Robótica e Inteligência Artificial requerem leis próprias

Com informações da Universidade de Washington 

Robô da NASA projetado para reabastecer naves espaciais.[Imagem: NASA/Goddard Space Flight Center]

Manchetes recentes anunciando que "Robô Mata Homem na Alemanha" deram novo ímpeto à crescente cobertura da imprensa sobre o impacto dos robôs na sociedade.

Programas incorporados em máquinas

Embora neste caso tenha sido um acidente, o episódio veio reforçar preocupações externadas por mais de mil especialistas, engenheiros e pesquisadores que recentemente divulgaram uma carta aberta pedindo o banimento dos robôs assassinos.

Será que chegou a hora de legislações específicas sobre a robótica, assim como aconteceu com a internet, ou será que as atuais "ciberlegislações" dão conta do problema dos programas de computador incorporados em máquinas?

Robôs imprevisíveis

Para o professor Ryan Calo, da Universidade Washington, é imperativo que a lei descubra formas de lidar efetivamente com a ascensão da robótica e da inteligência artificial.

"A tecnologia não para. As mesmas instituições que desenvolveram a internet deram início a uma mudança significativa em direção à robótica e à inteligência artificial," defende ele, ressaltando que a tecnologia controlando equipamentos é uma questão à parte, com suas próprias especificidades.

Para Calo, a robótica é essencialmente diferente da internet e da informática em geral, levantando diferentes questões jurídicas.

"A robótica combina, pela primeira vez, a promiscuidade dos dados com a capacidade de causar danos físicos. Sistemas robóticos executam tarefas de modos que não podem ser previstos com antecedência, e os robôs cada vez mais desvanecem a fronteira entre a pessoa e o instrumento," defende ele.

Leis para robótica e inteligência artificial

Mas será que isto significa que a robótica e a inteligência artificial precisam de tratamentos diferentes daqueles oferecidos pela lei atual, ou leis completamente diferentes daquelas aplicáveis às tecnologias das quais elas são feitas, ou seja, aos computadores e aos programas que os controlam?

"As ciberleis terão de lidar, em muito maior grau, com a perspectiva de dados causando danos físicos, e com a linha entre o discurso e a ação. Ao invés de pensar em como o código controla as pessoas, a ciberlei irá pensar no que as pessoas podem fazer para controlar o código," defende Calo.

Embora a menção aos riscos da robótica e da inteligência artificial geralmente tragam à mente imagens de exterminadores indestrutíveis e computadores HAL 9000 em conflito, o foco nesses dramas ficcionais pode na verdade desviar a atenção dos problemas reais.

"E mais, a distribuição generalizada da robótica na sociedade, assim como a internet, irá criar profundas tensões sociais, culturais, econômicas e, claro, legais, muito antes de qualquer futuro ao estilo da ficção científica," defende Calo.

O que aconteceu na noite anterior ao Big Bang?

Redação do Site Inovação Tecnológica 

[Imagem: Martin Bojowald]

Grande SaltoO que aconteceu na noite anterior ao Big Bang? O que deixou de existir para que o novo universo-bebê pudesse vir à luz? Questões como essas poderiam ser rapidamente catalogadas como filosofia ou até como metafísica. Não para o Dr. Martin Bojowald, da Universidade da Pensilvânia, Estados Unidos. Para ele essas são algumas das questões mais importantes a serem respondidas pela Física.

E ele está tentando fazer sua parte. Bojowald acaba de apresentar uma teoria que simplesmente elimina a idéia do Big Bang: para ele, o que houve foi um Big Bounce, um Grande Salto. "Meu artigo introduz um novo modelo matemático que nós podemos usar para derivar novos detalhes acerca das propriedades de um estado quântico à medida em que ele viaja através do Big Bounce, que substitui a idéia clássica de um Big Bang como o início do nosso universo," diz ele.

A nova teoria também sugere que, embora seja possível descobrir muitas propriedades dos momentos iniciais do universo, haverá sempre uma incerteza sobre algumas dessas propriedades. Seus cálculos demonstram que existe uma espécie de "esquecimento cósmico", que resulta das extremas forças quânticas existentes durante o Big Bounce.

Big Bang absurdo

O conceito de um Big Bang nada tem de intuitivo. Como também parece ir contra todos os sentidos a idéia de uma velocidade constante e imutável da luz. Mas os físicos sabem que esse é o melhor modelo existente hoje e que esse modelo permitiu avanços científicos cuja comprovação independe da intuição ou da avaliação pelos sentidos. Eles sabem também que um modelo é menos do que uma teoria, que por sua vez é menos do que a realidade.

Einstein descreveu o Big Bang como uma "singularidade" - um termo do jargão científico para absurdo. Essa singularidade teria um volume zero com uma densidade infinita, contendo uma energia também infinita. Essa "sujeira varrida para debaixo do tapete" da Física reapareceu quando surgiu a Mecânica Quântica, que não existia nos tempos de Einstein. A Teoria da Relatividade é muito boa para as grandezas estelares, mas não consegue dar conta das grandezas atômicas - este é o reino da Mecânica Quântica.

