pele, monitora o ritmo cardíaco e outros sinais vitais, sem a necessidade dos eletrodos e dos pesados aparelhos usados hoje pelos pacientes.

As possibilidades de aplicação, contudo, vão além: a pele eletrônica pode ser usada como um curativo eletrônico para acelerar a cicatrização e para o tratamento de problemas de pele, além de servir comopele artificial para robôs e para próteses biônicas, como pernas e braços artificiais.

Além do diagnóstico médico, os circuitos eletrônicos incorporados na pele eletrônica podem ser usados para sensoriamento, comunicações e até interfaces homem-máquina, o que amplia suas possibilidades de uso.

Circuitos flexíveis

Os pesquisadores demonstraram uma infinidade de circuitos eletrônicos funcionais, incluindo sensores, LEDs, transistores, capacitores de radiofrequência, antenas, bobinas condutoras e até células solares.

Os circuitos são montados sobre uma fina camada de plástico solúvel em água, que é aplicado à pele como se fosse um adesivo. Como o plástico é transparente, apenas o circuito fica visível.

Os circuitos são montados sobre uma fina camada de plástico solúvel em água, que é aplicado à pele como se fosse um adesivo. Como o plástico é transparente, apenas o circuito fica visível. [Imagem: John A.Rogers]

Quando aplicada sobre a pele humana, a pele eletrônica dispensa até mesmo os adesivos, grudando por atração, graças às forças de van der Waals. Ainda assim, ela se adapta completamente à pele, não se mexendo durante o uso normal - como se fosse uma tatuagem temporária.

Os testes mostraram que a pele eletrônica funciona por até 24 horas sem causar qualquer irritação. Os voluntários usaram os dispositivos nos braços, pescoço, testa, bochecha e queixo, todas áreas que exigiram bastante da flexibilidade do material.

As medições da atividade elétrica produzida pelos músculos e pelo coração foram as mesmas obtidas com os aparelhos médicos atuais - os voluntários usaram esses aparelhos e a pele eletrônica simultaneamente.

Fronteira entre eletrônica e biologia

A camada ativa da pele artificial - a parte eletrônica propriamente dita - é mais fina do que um fio de cabelo humano, contendo todos os componentes eletrônicos, metálicos e bateria, o que permitiu a construção de sensores, fontes de alimentação e LEDs.

"Nós estamos borrando a fronteira entre eletrônica e biologia. Todos os eletrônicos atuais são duros e rígidos. A biologia é macia, elástica. São dois mundos muito diferentes. Nossa pele eletrônica pode de fato integrar esses dois mundos," diz Yonggang Huang, principal autor da pesquisa.

O próximo passo, no qual os pesquisadores já estão trabalhando, será integrar os diversos circuitos para que eles funcionem como um sistema, em vez de aparelhos isolados, e adicionar a capacidade de comunicação wi-fi para facilitar o controle dos aparelhos e a recepção dos dados coletados.

Circuitos supercondutores sao escritos com "caneta" de raios X

O feixe preciso de raios X pode ser usado como se fosse uma caneta, para escrever os padrões supercondutores em duas dimensões. [Imagem: Pocia et al./Nature Materials]

Quarta revolução industrial

A impressão 3D está avançando tanto que já se fala em uma quarta revolução industrial, quando os produtos não serão exatamente fabricados - eles serão impressos.

Também chamada de prototipagem rápida oufabricação aditiva, a técnica já é responsável pela fabricação de aviões,chocolates, e peçasmetálicas, de cerâmica, devidro e até de gelo.

E a mais recente novidade na área é ainda mais impressionante.

Cientistas britânicos e italianos desenvolveram uma técnica para desenhar diretamente padrões supercondutores. A diferença é que, em vez de usarem umacaneta eletrônica ou umaimpressora 3D, eles usaram um feixe de raios X.

Caneta de raios X

A possibilidade de criar e controlar minúsculas estruturas supercondutoras pode impactar inúmeras áreas, incluindo a capacidade para o desenvolvimento de uma nova geração de equipamentos eletrônicos e uma nova arquitetura de processadores.

A supercondutividade é um estado especial onde um material conduz eletricidade sem resistência, o que significa, sem desperdício de energia e sem geração de calor.

Os cientistas conseguiram manipular regiões de supercondutores de alta temperatura em um material composto por oxigênio, cobre e pelo elemento de terras raras lantânio.

