Memória gelatinosa é ideal para biomecatrônica

Redação do Site Inovação Tecnológica - 15/07/2011

A memória molhada é feita com uma liga de metal líquido de gálio e índio inserida em géis à base de água, semelhante àqueles usado em pesquisas biológicas. [Imagem: Michael Dickey/NCU]

Bioeletrônica

Pesquisadores da Universidade da Carolina do Norte, nos Estados Unidos, desenvolveram uma memória flexível e macia e que funciona em ambientes molhados.

O componente pode ser uma peça fundamental para uma nova geração de equipamentos eletrônicos biocompatíveis, como implantes, próteses e outros dispositivos biomecatrônicos.

Embora não tenha as mesmas funcionalidades, o novo dispositivo é de certa forma complementar àsinapse artificial apresentada ontem por pesquisadores japoneses, que replica a capacidade dos cérebros biológicos de lembrar informações relevantes.

Além de usar o mesmo princípio para armazenar dados - um memristor -, a nova memória tem a vantagem da biocompatibilidade, levantando a possibilidade de que as duas inovações possam ser integradas em uma única.

Componente eletroiônico

A equipe do Dr. Michael Dickey começou desenvolvendo antenas de metal líquido totalmente flexíveis.

Agora eles foram além da deposição de fios metálicos e criaram um dispositivo eletrônico completo, capaz de armazenar dados.

A base da memória é a mesma das antenas flexíveis, usando uma liga de metal líquido de gálio e índio inserida em géis à base de água, semelhante àqueles usado em pesquisas biológicas.

Enquanto as memórias eletrônicas usam a presença ou ausência de elétrons para representar os 0s e 1s binários, a nova memória usa o conceito de memristor, um componente eletroiônico que possui dois estados: condutivo e não condutivo.

Em cada célula de memória gelatinosa, a liga de metal é usada para formar dois eletrodos, um de cada lado de um segmento de gel.

O protótipo de "memória molhada" ainda não está otimizado para armazenar uma quantidade significativa de dados, mas funciona bem em ambientes nos quais a eletrônica tradicional não funcionaria de jeito nenhum. [Imagem: Michael Dickey/NCU]

Quando o eletrodo é exposto a uma carga positiva, ele cria uma "pele" oxidada que o torna resistente à eletricidade - este é o 0 binário.

Quando o eletrodo é exposto a uma carga negativa, a pele oxidada desaparece, o que o torna condutor de eletricidade - este é o 1 binário.

Neste último caso, quando uma carga negativa é aplicada a um dos eletrodos, a carga positiva tende a se mover para o outro lado e criar uma outra pele oxidada - ou seja, o eletrodo seria sempre resistivo.

Para resolver esse problema, os pesquisadores doparam um dos lados do segmento de gel com um polímero que impede a formação de uma pele oxidada estável. Dessa forma, um eletrodo é sempre condutor, dando ao dispositivo os 0s e 1s necessários para que ele funcione como uma memória eletrônica.

Memória molhada

A eletrônica convencional trabalha com materiais rígidos e frágeis, que não se dão com ambientes úmidos. "Nosso dispositivo de memória é macio e flexível, e funciona muito bem em ambientes úmidos - similar ao cérebro humano," compara Dickey.

O protótipo de "memória molhada" ainda não está otimizado para armazenar uma quantidade significativa de dados, mas funciona bem em ambientes nos quais a eletrônica tradicional não funcionaria de jeito nenhum.

A capacidade para funcionar em ambientes úmidos e a biocompatibilidade dos géis sinalizam que esta é uma tecnologia promissora para a criação de interfaces eletrônicas com sistemas biológicos.

"Estas propriedades podem ser usadas para sensores biológicos ou para monitoramento médico," propõe o pesquisador.

Bibliografia:
Towards All-Soft Matter Circuits: Prototypes of Quasi-Liquid Devices with Memristor Characteristics
Hyung-Jun Koo, Ju-Hee So, Michael D. Dickey, Orlin D. Velev
Advanced Materials
Vol.: Early View
DOI: 10.1002/adma.201101257

Fonte: Inovação Tecnológica

Internet da Coisas: as dificuldades para tornar as coisas mais simples

Redação do Site Inovação Tecnológica - 15/07/2011

Futurismo na prática

A chamada "internet das coisas" é um sonho desde o surgimento das etiquetas inteligentes RFID.