Universo anterior

Estas duas teorias parecem irreconciliáveis, sendo a busca de uma forma de compatibilizá-las o maior desafio para os físicos da atualidade. No caso do Big Bang, quando utilizaram as equações da Teoria Quântica para estudar o nascimento do nosso universo, os cientistas descobriram que os resultados apontam para um "átomo primordial" cujo volume não é zero e cuja energia contida não é infinita. Sendo assim, é possível continuar os cálculos para antes da ocorrência do Big Bang. Ou seja, a teoria revela a existência de um universo anterior ao Big Bang, rompendo os limites que a grande explosão primordial representava para os físicos.

Ainda não existe uma nova teoria que possa unificar a Teoria Quântica e a Teoria da Relatividade. Mas existem teorias que se colocam como candidatas a esse posto. Uma das mais fortes candidatas é a Teoria da Gravidade Quântica em Circuito Fechado ("Loop Quantum Gravity"). Foi esta teoria que lançou pela primeira vez a idéia de um Grande Salto - um acontecimento cósmico que representa simultaneamente o fim de um universo e, partir de seus despojos, o nascimento de um novo, - apresentando uma descrição matemática que permite deduzir as propriedades de um universo anterior, cujo colapso fez surgir o nosso.

"A Teoria da Relatividade Geral de Einstein não inclui a física quântica com a qual você deve contar a fim de descrever as energias extremamente altas que dominaram nosso universo durante os primeiros momentos de sua evolução," explica o Dr. Bojowald.

Os fios quânticos do tecido do espaço-tempo

Essa é justamente a pretensão da Teoria da Gravidade Quântica em Circuito Fechado. Ela estabelece que o tecido do espaço-tempo tem uma geometria atômica construída com "fios" quânticos unidimensionais. As leis da física quântica, que dominam as condições extremas nos instantes imediatamente anteriores ao colapso do universo que precedeu o nosso, fazem com que esse tecido de espaço-tempo seja violentamente rasgado. A gravidade então se torna fortemente repulsiva e aí se dá o Grande Salto. E nasce o nosso universo.

Nesse acontecimento dramático é possível tirar pelo menos duas conclusões importantes sobre esse universo anterior. A primeira é que ele apresentava um comportamento de contração, contrariamente ao que agora acontece com o nosso, que está em expansão. A segunda é que ele possuía uma geometria do espaço-tempo similar à apresentada pelo nosso universo.

Universos diferentes

O novo modelo matemático que Bojowald acaba de criar dá ferramentas para que se saiba mais a respeito desse universo anterior. Até agora a Teoria da Gravidade Quântica em Circuito Fechado contava apenas com métodos numéricos, que exigem sucessivas aproximações para se chegar às soluções. O novo modelo matemático resulta em soluções analíticas precisas por meio da solução de uma série de equações matemáticas. E tudo de maneira mais simples, porque o modelo agora é menor.

As equações diferenciais da gravitação quântica do modelo original exigiam sucessivos cálculos que incluíam pequenos incrementos de tempo. O modelo de Bojowald consiste em um modelo integrável, no qual se pode especificar um período cumulativo de tempo para comportar todas as pequenas mudanças incrementais.

As equações do novo modelo necessitam de parâmetros que descrevem o estado do nosso universo de forma precisa, o que significa que os cientistas podem usar o modelo para viajar matematicamente de volta no tempo, dando uma marcha-a-ré na evolução do universo e descobrindo como ele era em seus momentos iniciais. As equações também contêm alguns parâmetros "livres" que não são ainda conhecidos com precisão.

A nova teoria joga por terra um comportamento já levantado por outros cientistas: o de que o universo "renasceria" seguidas vezes, contraindo-se e renascendo sempre com as mesmas características. Pelo menos um dos parâmetros que se referem ao universo anterior não sobrevive à viagem através do Grande Salto - este é o "esquecimento cósmico" a que se refere o cientista. "A eterna recorrência de universos absolutamente idênticos parece ser uma impossibilidade devido à aparente existência de um esquecimento cósmico intrínseco," diz ele.

Bibliografia:

What happened before the Big Bang?
Martin Bojowald
Nature Physics
01 Jul 2007
Vol.: Online - Letters

Eco-Torres: Moda arquitetônica ou futuro das cidades?

Redação do Site Inovação Tecnológica 

As duas torres da Floresta Vertical (Bosco Verticale), em Milão, destoam da aparência tradicional de vidro e concreto dos edifícios.[Imagem: Kheir Al-Kodmany]

Prédios verdes

"Uma nova geração de arranha-céus verdes poderia ajudar a aliviar as mudanças climáticas em todo o mundo."

Quem afirma é Kheir Al-Kodmany, professor de planejamento e políticas urbanas da Universidade de Illinois, em Chicago.

Segundo o arquiteto, conforme prédios cada vez mais altos servem mais pessoas e exigem mais do meio ambiente e da infraestrutura, qualquer melhoria na sua concepção e construção vai beneficiar as cidades.

"O longo ciclo de vida de um arranha-céu justifica o custo inicial de características verdes, sejam elas incorporadas em edifícios novos ou na adaptação de edifícios antigos", defende Al-Kodmany.

Para isso é necessário o uso de novos materiais e tecnologias, a maioria já disponível, com potencial para tornar as ecotorres mais comuns na paisagem das cidades.

Essas tecnologias, segundo Kodmany, incluem madeiras comprimidas resistentes ao fogo prontas para serem usadas em edifícios de até 30 andares,supercabos de carbono para elevadores extremamente altos e heliostatos, espelhos computadorizados que maximizam a luz refletida.

Além, é claro, dos tradicionais jardins verticais.