A projeção de raios X causa um reposicionamento dos átomos de oxigênio no material, resultando na supercondutividade de alta temperatura, do tipo originalmente descoberto há mais de 25 anos.

A seguir, um feixe preciso de raios X pode ser usado como se fosse uma caneta, para escrever os padrões supercondutores em duas dimensões.

Os cientistas desenvolveram até mesmo uma "borracha" para seus fios supercondutores, que podem ser apagados com um tratamento de calor.

No futuro, feixes de raios X poderão ser usados para escrever circuitos lógicos supercondutores diretamente. Aqui, as linhas sólidas indicam as conexões elétricas, enquanto os semicírculos indicam junções supercondutoras, cujos estados são indicados pelas setas. [Imagem: UCL]

Novo paradigma na computação

Além de criar circuitos simples, como bobinas e resistores, a técnica permite também a criação do super componente eletrônico memristor, que se acredita ser a chave para a construção de computadores cognitivos, que usem sinapses artificiais, em vez de transistores e porta lógicas.

"É incrível que, com alguns poucos passos simples, nós agora podemos adicionar 'inteligência' supercondutora diretamente para um material formado praticamente apenas com elementos comuns, como cobre e oxigênio," disse o Dr. Antonio Bianconi, da universidade italiana de Sapienza.

"Esta pode ser a chave para a solução doproblema do caixeiro-viajante, um dos maiores desafios da computação. Nós queremos criar computadores sob demanda para resolver esse problema, com aplicações da genética até a logística. Uma descoberta como essa significa que uma mudança de paradigma na tecnologia da computação está um pouco mais próxima," comemora o Dr. Gabriel Aeppli, da Universidade College London.

Possibilidades na prática

A técnica usa apenas raios X e o próprio composto supercondutor, que é quimicamente simples, dispensando todos os agressivos químicos empregados hoje pela indústria de semicondutores.

Os circuitos podem ser tão finos quanto um fio de cabelo humano, e os cientistas acreditam poderem usá-los para projetar circuitos computacionais de uma forma totalmente nova.

E mais: segundo os cientistas, a técnica tem largas possibilidades de aplicação, uma vez que ela poderá ser aplicada a compostos químicos similares contendo oxigênio e átomos metálicos - isso inclui desde catalisadores até células a combustível.

Antes disso, porém, os cientistas terão que demonstrar o funcionamento dos seus componentes supercondutores ativos em circuitos reais. E, ainda que se chamem supercondutores de alta temperatura, seu funcionamento exige aparatos criogênicos, muito abaixo da temperatura ambiente.

Sapatos usam nova tecnica para gerar energia para aparelhos portáteis

São cerca de 20 watts de potência gerados pelo dispositivo instalado nos sapatos de um homem adulto, durante uma caminhada em ritmo normal. [Imagem: Krupenkin/Taylor]

Sapatos energéticos

Há poucos dias, pesquisadores apresentaram um sapato-gerador, capaz de produzir energia usandomúsculos artificiais.

O Dr. Tom Krupenkin e seu colega J. Ashley Taylor, da Universidade de Wisconsin-Madison, nos Estados Unidos, também estão de olho nos sapatos, mas adotaram uma técnica diferente.

Krupenkin e Taylor trabalham há bastante tempo com a manipulação de gotas de líquido em nanoescala, o que os levou a desenvolver um material anti-congelante e outro capaz de repelir virtualmente qualquer líquido.

Em outra linha, pesquisadores vêm trabalhando há bastante tempo com um fenômeno chamado eletroumectação, a capacidade de controlar eletricamente como os líquidos interagem com superfícies sólidas, o que tem rendido bons frutos na área de papel eletrônico e telas flexíveis.

O que os dois pesquisadores fizeram foi inverter esse processo, criando a "eletroumectação reversa".

Eletroumectação reversa

Em vez de usar a eletricidade para a manipulação das gotas, como na eletroumectação, os dois cientistas estão usando as gotas para gerar eletricidade.

A energia mecânica é convertida em energia elétrica usando um dispositivo microfluídico - fluidos circulando no interior de microcanais.

As microgotas no interior do dispositivo interagem com um substrato feito com múltiplas camadas nanométricas de um material dielétrico, gerando uma carga eletrostática.