A ideia de conectar virtualmente qualquer aparelho à internet facilitará não apenas o projeto dosedifícios inteligentes, como também tornará possível o monitoramento remoto de um sem-número de outros dispositivos, desde medidores de água e energia e sensores ambientais, até implantes médicos.

Mas como um "sem-número de possibilidades" pode ser levar a um "sem-número de caminhos" - o que equivale a caminho nenhum - pesquisadores europeus resolveram construir laboratórios em larga escala para testar alguns dos principais conceitos envolvendo a internet das coisas.

O problema é que, embora o futurismo seja fácil de ser feito, bastando imaginar as aplicações possíveis, implantar as tecnologias imaginadas nem sempre é fácil.

Os primeiros resultados mostram que, por um lado, o de ver uma nova tecnologia em testes, os resultados são entusiasmantes. Por outro, contudo, aquele lado de verificar como fazer o sonho virar realidade, dá para ver alguns desafios a serem vencidos.

Embora o futurismo seja fácil de ser feito, bastando imaginar as aplicações possíveis, implantar as tecnologias imaginadas nem sempre é fácil. [Imagem: IOTA]

Arquitetura da Internet das Coisas

O projeto IoT-A (Internet of Things - Architecture) tem por objetivo, como seu nome indica, fazer um esboço das arquiteturas de hardware e de software necessárias para viabilizar a conexão de qualquer coisa à internet.

Embora a internet das coisas já conte com uma proposta de linguagem e até com um site de aplicativos, tudo ainda é feito em cima da arquitetura atual da internet. E muitos pesquisadores acreditam que este pode não ser o caminho.

"Na nossa visão, o IOT-A vai expandir as fronteiras da internet de hoje para abranger o mundo físico e permitir a identificação, captura de informações e o entendimento dessas informações," afirmou o Dr. Thorsten Kramp, cientista da computação da IBM, na Suíça, e membro do projeto.

Para os experimentos foram montados dois laboratórios em grande escala.

A ideia é que, no futuro, o hospital seja alertado se qualquer morador apresentar algum risco iminente de saúde. [Imagem: Living Labs]

Saúde na era da informação

O primeiro é um ambiente doméstico de cuidados com a saúde, criado na Universidade de Roma e no Living Lab da Espanha - o Living Lab (laboratórios vivos, em tradução livre) é uma rede de laboratórios espalhados por toda a Europa.

Será usado o eHealth Living Lab, este criado especialmente para estudar as novas tecnologias que aplicam as tecnologias da informação aos cuidados com a saúde.

Os dados coletados nos dois ambientes de laboratório - que tem como objetivo simular uma residência do futuro, onde os moradores terão sua saúde monitorada constantemente - serão enviados para hospitais reais, para checagem de alterações fisiológicas importantes.

A ideia é que, no futuro, o hospital seja alertado se qualquer morador apresentar algum risco iminente de saúde.

As etiquetas nano-RFID, projetadas para substituir os códigos de barras, são o principal hardware atualmente disponível para a internet da coisas. [Imagem: Gyou-Jin Cho/Sunchon National University]

Supermercado inteligente

O segundo laboratório é um supermercado, onde os compradores poderão usufruir de comodidades como a recomendação de produtos enviadas pelo telefone celular, histórico de compras anteriores, seleção de faixas de preço dos produtos e vários outros aplicativos.

A principal atração, contudo, são os sensores que permitirão que as compras passem pelo caixa sem precisarem ser retiradas do carrinho, por meio do uso dasetiquetas RFID.

As etiquetas RFID permitirão ainda que o cliente, ao se aproximar de um produto, não tenha apenas a informação do preço, mas também da tabela nutricional dos alimentos, dados técnicos de aparelhos eletrônicos e uma infinidade de outras informações, como o local onde o produto foi fabricado e até o rastro de carbono que ela deixa na natureza.