Exoesqueleto do prédio O-14, em Dubai, projetado para fazer sombra e diminuir o consumo de energia do ar condicionado. [Imagem: Reiser + Umemot]

Ecotorres ecoicônicas

Al-Kodmany afirma que as ecotorres poderão prevalecer entre os novos projetos, apesar de restarem muitas dúvidas sobre seu potencial de comercialização e das eventuais alterações necessárias nas regulamentações e nas normas técnicas sobre construção civil.

"O aumento da demanda irá moldar o futuro," defende ele. "Em última análise, a ecotorre que incorpora a tecnologia de uma era, a cultura local e o meio ambiente, mantendo a viabilidade econômica, irá definir o caminho."

O especialista em urbanismo afirma que a tecnologia verde está impulsionando "novas estéticas", e ele chama alguns arranha-céus inovadores de "ecoicônicos".

"Um edifício alto é uma parte integrante da infraestrutura da cidade," diz ele. "O verdadeiro arranha-céus verde é aquele que forma relações simbióticas com os aspectos sociais, econômicos, ambientais e de transporte do seu contexto urbano."

Nova tecnologia de turbina a gás usa CO2 supercrítico

Redação do Site Inovação Tecnológica 

A turbina de ciclo Brayton à base de dióxido de carbono supercrítico, capaz de gerar 6 megawatts, deverá ser testada em dois laboratórios ligados ao governo norte-americano.[Imagem: Peregrine Turbine Technologies/Divulgação]

Ciclo Brayton

O Laboratório Nacional Sandia, do governo norte-americano, anunciou uma parceria com oito empresas e entidades de pesquisas para viabilizar a utilização prática e comercial de um sistema de geração de eletricidade mais limpa e mais eficiente do que os atuais.

O consórcio pretende desenvolver uma tecnologia de ciclo Brayton usando uma turbina a gás à base de dióxido de carbono supercrítico (S-CO2).

O ciclo Brayton é um ciclo termodinâmico ideal, geralmente utilizado como demonstração didática e para análise dos ciclos reais, que se desviam do modelo ideal devido a limitações tecnológicas e fenômenos como o atrito.

A NASA planeja instalar uma usina na Lua utilizando este princípio.

Dióxido de carbono supercrítico

O termo "supercrítico" refere-se ao estado semilíquido do dióxido de carbono quando ele é levado acima de um valor limite de temperatura e pressão. Fluidos supercríticos são muito utilizados na indústria porque eles penetram em materiais como um gás, mas são também capazes de dissolver algumas substâncias, como a graxa, como se fosse um líquido.

Essa característica permite que os sistemas à base de S-CO2 - uma turbina, por exemplo - operem com elevada eficiência térmica.

"O ciclo de Brayton de dióxido de carbono supercrítico pode substituir sistemas de vapor em um tamanho menor e com maior eficiência, menor custo, emissões mais baixas e com geração de energia distribuída, reduzindo a carga sobre a rede elétrica nacional," explicou Gary Rochau, gerente do projeto.

As instalações para teste da nova turbina já estão prontas no Laboratório Sandia. [Imagem: Randy Montoya]

Rochau acrescentou que a tecnologia de ciclo Brayton à base de dióxido de carbono supercrítico poderá trazer melhorias em grande escala para a maioria dos setores de energia, especialmente solar, nuclear e termoelétricas à base de turbinas a gás.

Os benefícios econômicos e ambientais incluem a redução do consumo de combustível e das emissões de poluentes e a capacidade de gerar energia a partir de uma variedade de fontes de calor.

Turbina supercrítica

O consórcio trabalhará em uma planta-piloto com uma turbina a gás capaz de gerar 6 megawatts, desenvolvida pela Peregrine Turbine Technologies, que já está trabalhando há algum tempo no desenvolvimento de uma turbina para termoelétricas usando o dióxido de carbono supercrítico.

A empresa afirma que a tecnologia poderá ter uma eficiência de 30 a 60% superior à das turbinas usadas hoje em termoelétricas movidas a gás natural.

O primeiro protótipo da turbina, que deverá estar pronto em 2016, será instalado no Laboratório Sandia, e um segundo protótipo já planejado será testado no US Space & Rocket Center.

Material fica seco mesmo embaixo d'água

Redação do Site Inovação Tecnológica 

O material ficou seco durante os quatro meses que duraram o experimento. [Imagem: Konrad Rykaczewski]

Super-hidrofobicidade

Paul Jones, da Universidade Northwestern (EUA), descobriu como fazer com que superfícies aparentemente lisas fiquem inteiramente secas mesmo quando mergulhadas na água.

Se a técnica puder ser ampliada para escalas maiores, seu impacto poderá alcançar quase toda a indústria.

É possível imaginar, por exemplo, cascos de navios com um mínimo de arrasto, e tubulações nas quais os fluidos - de água a petróleo - correm quase sem atrito.

Vapor espontâneo

A técnica em si não é nova, consistindo na criação de microestruturas no material que tornam sua superfície super-hidrofóbica, ou seja, com uma capacidade para repelir fortemente a água.

A novidade é que Paul Jones descobriu a rugosidade correta para que a superfície mantenha-se seca por longos períodos de tempo mesmo quando totalmente mergulhada na água, o que ocorre porque se forma espontaneamente uma camada de vapor que impede que a água toque o material.