A energia mecânica é convertida em energia elétrica usando um dispositivo microfluídico - fluidos circulando no interior de microcanais. [Imagem: Krupenkin/Taylor]

"Em sua essência, o processo de eletroumectação reversa é conceitualmente simples. A gota e os eletrodos são conectados a um circuito elétrico externo que fornece uma tensão de polarização constante entre a gota e o eletrodo.

"O acionamento mecânico externo é usado para mover a gota de forma a forçar uma diminuição da sua sobreposição com o eletrodo revestido com o filme dielétrico. Isto resulta na diminuição da carga total que pode ser mantida na interface líquido-sólido da gota.

"A carga elétrica excessiva, então, flui de volta através do circuito elétrico que conecta a gota e o eletrodo, gerando uma corrente elétrica que pode ser utilizada para alimentar uma carga externa," explicam os pesquisadores em seu artigo.

Colheita de alta densidade

A grande vantagem dessa abordagem é a alta densidade energética alcançada, de até 10³ W m^-2.

Isso se traduz em cerca de 20 watts de potência gerados pelo dispositivo instalado nos sapatos de um homem adulto, durante uma caminhada em ritmo normal.

Esta é a primeira solução no campo da chamada colheita de energia que oferece potência nessa faixa.

Embora já existam diversos sensores e equipamentos menores sendo alimentados por micro e nano-geradores, há uma demanda crescente por um dispositivo capaz de alimentar aparelhos maiores, incluindo o recarregamento de baterias de tablets e netbooks.

Krupenkin e Taylor estão entusiasmados com os resultados obtidos, já tendo fundado sua própria empresa, a InStep NanoPower, para tentar comercializar a tecnologia.

O maior desafio agora é encontrar uma forma prática de ligar os sapatos aos aparelhos a serem alimentados ou recarregados.

Robo enfermeiro cuida de pacientes e idosos

O principal desafio dos engenheiros foi construir um robô capaz de pegar os pacientes em um futon, a tradicional cama japonesa, que fica no chão.[Imagem: RIKEN]

Jeitinho robótico

Engenheiros japoneses apresentaram a versão mais recente do seu robô enfermeiro, agora com mais sensores e mais "jeitinho" para carregar os pacientes.

Com uma população idosa crescente, o Japão tem uma necessidade real de otimizar os cuidados com os idosos, doentes ou não.

Segundo os pesquisadores, um enfermeiro japonês chega a carregar pacientes nos braços até 40 vezes por dia, principalmente transferindo-os da cama para a cadeira de rodas e de volta para a cama.

A saída pode estar no RIBA-II - Robot for Interactive Body Assistance, robô para assistência corporal interativa, em tradução livre.

Jeito japonês de dormir

Esta segunda versão é dotada de sensores táteis de alta precisão e uma nova tecnologia de controle dos motores que, juntos, dão ao robô um pouco mais de jeito para lidar com pacientes tão delicados.

O robô é capaz de identificar o paciente, tomá-lo nos braços, da cama ou de umfuton ao nível do chão, e colocá-lo corretamente em uma cadeira de rodas. E depois devolver o paciente para o seu leito.

Os futons - uma espécie de colchonete grosso - são a cama típica do Japão, ficando estendida no chão. A incapacidade de pegar uma pessoa deitada no chão foi a principal limitação que impediu que o RIBA-I alcançasse um uso prático.

Agora os engenheiros resolveram essa limitação. Novas juntas na base e na parte inferior da coluna do robô permitem que ele se dobre para recolher o paciente ao nível do chão.

"Pelado", o RIBA-II não se mostra tão simpático, e revela o quanto fabricar um robô é mais difícil do que parece. [Imagem: RIKEN]

Sensores de borracha

Para ser delicado e não ferir o paciente, o robô é inteiramente recoberto por sensores flexíveis, os primeiros sensores táteis capacitivos fabricados inteiramente de borracha.

Os Sensores são fabricados na forma de folhas muito finas, funcionando de fato como uma pele robótica.

Além de detectar a pessoa para dirigir o movimento dos braços, os sensores detectam também o peso do paciente, ajustando a força dos motores e o equilíbrio do robô.

O próximo passo será colocar o RIBA-II em testes no dia-a-dia de hospitais reais.