Outro grupo de pesquisadores recentemente disponibilizou uma linguagem de programação e um site de aplicativos para a Internet das Coisas. [Imagem: ITU]

Abrindo a internet para as coisas

Embora os conceitos sejam simples e não haja nenhum "impedimento tecnológico" - todas as tecnologias necessárias já estão disponíveis individualmente - a sua aplicação enfrenta uma série de desafios.

Muitos equipamentos atuais já podem se conectar à Internet. Contudo, as conexões ponto-a-ponto frequentemente têm o acesso restringido por firewalls ou são totalmente fechadas - como as intranets corporativas.

Para contornar essa dificuldade, os pesquisadores do IOT-A estão desenvolvendo uma base comum para os sensores da internet das coisas conectarem-se livremente, lembrando um pouco o sistema colaborativo de um site wiki.

Uma dentre as várias situações reais que estão sendo simuladas consiste em uma rede de sensores ambientais instalados em uma cidade inteligente.

No sistema colaborativo, a rede de sensores poderá ser usada simultaneamente pela infra-estrutura de controle da cidade, por órgãos ambientais localizados fora da cidade, por agências de notícias ou por institutos de pesquisa no país ou no exterior.

Todos poderão consultar diferentes subconjuntos de dados da rede de sensores, que estará fazendo medições em tempo real de dados ligados ao clima e ao meio ambiente.

A internet das coisas e a domótica são apontadas pelos especialistas como as principaistecnologias emergentes para um futuro próximo. [Imagem: Hydra]

Configurando coisas

Outro desafio é a facilidade de uso. Configurar "as coisas" para conectá-las à internet é uma tarefa complexa, devido às incompatibilidades das várias tecnologias sem fio.

O objetivo dos pesquisadores é criar uma conexão de sensores homogênea, independentemente da sua tecnologia sem fio, seja Bluetooth, Wi-Fi, WiMAX, ou ZigBee.

Uma das tecnologias sendo avaliadas é o Mote Runner, uma plataforma para redes de sensores sem fios desenvolvida pela IBM, que cria um ambiente de desenvolvimento e de interligação que roda em uma ampla gama de hardwares e sistemas operacionais.

Finalmente, uma internet das coisas aberta inevitavelmente levanta questões de segurança e privacidade.

Os pesquisadores estão trabalhando no desenvolvimento de tecnologias de segurança que ajudem a evitar o uso de dados armazenados sem autorização e que impeçam a identificação dos indivíduos através do rastreamento de seus sensores.

Fonte: Inovação Tecnologica

Sinapse artificial memoriza e esquece como o cérebro

Redação do Site Inovação Tecnológica - 14/07/2011

Há anos os cientistas tentam emular o cérebro por meio de software. Mas um grupo de cientistas japoneses está adotando uma abordagem de hardware. [Imagem: ASU/Jamie Tyler]

Emulando o cérebro

Um grupo de pesquisadores japoneses desenvolveu um circuito eletrônico que imita o sistema de memorização e esquecimento que caracteriza o aprendizado do cérebro humano.

O "circuito sináptico" - um dispositivo totalmente de hardware - reproduz de forma totalmente autônoma dois fenômenos que são marcas registradas da atividade neural do cérebro: a memorização das informações necessárias e o esquecimento das informações desnecessárias.

Acredita-se que a memória seja o resultado de dois tipos de plasticidade sináptica: a plasticidade de curto prazo e a potenciação de longo prazo. Só os registros mais importantes - e, portanto, mais fortes ou mais intensos - passariam ao registro definitivo.

Os cientistas tentam há anos reproduzir esse comportamento neural do aprendizado, dentro do campo conhecido como engenharia neuromórfica.

Isso vem sendo tentado principalmente por meio de software, o que não é uma tarefa fácil devido à complexidade das interconexões verificadas nos processos neurais que dão sustentação ao pensamento.

Mas Takeo Ohno e seus colegas do Instituto Nacional de Ciência dos Materiais, no Japão, decidiram adotar uma abordagem de hardware.