Os experimentos duraram quatro meses, sem sinais de perda de capacidade da super-hidrofobicidade do material.

"O truque é usar superfícies rugosas com as dimensões e a química correta para promover a formação de vapor," explicou o professor Neelesh Patankar, coordenador da equipe.

Evaporação ou efervescência

O mecanismo de aprisionamento do vapor, que impede que a água entre em contato direto com a superfície, ainda não é bem compreendido pelos cientistas, que acreditam que a dimensão na casa dos micrômetros é parte essencial do fenômeno, uma vez que a super-hidrofibicidade desaparece quando a dimensão das rugosidades desce para a escala dos nanômetros.

"Quando os vales têm cerca de um micrômetro de largura, bolsões de vapor de água se acumulam no material por evaporação ou efervescência, exatamente como uma gota de água evapora sem precisar ferver. Esses bolsões de gás defletem a água, mantendo a superfície seca," acrescentou.

Bibliografia:

Sustaining dry surfaces under water
Paul R. Jones, Xiuqing Hao, Eduardo R. Cruz-Chu, Konrad Rykaczewski, Krishanu Nandy, Thomas M. Schutzius, Kripa K. Varanasi, Constantine M. Megaridis, Jens H. Walther, Petros Koumoutsakos, Horacio D. Espinosa, Neelesh A. Patankar
Nature Scientific Reports
Vol.: 5, Article number: 12311
DOI: 10.1038/srep12311

Zepelix: um dirigível para missões humanitárias

Redação do Site Inovação Tecnológica 

[Imagem: Bombardier/Divulgação]

Retorno dos dirigíveis

Depois de tentar conquistar as estradas com um ônibus do futuro, a canadense Bombardier está de volta aos céus, agora tentando conquistar os ares com algo mais leve do que os aviões.

Batizado de Zepelix, esse imenso dirigível poderá ser capaz de transportar mais de 500 toneladas de alimentos, suprimentos, material de apoio e pessoas durante missões humanitárias e de atendimento a vítimas de desastres naturais.

Os dirigíveis têm sido as maiores aeronaves do mundo desde o século XIX, e tem havido vários esforços para trazê-los de volta à cena aeronáutica.

Esses esforços incluem desde aeronaves híbridas e balões futuristas movidos a energia solar, até cruzadores estratosféricos.

Zepelix

[Imagem: Bombardier/Divulgação]

O Zepelix é mais conservador, sendo um melhoramento de um protótipo em escala menor já construído pela empresa canadense.

Em sua especificação final - se chegar a ser construído - o dirigível terá uma faixa operacional de quase 10.000 km, o que significa que ele poderia chegar a virtualmente qualquer ponto da Terra.

Portas gigantescas permitirão a entrada de equipamentos pesados, incluindo caminhões completos, totalmente carregados, prontos para trabalhar assim que o dirigível encontrar uma área aberta que permita seu pouso, o que dispensa os aeroportos.

Cargas humanitárias

[Imagem: Bombardier/Divulgação]

O tecido de cobertura do dirigível deverá ter células solares orgânicas incorporadas em toda a sua extensão, gerando eletricidade suficiente para o funcionamento da sala de controle e de salas de armazenamento refrigerado.

O desenho do Zepelix foi inspirado nas tartarugas marinhas, com as quatro patas funcionando como dutos de ar para facilitar na dirigibilidade e no pouso.

A empresa reconhece que a capacidade de carga - 500 toneladas - é grande, mas não o suficiente para viabilizar operações comerciais de transporte, razão pela qual a Bombardier aposta em missões humanitárias, onde o custo não é uma questão, mas a capacidade de chegar a qualquer lugar sem infraestrutura é essencial.

Monociclo robótico autônomo para fazer entregas

Com informações da BBC 

[Imagem: Kobi Shikar]

Veículos de uma roda só

Há cerca de 12 anos, o designer canadense Charles Bombardier apresentou o conceito de um veículo de uma roda só, um verdadeiro sonho de consumo e alta tecnologia - que o designer previa poder ser realizado em 2025.

Kobi Shikar, ainda estudante de engenharia e design, contudo, acredita que não apenas já dá para fabricar esse veículo, como também apresentou ideias de uso comercial que vão muito além do uso recreativo planejado por Bombardier.

Sua proposta é que o Transwheel seja uma plataforma autônoma para fazer entregas, uma alternativa aos problemáticos drones que empresas como Amazon planejam usar.

Entregas robotizadas

[Imagem: Kobi Shikar]

O equipamento é uma versão sem piloto das diversas propostas surgidas nos últimos anos para veículos monociclos.

Em vez de um banco, o Transwheel possui braços robóticos para carregar e descarregar os pacotes.

Uma série de câmeras e sensores poderá dar ao veículo capacidade para evitar obstáculos, cruzar o tráfego e até identificar o destinatário da remessa por seu rosto.

Comboio de robôs

[Imagem: Kobi Shikar]

O Transwheel também traz uma enorme vantagem sobre os drones aéreos, que ficariam limitados a pacotes com um certo peso e tamanho.

Vários monociclos robóticos juntos podem mover-se em comboio para transportar objetos maiores - como contêineres, por exemplo.

Ainda não há previsão de fabricação do veículo.