Luva vibrante melhora sensibilidade do tato

A luva poderá auxiliar indivíduos cujo trabalho exija uma destreza manual de alta precisão, assim como pessoas com condições médicas que reduzam sua sensação de toque.[Imagem: Georgia Tech/Gary Meek]

Amplificação do tato

Colocar uma luva tem suas vantagens, mas tem uma desvantagem óbvia: a perda da sensibilidade das mãos.

Há casos, contudo, em que não há opções: seja operando uma pessoa ou montando equipamentos de alta tecnologia, cirurgiões, engenheiros e técnicos não podem dispensar as luvas.

Para tentar minimizar as deficiências das luvas tradicionais, engenheiros do Instituto de Tecnologia da Geórgia, nos Estados Unidos, estão desenvolvendo uma luva contendo um dispositivo capaz de "amplificar" a sensibilidade dos dedos, eventualmente reproduzindo uma sensibilidade muito próxima da natural.

Ressonância estocástica

Para isso, os engenheiros estão usando um conceito chamado ressonância estocástica, que já foi usado para transformar ruído em visão, criando imagens nítidas de objetos escondidos.

Várias pesquisas já comprovaram que ressonância estocástica - que também atende pelo codinome de "ruído branco" - pode melhorar a visão, a audição, o tato e o controle de equilíbrio.

De forma aparentemente contraditória, a ressonância estocástica permite que os ruídos melhorem a detecção de sinais elétricos extremamente fracos - neste caso, otimizando a sensibilidade dos dedos.

"Este dispositivo poderá ser usado no futuro para auxiliar indivíduos cujo trabalho exija uma destreza manual de alta precisão, assim como pessoas com condições médicas que reduzam sua sensação de toque," diz o Dr. George Woodruff, coordenador da pesquisa.

Atuador piezoelétrico

Isso pode ser feito adicionando um pequeno dispositivo vibratório junto ao dedo.

Esse atuador é construído com titanato zirconato de chumbo, o conhecido material piezoelétrico PZT. Essa cerâmica gera uma carga elétrica quando é submetida a uma força mecânica, ou produz um "tranco" quando recebe uma carga elétrica - esse último é o mecanismo usado para criar as vibrações.

O atuador é colocado ao lado do dedo, para não atrapalhar na manipulação dos objetos.

Os resultados experimentais mostraram que uma pequena vibração mecânica melhora a sensibilidade do usuário da luva - os voluntários tiveram um melhor desempenho nas tarefas de identificação de texturas, toque, agarramento e identificação da distância entre dois pontos.

Vibração ótima

Os primeiros testes, contudo, mostraram que a frequência de vibração que dá o nível ótimo de sensibilidade varia de indivíduo para indivíduo.

Por isto, os pesquisadores estão agora trabalhando no estabelecimento de uma amplitude de frequências típica, para permitir que o aparelho seja ajustado mais facilmente a cada usuário.

O passo seguinte será a incorporação dos vibradores piezoelétricos no tecido da própria luva, que deverá se parecer com uma luva comum, sem o aparato saliente deste protótipo.

Robos ganham sua propria Wikipedia

Um robô conectado à RoboEarth serve um copo com água a uma paciente de um hospital.[Imagem: RoboEarth.org/TU Eindhoven/Angeline Swinkels]

Terra de robôs

Pense em uma rede inteligente composta por robôs autônomos.

Se o que lhe vem à mente é a Skynet do filme Exterminador do Futuro, sempre pronta a exterminar a humanidade, passe à frente.

A ideia é algo mais parecido com a Wikipedia, um repositório de recursos onde os robôs possam aprender e compartilhar entre eles, os robôs, o conhecimento que cada um vai adquirindo.

Não se trata de um sonho, mas de um projeto criado por pesquisadores suíços, batizado de RoboEarth - no sentido de "terra robótica".

Wikipedia dos robôs

Se é para que os robôs se transformem em algo mais útil, eles têm muito a aprender. E ensinar as coisas para robôs está longe de ser uma tarefa fácil.

Embora já se fale em cognição robótica e robôs que aprendem com a experiência, os robôs não nascem com o background de uma criança, e parecem nunca serem capazes de deduzir coisas.

"Os robôs de hoje não sabem muitas das coisas que nós consideramos óbvias: a garrafa de leite pode quebrar ou o forno ligado é quente. Nós aprendemos estas e muitas outras coisas sobre o nosso mundo em nossos primeiros anos de vida. Mas, embora elas pareçam tão básicas, hoje nenhum robô tem esse conhecimento básico," explica Markus Waibel, do Instituto Federal Suíço de Tecnologia (ETH) em Zurique.