A chave atômica tem sua condutância reforçada pela intensidade dos estímulos. Um ou poucos estímulos geram uma memória de curto prazo (STP). O reforço dos estímulos leva a uma memória de longo prazo (LTP). [Imagem: Ohno et al./Nature Materials]

Circuito sináptico

O circuito sináptico é essencialmente uma chave atômica de lacuna - onde a lacuna se refere a uma minúscula distância entre dois eletrodos -, que funciona como ummemristor.

O componente é formado por um eletrodo de prata, recoberto com sulfeto de prata (Ag₂S), e um contra-eletrodo de platina, com uma separação de um nanômetro entre eles - portanto, um componente totalmente inorgânico.

Seu funcionamento se dá pela formação e destruição de uma "ponte", formada por um átomo de prata, que se coloca entre os dois eletrodos. A ponte é construída e destruída controlando-se a reação eletroquímica (uma reação de estado sólido) do condutor híbrido iônico/eletrônico, ou eletroiônico, o sulfeto de prata.

A chave atômica tem dois estados de condutância: o primeiro é produzido por um sinal fraco, o que faz com que esse estado se degrade rapidamente; o outro é gerado por um sinal mais forte, o que exige um outro sinal igualmente forte que o anule.

Modelo de memória do circuito sináptico. Uma alta taxa de repetição da informação forma uma memória de longo prazo (linha vermelha), enquanto poucas repetições formam memórias de curto prazo (linha azul), que logo desaparecem. A intensidade da lembrança praticamente não muda nas primeiras inserções, de forma equivalente ao que ocorre com a memória sensorial. [Imagem: NIMS]

Circuito neural artificial

Usando o movimento dos íons, os pesquisadores conseguem controlar essa ponte metálica entre os eletrodos.

Isso porque o movimento dos íons depende da frequência de entrada do estímulo elétrico - que representa o "aprendizado". Em outras palavras, eles conseguem controlar a intensidade da conexão sináptica do seu circuito neural artificial.

Na prática, o circuito sináptico ajusta sua própria "força" (ou intensidade) de acordo com a frequência da estimulação elétrica - o estímulo intermitente causa um decaimento espontâneo do nível de condutância da sinapse inorgânica quando ela opera em níveis críticos de tensão.

No circuito, essa frequência do estímulo nada mais é do que a frequência de uma corrente elétrica.

Contudo, vista sob o ponto de vista de um emulador de um circuito neural, essa frequência representa a quantidade de vezes que o "cérebro artificial" esteve exposto a um aprendizado em particular.

Ou seja, quando maior a frequência, maior será a fixação do material "aprendido".

O padrão repetido acaba sendo gravado na matriz de memória, mesmo quando ele está disperso em um padrão mais complexo. [Imagem: Ohno et al./Nature Materials]

Aprendizado de máquina

No experimento, os pesquisadores construíram uma matriz de 7 x 7 pontos - pense neles como os pixels de uma tela - cada um contendo sua própria sinapse artificial.

Os valores inseridos poucas vezes - com baixa frequência - somem rapidamente da tela. O circuito sináptico se "esquece" deles porque, não sendo repetidos uma quantidade de vezes suficiente, eles não devem ser importantes.

Mas aqueles que são repetidos várias vezes logo permanecem gravados, imitando o aprendizado por repetição - o que os pesquisadores chamam de "lembrar-se do que é importante".

Ao contrário da sinapse sintética construída com nanotubos de carbono, esta emula a memorização em um dispositivo de hardware único e muito simples, e sem a necessidade de qualquer programação externa.

Além disso, outros experimentos têm resultado em sinapses artificiais que só funcionam para o fim específico para a qual foram projetadas - ao contrário da flexibilidade do "aprendizado" demonstrado agora.

Computadores inspirados em cérebros

Como o novo circuito sináptico permite a realização de diversas operações sem qualquer programação prévia, os cientistas acreditam que ele é um passo importante para a construção de sistemas de inteligência artificial capazes de aprender com o uso, de forma similar aos humanos.

"Os elementos sinápticos inorgânicos são funcionalmente adequados para o projeto de sistemas neurais que possam funcionar sem a necessidade dos softwares de difícil escalabilidade e da pré-programação atualmente empregada nos sistemas de redes neurais, com claro potencial para [a construção de um] hardware apropriado para os sistemas inteligentes físicos e artificiais," escrevem os pesquisadores.