Wi-Power: Recarregador de celular à distância

Redação do Site Inovação Tecnológica 

Objetos metálicos não atrapalham o recarregamento, o que vinha sendo um entrave para as tecnologias de recarregamento sem fios. [Imagem: KAIST]

Onidirecional e à distância

Engenheiros coreanos desenvolveram um carregador de baterias sem fios, à distância e onidirecional, ou seja que funciona com total liberdade de posição entre a fonte de energia e o aparelho a ser recarregado.

Esta é uma vantagem real, uma vez que os aparatos de recarregamento sem fios demonstrados até então exigem que o aparelho seja colocado sobre a base, o que não traz vantagens em relação a plugá-lo em uma tomada.

O dispositivo é capaz de recarregar múltiplos aparelhos simultaneamente, inclusive com o aparelho no ar e em uso.

Devido à semelhança dessa disponibilidade de energia com a disponibilidade de dados das redes Wi-Fi, a equipe batizou a tecnologia de Wi-Power.

Com novos desenvolvimentos e ampliação da área de cobertura, a expectativa é fornecer "zonas Wi-Power", onde os usuários poderão continuar usando seus aparelhos, que captarão a energia automaticamente para recarregar as baterias.

Bobinas dipolo

O protótipo utiliza um transmissor plano de um metro quadrado, contendo duas bobinas dipolo feitas de materiais magnéticos de alta frequência, cada uma contendo um núcleo de ferrita e conectada a um capacitor ressonante.

Com as bobinas dipolo são mais compactas do que as bobinas tradicionais, foi possível criar uma estrutura que gera um campo magnético 3D acima da mesa de transmissão.

A equipe demonstrou o recarregamento simultâneo de 30 celulares, cada um drenando uma potência de 1 watt, ou cinco notebooks drenando 2,4 watts cada um - todos localizados a 50 centímetros de distância do carregador.

Bibliografia:

Six Degrees of Freedom Mobile Inductive Power Transfer by Crossed Dipole Tx and Rx Coils
B. H. Choi, E. S. Lee, Y. Sohn, G. Jang, C. T. Rim
IEEE Transactions on Power Electronics
Vol.: 99, 1
DOI: 10.1109/TPEL.2015.2449290

Satélite criado por alunos da UnB chega à Estação Internacional

Aparelho vai servir para coletar dados sobre meio ambiente do Brasil.
Projeto Serpens é patrocinado pela Agência Espacial Brasileira.

Gabriel Luiz do G1 DF

Chegou nesta segunda-feira (24) à Estação Espacial Internacional um nanossatélite criado por estudantes da Universidade de Brasília (UnB) em parceria com outras instituições de pesquisa. O aparelho vai servir para coletar dados principalmente sobre o meio ambiente brasileiro. Com custo de R$ 800 mil, o equipamento foi patrocinado pela Agência Espacial Brasileira e lançado ao espaço na quarta-feira (19) a bordo de um foguete japonês.

“É uma tecnologia de ponta porque até hoje essa tecnologia foi desenvolvida para satélite muito grande e pesado. A ideia de usar satélites pequenos é para poder cortar os custos da missão.”

Chantal Cappelletti, coordenadora do projeto

A iniciativa faz parte do projeto Sistema Espacial para Realização de Pesquisas e Experimentos com Nanossatélites (Serpens), sigla que também remete à constelação da Serpente. Astronautas na estação espacial devem colocar o satélite em órbita ainda em outubro.

“O objetivo da missão em órbita é relativamente simples, mas tem muitas aplicações que podem servir para prevenir situações críticas e melhorar intervenções”, disse a professora de sistemas espaciais da UnB Chantal Cappelletti, que leva no currículo o lançamento de cinco outros satélites. “[Ele é útil] Principalmente em situações de alerta em caso de inundações, invasão de fronteiras ou fazendo o monitoramento de áreas não acessíveis.”

Chantal coordenou um grupo de dez alunos de graduação da UnB, que trabalhou ao longo de um ano e meio no desenvolvimento do satélite, classificado como “nano” por ter menos de 10 kg – ele tem 3 kg. Os  estudantes foram selecionados dentre um grupo de 30 que participaram de diversos cursos pela internet.

“Quando a gente começou, eram estudantes muitos jovens, de 17 a 20 anos, que não tinham conhecimento nessa parte. Foi um pouco difícil no início, mas agora todos têm experiência”, afirmou Chantal ao G1.

O projeto todo, desde a montagem ao lançamento, custou cerca de R$ 3 milhões. “É uma tecnologia de ponta porque até hoje essa tecnologia foi desenvolvida para satélite muito grande e pesado. A ideia de usar satélites pequenos é para poder cortar os custos da missão.”

Com a coordenação da professora, a UnB ficou responsável pela maior parte da criação do equipamento. As universidades de Minas Gerais (UFMG), do ABC (UFABC) e de Santa Catarina (UFSC) também integraram o projeto e participaram na montagem dos sistemas. A previsão é de que as instituições se revezem na liderença. Pelo cronograma, a UFSC já ficou responsável pela construção do Serpens 2.

Robôs assassinos são ameaça à segurança global

Cientistas querem acordo internacional para impedir o desenvolvimento de armas autônomas antes que elas se tornem veículos de destruição em massa

Por: Peter Asaro

Em 28 de julho, o Instituto Future of Life (Futuro da Vida, FLI na sigla em inglês), com sede na área de Boston, divulgou uma carta aberta assinada por cerca de 1.500 pesquisadores de inteligência artificial (IA), robótica e tecnologia.