O projeto RoboEarth, ou Wikipedia dos robôs, permitirá que robôs conectados à rede compartilhem informações, aprendam e aumentem sua memória global.

"Não a estamos imaginando como uma rede de comunicação. Ao contrário, ela será uma base de conhecimentos, muito parecida com a Wikipedia," diz Waibel.

Novas visões da inteligência artificial

Segundo o pesquisador, a percepção do que é a inteligência artificial vem mudando ao longo dos anos.

"Inicialmente pensávamos que a lógica era a forma mais elevada de inteligência. Hoje sabemos que é necessário muito mais para construir uma inteligência artificial do que o raciocínio lógico.

"Uma rede como a RoboEarth provavelmente vai exacerbar os atuais desafios éticos, morais e legais. No entanto, por agora estes problemas são ínfimos diante dos desafios tecnológicos," avalia o pesquisador.

A razão para isso é que, quanto mais variados são os robôs, mais difícil é o compartilhamento de conhecimentos entre eles.

"Nós humanos somos primorosos em lidar com informações não-estruturadas. No entanto, para um robô mesmo um conhecimento apenas razoavelmente estruturado, como a Wikipedia, é demasiadamente ambíguo e incompleto. Por exemplo, a Wikipedia lista 23 significados alternativos para a palavra robô," afirmou Waibel.

Autoconsciência

Waibel e seus colegas do RoboEarth estão usando o KnowRob, uma estrutura taxonômica para ajudar os robôs a aprenderem mais rápido. Ou seja, a Wikipedia dos robôs terá que ser um pouco mais estruturada do que a Wikipedia dos humanos.

Isso irá ajudar os robôs a aprenderem sobre categorias de dados que incluem de geografia e física básica até tarefas de manipulação de objetos e aprendizado off-line.

O pesquisador também avalia que os robôs e suas redes vistas na ficção científica estão bem longe da realidade. Segundo ele, no melhor dos mundos, a rede RoboEarth terá o mesmo risco que a Wikipedia tem de se tornar autoconsciente.

O lançamento de uma versão open source do RoboEarth está prevista para os próximos meses. Mais informações no site do projeto, em www.roboearth.org.

Nanorrobos sao alimentados sob a pele por um laser

O dispositivo é formado por uma célula fotovoltaica orgânica, semelhante às que estão permitindo a criação de painéis solares flexíveis. [Imagem: RSC]

Energia para nanorrobôs

Os nanorrobôs capazes de entrar pelo corpo humano e "consertar as coisas" continuam restritos ao reino da ficção científica.

Mas Fang-Chung Chen e seus colegas da Universidade Nacional Chiao Tung, em Taiwan, já resolveram um dos grandes desafios para sua construção: a alimentação.

Os pesquisadores desenvolveram um sistema que permite que um nanorrobô sob a pele tire sua energia de uma fonte de luz externa, "iluminando" a pele na faixa do infravermelho próximo.

A radiação é dirigida para a pele do paciente e o robô transforma essa energia na eletricidade necessária para sua alimentação.

Célula fotoelétrica orgânica

O dispositivo é formado por uma célula fotovoltaica orgânica, semelhante às que estão permitindo a criação depainéis solares flexíveis.

Primeiro, Chen e seus colegas tiveram que ajustar a célula solar orgânica para que ela fosse sensibilizada por radiação na faixa do infravermelho próximo.

Além disso, o dispositivo como um todo foi criado pensando no ambiente biológico. No formato de uma fibra, o pequeno coletor de energia é formado por várias camadas, que incluem óxido de estanho-índio e uma mistura de nanotubos de carbono e polímeros.

Os testes foram feitos usando tecidos de porco, em camadas de 3 milímetros de espessura.

Um laser que emite luz na faixa do infravermelho próximo foi disparado sobre a pele, no limiar da tolerância da pele humana - a radiação no infravermelho é essencialmente calor e, acima de um determinado limite, pode causar queimaduras.

A "fibra fotoelétrica" capta a porção da radiação que atravessa a pele e a transforma em eletricidade.

Neuroestimulação e controle da dor

O alimentador de nanorrobôs produziu 0,32 microwatts de energia, mais do que suficiente para alimentar os dispositivos biológicos nas dimensões previstas - o consumo típico de energia para um nanodispositivo é de aproximadamente 10 nanowatts.