Mas computadores que repliquem de fato o cérebro ainda dependerão de progressos futuros.

Por exemplo, embora o comportamento de memristor da chave atômica tenha ele próprio uma memória, "lembrando-se" da última corrente que o atravessou, os pesquisadores não conseguiram demonstrar uma correlação entre o tempo e a memória registrada no dispositivo.

Ou seja, várias entradas iguais ao longo do tempo não reforçam o "aprendizado", o que é uma característica da neuroplasticidade.

Esses computadores inspirados em cérebros biológicos são vistos como uma das saídas para superar o atual paradigma da computação baseada em transistores eletrônicos.

• Computadores neurais: cientistas querem reproduzir cérebro de gato

Bibliografia:
Short-term plasticity and long-term potentiation mimicked in single inorganic synapses
Takeo Ohno, Tsuyoshi Hasegawa, Tohru Tsuruoka, Kazuya Terabe, James K. Gimzewski, Masakazu Aono
Nature Materials
Vol.: Published online
DOI: 10.1038/nmat3054

Fonte: Inovação Tecnológica

MIT desenvolve célula solar de baixo custo

Por Bruno Leite, de INFO Online

Terça-feira, 12 de julho de 2011 - 15h05

São Paulo - Pesquisadores do MIT (Massachusetts Institute of Technology) desenvolveram uma tecnologia que permite imprimir células de energia solar em papel, tecido e plástico com um custo baixo.

De acordo com o site da instituição, a maioria das técnicas análogas usadas até então envolviam condições inóspitas, como líquidos e altas temperatura, o que tornava necessário o uso de materiais caros (que chegam a custar até duas vezes mais que as células em si).

Como a tecnologia recém-criada pelos pesquisadores do MIT usa vapor e não expõe o material a temperaturas acima de 120º Celsius, é possível usar papel comum, roupas e até plástico PET (o mesmo das garrafas de refrigerante) como base.

Outra característica interessante é que a folha de células pode ser dobrada sem ter seu desempenho afetado. Durantes os testes, os cientistas chegaram a dobrar a mesma folha mil vezes e a quantidade de energia gerada não mudou significativamente.

A eficiência energética da tecnologia ainda está em cerca de 1% (para comparação, a da maioria dos painéis fotovoltaicos disponíveis comercialmente é em torno de 12% e a de geradores a diesel, por volta de 40%), mas seus criadores acreditam que podem melhorar o número com ajustes nos materiais.

Fonte: INFO On-Line

Jovem chinês de 17 anos monta o seu próprio iPad

Por Eduardo Vieira Karas, 12 de Julho de 2011

No clima "faça você mesmo", adolescente usa peças de notebook para criar tablet funcional rodando Windows XP.

O Vídeo demora um pouco para carregar!

Depois do garoto que vendeu o rim por um iPad 2 e da garota que queria trocar a virgindade por um iPhone 4, a notícia que chega da China é um pouco mais sensata – pelo menos desta vez. Trata-se da história de um jovem que resolveu montar, manualmente, o seu próprio tablet, o qual ele batiza de “iPad3”.

A saga durou duas semanas e foi filmada, editada e colocada no site Youku (uma espécie de YouTube chinês). Identificado como Zheng, o garoto de 17 anos usou, para recriar o aparelho, peças e chipsets de laptops, além de uma tela com suporte a touchscreen.

Para conseguir essa façanha, Zheng também precisou de muito empenho e conhecimento avançado de informática e componentes de hardware. O sistema operacional usado para dar vida ao tablet e executar as tarefas foi o Windows XP (a logomarca da Apple foi colocada através de adesivos).

Ampliar (Fonte da imagem: Reprodução/Youku)

Nas demonstrações, são apresentados recursos como o Google Earth, navegação online e leitura de livros — ao que parece, todos funcionam muito bem. Além disso, é mostrada a capacidade de se adaptar o aparelho a um teclado padrão QWERTY separado.