Entre os signatários, estão celebridades da ciência e tecnologia, como Stephen Hawking, Elon Musk e Steve Wozniak, além de intelectuais como Noam Chomsky e Daniel Dennett.

O documento pede a proibição internacional de dispositivos autônomos ofensivos, capazes de visar alvos e disparar armas sem controle humano significativo.

Os dias 6 e 9 de agosto marcaram o 70º aniversário dos bombardeios atômicos das cidades japonesas de Hiroshima e Nagasaki, que juntos mataram mais de 200 mil pessoas, a maioria civis.

Dez 10 anos após os infames ataques, o físico Albert Einstein e o filósofo Bertrand Russell, junto com outros nove cientistas e intelectuais de renome, divulgaram uma carta exigindo uma ação global para lidar com a ameaça que as armas nucleares representavam para a humanidade.

Eles foram motivados pela devastação atômica no Japão, mas também pela escalada da corrida armamentista da Guerra Fria, que aumentava rapidamente e em larga escala o número, a capacidade destrutiva, e o lançamento eficiente de artefatos atômicos, drenando enormes recursos e colocando a humanidade em risco de total aniquilação.

Em sua mensagem, os autores também salientavam que os que mais sabiam sobre os efeitos dessas armas eram os mais preocupados e pessimistas quanto ao seu contínuo desenvolvimento e uso.

A carta do FLI é significativa pelas mesmas razões.

Subscrita por um grande grupo de especialistas que mais conhecimentos têm sobre robótica e IA, em uma semana o documento saltou de suas aproximadamente 1.500 assinaturas originais para 17 mil.

Os signatários incluem muitos atuais e ex-presidentes, fellows e membros da Associação Americana de Inteligência Artificial, da Associação de Máquinas para Computação (ACM), e da Sociedade de Robótica e Automação, do Instituto de Engenheiros Elétricos e Eletrônicos (IEEE); editores de grandes publicações científicas sobre IA e robótica; e integrantes-chave de empresas líderes em inteligência artificial, como as equipes do Google DeepMind, Facebook, e Watson da IBM.

Como Max Tegmark, professor de física do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT) e um dos fundadores do Instituto Futuro da Vida, declarou à revista digital Motherboard, “esses são os especialistas em IA, que estão construindo a tecnologia, que estão se pronunciando e dizendo que não querem ter nada a ver com isso”.

Armas robóticas representam sérias ameaças que, em conjunto, tornam uma proibição necessária.

Existem, por exemplo, preocupações se algoritmos de inteligência artificial seriam efetivamente capazes de distinguir civis de combatentes, especialmente em ambientes complexos de conflito.



Mesmo algoritmos avançados de IA não teriam a compreensão situacional ou a capacidade de determinar se o uso de força violenta foi apropriado, ou proporcional, em determinada circunstância.

Discriminação e proporcionalidade são exigências de leis internacionais para humanos que visam alvos e disparam armas de fogo, mas armas autônomas abririam uma lacuna de responsabilidade nessas determinações.

Como humanos não saberiam mais que alvos uma arma autônoma poderia selecionar, e como seus efeitos podem ser imprevisíveis, não haveria ninguém para ser responsabilizado pela morte e destruição que resultaria da ativação de um dispositivo desses.

Depois, como salienta a carta do FLI, há ameaças à estabilidade regional e global, além de sérios riscos para a humanidade.

O desenvolvimento de armas autônomas poderia levar muito rápida e facilmente a corridas armamentistas entre rivais.

Elas reduziriam os riscos para combatentes e assim poderiam diminuir os riscos políticos de se ir à guerra, o que resultaria em mais conflitos armados.

No entanto, elas poderiam ser destruídas (picadas), imitadas ou sequestradas; e dirigidas contra seus proprietários, civis ou terceiras partes.

Esses armamentos também poderiam iniciar ou escalar conflitos armados automaticamente, sem nenhuma tomada de decisão humana.

Em um futuro em que armas robóticas lutam contra outras armas independentes os resultados seriam intrinsecamente imprevisíveis, e muito mais propensos a levar à destruição em massa de civis e do meio ambiente que as guerras sem derramamento de sangue vislumbradas por alguns.

Criar uma violência automatizada, altamente eficiente, provavelmente levará a mais, e não a menos, violência.

Além disso, há também uma profunda questão moral em jogo.

Qual é o valor da vida humana se delegamos a responsabilidade de decidir quem vive e quem morre a máquinas? Em que tipo de mundo queremos viver para depois repassá-lo aos nossos filhos?

Um em que programas de IA e robôs têm os meios e a autoridade para usar força violenta e matar pessoas?

Se temos a oportunidade de criar um mundo em que armas autônomas são proibidas, e onde aqueles que talvez as usem são estigmatizados e responsabilizados por seus atos, não temos uma obrigação moral de trabalhar rumo a um mundo assim?

Podemos evitar o desenvolvimento de armas autônomas antes que elas precipitem corridas armamentistas e ameacem a segurança global, e antes que elas se tornem armas de destruição em massa.

Mas nossa janela de oportunidade para fazer isso está se fechando rapidamente.

Durante os últimos dois anos, a Campanha para Parar Robôs Assassinos tem instado as Nações Unidas a proibir armas autônomas.