Antes que os nanorrobôs práticos fiquem prontos, a tecnologia poderá ser usada para a neuroestimulação, para alimentar sensores biomédicos implantados no corpo ou para disparar a liberação de medicamentos em pontos específicos do corpo.

"Imagine que, com essa técnica, nós poderemos usar métodos ópticos, de forma não-invasiva, para acionar a estimulação elétrica profundamente no corpo humano, para inibir a dor ou para controlar as doenças diretamente," disse Chen.

Cadeiras de rodas ganham câmbio automático

O câmbio automático para cadeiras de rodas está totalmente incorporado em duas rodas, que são compatíveis com qualquer cadeira de rodas manual.[Imagem: U. Illinois]

Cadeira sem marchas

Tente dirigir um carro sempre em primeira marcha e você sentirá bem o que um cadeirante experimenta ao se deslocar pelas mais diferentes condições de piso e tráfego.

Mas você sentiria bem mais se você próprio fosse o motor.

O esforço que a cadeira de rodas exige é o mesmo, quer em um piso irregular, quer em um piso liso; e, quando deslizando suave por uma calçada desimpedida, o cadeirante continua tendo que dar o mesmo número de voltas em suas rodas.

Para tentar diminuir esse inconveniente, que se traduz em dores nos ombros para mais de 70% dos cadeirantes, engenheiros da Universidade de Illinois, nos Estados Unidos, acabam de criar um câmbio automático para cadeira de rodas.

Câmbio automático para cadeira de rodas

O sistema, chamado IntelliWheels(rodas inteligentes), detecta o padrão de movimentos do cadeirante e seleciona automaticamente a marcha mais adequada para cada situação.

O sistema detecta o padrão de movimento do cadeirante e seleciona automaticamente a marcha mais adequada para cada situação. [Imagem: U. Illinois]

De acordo com a velocidade e a força imposta pelo usuário, o mecanismo seleciona marchas mais adequadas para subidas, descidas ou terrenos irregulares, por exemplo.

Como o objetivo era minimizar o esforço dos cadeirantes, Scott Daigle e seus colegas partiram logo para o câmbio automático, para não onerar o usuário com mais um mecanismo.

O equipamento foi desenvolvido para ser adaptado em cadeiras de rodas normais, sendo o câmbio incorporado em duas rodas, que poderão ser vendidas como um acessório e instaladas em cadeiras de rodas manuais comuns.

"Depois de conversar com usuários, nós verificamos que eles queriam algo que pudesse permitir-lhes continuar usando a cadeira com a qual se sentem confortáveis," afirmou Marissa Siebel, atleta da equipe para-olímpica dos Estados Unidos e integrante da equipe que desenvolveu o câmbio automático para cadeiras de rodas.

O equipamento está em fase final de desenvolvimento, devendo chegar ao mercado em breve. Mas informações no site www.intelli-wheels.com.

Cabine de aviao e fabricada com tecnologia a explosao

Parte da fuselagem de um Airbus, fabricada pelo método de estamparia por explosão. Imagens de raios X mostram que a peça não tem virtualmente nenhum microdefeito estrutural. [Imagem: 3D-Metal Forming BV]

Tecnologia de reator de fusão

Quando começaram a fabricar peças para reatores de fusão nuclear, os engenheiros logo viram que as técnicas tradicionais de fabricação não seriam suficientes.

No interior desses reatores, devido aos fortíssimos campos magnéticos, ao contato com o plasma e temperaturas que se pretende igualar às temperaturas das estrelas, os materiais não podem ter os mínimos defeitos.

E, quando se usa uma prensa para forçar um metal assumir um determinado formato - a técnica tradicional usada em estamparia -, por melhor que seja a qualidade resultante, a peça sempre apresenta microfraturas e, devido ao estresse, uma resistência menor do que a resistência do material original.

Em 1998, um grupo de engenheiros do Instituto TNO, da Holanda, surgiu com uma ideia radical: substituir a prensa por uma explosão.

Estamparia por explosão

A nova tecnologia de conformação teve um sucesso igualmente explosivo: a qualidade das peças produzidas pela estamparia a explosão era muito superior à qualidade das peças prensadas, o que tornou a técnica interessante para muitas aplicações além dos reatores de fusão.