Em geral, o aparelho está longe de ser um iPad 3 e está mais para um notebook com touchscreen do que para propriamente um tablet. Entretanto, o jovem chinês merece uma salva de palmas pela competência. Vai que ele abre sua própria empresa para brigar com a Apple e concorrentes?

Fonte: Tecmundo

Antenas encolhem e se aproximam do limite teórico

Redação do Site Inovação Tecnológica - 12/07/2011

A antena hemisférica tem 1,8 vez o limite de tamanho fundamental de uma antena. [Imagem: Carl Pfeiffer]

Ela se parece com uma lente de contato, mas é uma antena flexível e muito miniaturizada - na verdade, muito próxima do limite de miniaturização de uma antena.

Antenas em miniatura

A antena é tipicamente o maior componente wireless nos eletrônicos portáteis.

Com a miniaturização agora alcançada pela equipe do professor Anthony Grbic, da Universidade de Michigan, poderá ser possível dar capacidade wireless a equipamentos menores, assim como deixar espaço nos aparelhos atuais para a inclusão de novas funcionalidades.

A antena hemisférica tem 1,8 vez o limite de tamanho fundamental de uma antena, estabelecido em 1948 por L.J. Chu - as dimensões deste limite variam de acordo com a largura de banda de uma antena.

"Desde que o limite de Chu foi estabelecido, as pessoas têm tentado alcançá-lo. As antenas mais comuns, feitas em placas de circuito impresso, nem chegam perto. Alguns pesquisadores têm-se aproximado do limite com antenas construídas manualmente, mas elas são complicadas e não há nenhuma maneira eficiente de fabricá-las," explicou Grbic.

Antena impressa

E Grbic e seu colega Stephen Forrest fizeram mais do que miniaturizar as antenas: eles desenvolveram uma técnica tipo impressão, que permite sua fabricação em larga escala e a baixo custo.

"Nós descobrimos uma maneira de reduzir o tamanho da antena e, ao mesmo tempo, maximizar sua largura de banda, utilizando um processo que é passível de produção em massa," disse.

A antena hemisférica é impressa, utilizando um processo similar à impressão jato de tinta - mas sua condutividade é três vezes superior ao alcançado anteriormente.

A técnica de fabricação é genérica: "Ela pode ser usada para fabricar antenas de uma grande variedade de tamanhos, formas, frequências e designs," disse Carl Pfeiffer, membro da equipe. "Basicamente, se você me disser a taxa de dados exigida para uma aplicação específica, posso fazer uma antena que lhe atenda e que, ao mesmo tempo, terá o menor tamanho possível."

Frequência e eficiência

O protótipo agora apresentado pelos pesquisadores opera em 1,5 gigahertz, a faixa de frequência dos dispositivos WiFi, celulares e telefones sem fio.

A eficiência da antena é de 70 por cento, e sua dimensão é dez vezes menor do que as antenas usadas hoje nesses aparelhos.

Há poucos dias, outra equipe apresentou uma técnica similar que, embora usada para fabricar uma caneta eletrônica capaz de desenhar circuitos eletrônicos à mão, também pode ser automatizada e aplicada com o mesmo fim.

Fonte: Tecmundo

Você sabe qual Windows é melhor para o seu computador?

Você realmente sabe qual o melhor Windows para seu computador ou notebook?

Muitos tem feito essa pergunta e eu digo simplesmente que ... Depende!!!

Se você tem um computador com mais de 1 Gigabyte de memória e HD (disco rígido) com mais de 80 Gigabates, já vale a pena pensar em instalar o Windows 7 (SEVEN).

O Novo Sistema Operacional da Microsoft vem com várias funcionalidades e inovações que "as vezes" vele a pena experimentar.

Se você tem um computador com algumas peças mais antigas o Windows XP é realmente a melhor opção.

Este Windows já está bem experimentado (testado), e já tem muitos usuários contentes pelo mundo inteiro.

O Windows 7 (SEVEN), não fica atrás não. O Sistema está bem montado e com poucas falhas. 

Se você tem um computador ou notebook com um hardware compatível com o Windows 7 é realmente a "minha" melhor opção. Porém, o Windows XP não fica atrás.

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