A Convenção da ONU sobre Certas Armas Convencionais (CCW) já realizou dois encontros de especialistas no assunto, e nossa coalizão de 54 organizações não governamentais* de 25 países está encorajando a CCW a avançar essas discussões rumo à negociação de um tratado internacional.

Apreciamos muitíssimo o apoio conferido pela atual carta, mas precisamos continuar incentivando as nações representadas na CCW a seguir adiante nessa questão.

A natureza fundamental de uma corrida armamentista envolve a ação de países para melhorar seus próprios interesses de curto prazo à custa não só de seus próprios benefícios em longo prazo, mas também os do mundo.

Como deixa bem claro a carta de Einstein e Russell, “temos de aprender a pensar de um jeito novo. Temos de aprender a não nos perguntar que medidas podem ser tomadas para dar uma vitória militar a qualquer que seja o grupo de nossa preferência, porque já não existem medidas desse tipo. A pergunta que temos de nos fazer é: Que medidas podem ser tomadas para evitar um confronto militar, cujo desenlace certamente será desastroso para todas as partes”?

Precisamos continuar exigindo que nossos líderes e formuladores de políticas trabalhem em conjunto com outras nações para eliminar antecipadamente as ameaças representadas por armas robóticas, ao proibirem seu desenvolvimento e utilização antes que testemunhemos a destruição em massa que elas ameaçam trazer.

*O comitê orientador da campanha inclui as Conferências Pugwash sobre Ciência e Assuntos Mundiais, uma organização criada em resposta direta à carta de Einstein, Russell et al., e a AAR, uma ONG japonesa que divulgou um comunicado por ocasião do aniversário dos bombardeios de Hiroshima e Nagasaki.

Publicado em Scientific American

Algas poderiam substituir petróleo em produtos sintéticos

NiinaHeikkinen e ClimateWire

De camisas de poliéster, jarras de leite de plástico e tubos de PVC à produção de etanol industrial de alta qualidade, a matéria-prima química etileno pode ser encontrada por toda parte ao redor do globo.

Mas a onipresença de etileno como um bloco de construção em plásticos e produtos químicos mascara seu custo ambiental embutido. Esse hidrocarboneto de baixo custo é feito de petróleo e gás natural, e o modo como é produzido emite mais dióxido de carbono (CO₂) que qualquer outro processo químico. À medida que as preocupações sobre os níveis de CO₂ na atmosfera têm aumentado, alguns cientistas andaram realizando experimentos alternativos para tornar a produção de etileno mais “verde”, ou ecologicamente correta.

No Laboratório Nacional de Energia Renovável do Departamento de Energia (NREL, em inglês), pesquisadores estão tendo um sucesso inesperado com a ajuda de cianobactérias, ou algas verde-azuladas. Jianping Yu, do Grupo de Fotobiologia do NREL, lidera uma equipe que está trabalhando com esses organismos.

Em seu laboratório, eles conseguiram produzir etileno diretamente a partir de algas geneticamente modificadas. Para isso, os cientistas introduziram em cianobactérias um gene que codifica uma enzima produtora de etileno, alterando efetivamente seu metabolismo. Isso permite que os organismos convertam em etileno parte do CO₂ utilizado normalmente para produzir açúcares e amidos durante a fotossíntese.

Como o etileno é um gás, ele pode ser facilmente capturado. Produzir etileno também não requer muitos insumos. Os requisitos básicos para cianobactérias são água, alguns minerais, luz e uma fonte de carbono. Em um ambiente comercial, o CO₂ poderia vir de uma fonte pontual, como uma usina de energia, explicou Yu.

Se esse método alternativo de produção se tornar suficientemente eficiente, ele poderia potencialmente substituir o cracking (fraturamento) a vapor, o método energeticamente intensivo utilizado atualmente para dissociar petroquímicos em etileno e outros compostos.

Como algas absorvem três vezes mais CO₂ para produzir uma única tonelada de etileno, o processo age como um “sumidouro de carbono”. Isso seria uma melhoria significativa em relação ao cracking a vapor, que gera entre uma e meia e três toneladas de dióxido de carbono por tonelada de etileno de acordo com a própria análise dos pesquisadores.

O gás de etileno capturado pode então ser transformado para utilização em uma ampla gama de combustíveis e produtos. “Acho melhor transformar o CO₂ em algo útil”, observou Yu, comparando a abordagem a outros métodos de captura de carbono.

“Você não precisa bombear CO₂ no solo e [os produtos] durarão muitos anos”.

Modificando genes para absorver carbono

Yu e seus colegas não foram os primeiros a ter a ideia de usar cianobactérias para produzir etileno. O processo foi tentado originalmente por pesquisadores no Japão há mais de uma década; mas, à época, os cientistas não foram capazes de produzir etileno de forma confiável.

Quando Yu leu aquele estudo anos mais tarde, ele pensou que, ao alterar geneticamente uma cepa diferente com a qual tinha trabalhado intensamente (Synechocystis sp. PCC6803), talvez fosse capaz de tornar a produção de etileno mais consistente.

Os pesquisadores conseguem produzir etileno a partir de algas ao alterarem uma parte do metabolismo do organismo chamada ciclo dos ácidos tricarboxílicos (TCA), envolvida na biossíntese e produção de energia. Em algas verde-azuladas geneticamente inalteradas, esse ciclo só pode absorver uma fração relativamente pequena, de 13%, dos 2% a 3% do CO₂ fixado.