A técnica consiste em submeter o metal a uma onda de choque.

"Nós colocamos as placas de metal em cima de um molde, dentro de um tanque com água," explica Hugo Groeneveld, um dos criadores da técnica de conformação explosiva.

"A seguir, nós detonamos explosivos com alta precisão, e as ondas de choque geradas sobre a água pressionam o metal em cada detalhe da forma desejada. Usando esta técnica nós podemos fazer peças com desenhos incrivelmente complexos," afirma.

Explosão para aviões

Na época, quando os pesquisadores fundaram uma empresa para comercializar a descoberta - a 3D-Metal Forming - a tecnologia, então batizada de ExploForm, só conseguia moldar peças metálicas com até 15 milímetros de espessura.

Hoje já é possível estampar chapas metálicas de até 6 centímetros de espessura.

Isso chamou a atenção da fabricante de aviões Airbus, interessada em eliminar qualquer risco de fadiga ou fratura na estrutura dos seus aviões.

Embora os ganhos em termos de peso do material e ganho de resistência não tenham sido divulgados, os resultados devem ter sido muito bons, porque a empresa já assinou um contrato com a 3D-Metal Forming para fabricar os cockpits dos seus aviões, uma das partes mais críticas devido ao atrito direto com o ar, a água, o gelo e a poeira.

Estamparia magnética

Uma equipe norte-americana também desenvolveu uma tecnologia alternativa de estamparia, usando magnetismo. Essa técnica está sendo avaliada por fábricas de automóveis.

• Novo método revoluciona estamparia de metais

A empresa holandesa está fornecendo peças para a construção do ITER, o maior reator de fusão do mundo, que está sendo construído no sul da França por um consórcio internacional.

Nanometais super fortes começarão a ser usados em automóveis

Um dos maiores ganhos com os nanometais será no aumento da resistência das partes metálicas dos carros, que serão mais leves e mais seguros.[Imagem: Risoe]

Aços de automóveis

Um carro que sai da fábrica hoje usa nada menos do que 193 tipos diferentes de aço.

Os aços para a fabricação de cada peça - da lataria às esferas dos rolamentos - vêm sendo cuidadosamente otimizado ao longo dos anos.

Alguns tiveram que ficar mais fortes, para atender às exigências crescentes das normas de segurança. Outros tiveram que ficar o mais leve possível, para ajudar a diminuir o consumo de combustível.

Com o advento da nanotecnologia, começam agora a entrar em cena os nanometais, metais super fortes, super resistentes e super leves, prometendo tornar os carros simultaneamente ainda mais leves e mais seguros.

Nanometais

Os nanometais são formados por grânulos metálicos muito pequenos - de 10 a 1.000 nanômetros - dependendo da utilização.

Quanto menores são os grânulos, mais forte o metal se torna. Por exemplo, um metal pode se tornar duas vezes mais forte se seus grânulos individuais se tornarem quatro vezes menores.

No aço e no alumínio, os cientistas já conseguiram romper a barreira dos 1.000 nanômetros em situações práticas, em nível de processo industrial.

Mas então começaram a surgir os problemas. O metal fica cada vez mais forte, mas também amolece rapidamente se a temperatura subir. Isso tem impedido o uso dos nanometais em automóveis e outras aplicações industriais.

Dupla fronteira

O pesquisador Tianbo Yu, trabalhando na Universidade de Riso, na Dinamarca, resolveu deixar de lado um pouco os grânulos e prestar mais atenção nas interfaces entre os grânulos.

Ele verificou que, quanto menores ficam os grânulos, mais fácil fica para eles se moverem dentro da estrutura cristalina, o que explica o amolecimento, mesmo a temperaturas relativamente baixas para cada metal.

Mas então veio o melhor: Yu descobriu não apenas que os grânulos podem ser "travados", como também verificou que a solução para o problema é tecnologicamente viável em termos industriais, abrindo o caminho para o uso dos nanometais pela indústria automobilística.

A solução está na criação de uma espécie de interface dupla entre os grânulos, que evita que uns "escorreguem" nos outros. Essa interface pode ser criada durante o processo de fabricação das micro e nano-partículas que entrarão na composição do nanometal.

A universidade requereu a patente para a descoberta e anunciou negociações com uma empresa dinamarquesa, cujo nome não foi divulgado, para o desenvolvimento das primeiras amostras de nanoalumínio super-resistente.