Mas no laboratório de Yu, as algas são capazes de enviar três vezes mais carbono ao ciclo TCA e emitem 10% do CO₂ como etileno, a uma taxa de 35 miligramas por litro por hora. Isso pode não parecer muito, mas representa um aumento de mil vezes na produtividade desde que o cientista começou a trabalhar com as cianobactérias em 2010.

Até o final deste ano, Yu pretende aumentar esse rendimento para 50 miligramas. “Isso não está, nem de longe, perto do limite superior”, salientou, explicando que a meta final será converter 90% do carbono fixado em etileno.

“Não vejo por que ele [o limite] não pode ir além; ainda não ‘bati em um muro de tijolos’. Não sei o que impediria isso de acontecer, mas é claro que seria possível”.

Surpreendentemente, embora as cianobactérias estejam produzindo mais etileno, os organismos ainda estão crescendo à mesma razão das algas não produtoras de etileno.

Os resultados demonstram que o metabolismo das cianobactérias é muito mais flexível do que se acreditava, de acordo com Yu.

“É como uma pessoa que está perdendo sangue o tempo todo, mas parece saudável”, comparou.

Yu e seus colegas não têm certeza de como isso está acontecendo, mas a mutação que permitiu a produção de etileno também estimulou a fotossíntese.

“Esse sistema nos oferece um novo insight de fotossíntese e nos dá a esperança de que podemos aprender com isso e aumentar a atividade fotossintética”, resumiu.

Esse entendimento do metabolismo de cianobactérias é tão importante quanto a criação de organismos capazes de produzir etileno consistentemente, avaliou Robert Burnap, professor de microbiologia e genética molecular na Universidade Estadual de Oklahoma.

Ele não esteve envolvido no estudo, mas forneceu uma referência para a inscrição de Yu no prêmio 2015 da R&D 100 Awards, uma espécie de “Oscar da invenção” que identifica e premia os principais produtos tecnológicos do ano.

Yu agora é um dos finalistas na categoria Dispositivos/Material Mecânico.

“É surpreendente o quanto o metabolismo é adaptável. Ele está produzindo algo que não evoluiu para fazer. Houve muita controvérsia inclusive sobre se era ou não possível ter uma produção consistente de etileno. Ele [o metabolismo] mostra que é flexível”, resumiu.

A pesquisa poderia ajudar outros cientistas a entender melhor os caminhos metabólicos em outras plantas e até em humanos.

O ciclo TCA também está ativo nas mitocôndrias de nossas células, comentou Burnap.

“O que torna esse estudo realmente especial é a profundidade de análise que eles empreenderam”, observou ele, descrevendo a pesquisa toda como uma “peça de trabalho seminal”.

Criando centros de produção... em tanques?

Ainda é extremamente prematuro afirmar quando, ou mesmo se, essas algas produzirão etileno em escala comercial. Yu estima que o desenvolvimento até essa fase possa levar mais de 10 anos.

“Será preciso muito trabalho para aumentar (melhorar) a eficiência de carbono para 50% ou mais”, admitiu.

Philip Pienkos, gerente principal do Grupo Bioprocess R&D, no Centro Nacional de Bioenergia do NREL, informou que o projeto está começando a se concentrar mais no lado do desenvolvimento, mesmo enquanto Yu continua trabalhando para alcançar volumes mais elevados de etileno.

“Como você recupera etileno? O que faz com a biomassa? Esse projeto está preparado para responder a essas perguntas importantes”, comentou Pienkos.

Em algum momento do próximo ano, os pesquisadores planejam levar seu trabalho para o ar livre a fim de verificar como as algas se comportam em um ambiente que se assemelha mais às condições em que seriam cultivadas comercialmente.

“Precisamos obter um processo de etileno realmente escalável para termos uma noção melhor de como isso funcionaria”, salientou Pienkos.

Yu vislumbra as cianobactérias crescendo em tanques, ou talvez em painéis verticais parecidos com folhas de jornais.

Em qualquer um desses casos, as culturas sólidas ou líquidas teriam de estar encerradas (encapsuladas) para capturar o etileno, enfatizou.

Também existem algumas preocupações de segurança associadas à produção de grandes quantidades de gás.

O hidrocarboneto e o oxigênio que também são produzidos pelas algas são inflamáveis, e certas precauções de segurança teriam de ser adotadas para coletar o etileno de forma segura.

Mesmo se as cianobactérias criarem grandes volumes de etileno, seu sucesso dependerá de se o produto pode tornar-se competitivo em termos de custo.

Isso não será fácil, porque o etileno petroquímico é barato e está amplamente disponível.

De acordo com a análise econômica dos pesquisadores, o etileno derivado de produtos petroquímicos custa entre US$ 600 e US$ 1.300 a tonelada, enquanto o gás proveniente de algas é estimado em cerca de US$ 3.240 por tonelada.

Provar a viabilidade econômica do sistema mais adiante também ajudará a manter o financiamento de pesquisa do Departamento de Energia (DOE), sublinhou Peinkos.

“Algas não são o foco principal do DOE; elas passaram décadas sustentando o trabalho em derivados de celulose. Algas são um portfolio muito menor, e a maior parte do trabalho está na conversão direta para combustíveis líquidos”, declarou.

“O etileno se destaca um pouco porque não é um combustível, mas pode ser uma matéria-prima de combustível”.

Os ganhadores do R&D 100 Awards deste ano serão anunciados em novembro.