Primeiras lições de vida

Em 2008, pesquisadores da Universidade de Hertfordshire, no Reino Unido, começaram a ensinar um robô a falar da mesma forma que os pais ensinam uma criança.

Em 2010, o robô já havia aprendido a interagir emocionalmente, demonstrando algumas expressões faciais pré-determinadas.

Agora, finalmente os cientistas parecem estar se aproximando de seu objetivo inicial.

Programado com comportamentos típicos de crianças entre 6 e 14 meses de idade, o robô desenvolveu o que os pesquisadores chamaram de "princípios linguísticos rudimentares", ao interagir com um participante humano.

Robô que aprende a falar

Os participantes humanos que interagiram com o robô não eram pesquisadores envolvidos no projeto, eram voluntários que usaram suas próprias palavras, em vez de termos predefinidos.

Os pesquisadores orientaram os voluntários a conversarem com o robô como se estivessem conversando com uma criança pequena.

O resultado é que, em poucos minutos, o robô deixa de balbuciar sílabas aleatórias, como fora programado, e passa a produzir fonemas inteligíveis, chegando a pronunciar o nome de algumas formas e cores.

O resultado é significativo, dadas as limitações próprias do software: o robô é programado para emitir fonemas. Assim, ele sempre vai pronunciar uma sílaba, já que não há forma de fazê-lo pronunciar consoantes desacompanhadas de vogais.

Isso limita o desenvolvimento de um falar mais aprimorado, mas foi bastante bom para uma criança em seus primeiros balbucios.

Aquisição da linguagem

Caroline Lyon e seus colegas afirmam que, além do desenvolvimento dos próprios robôs, o estudo pode ser útil para o entendimento da aquisição da linguagem em humanos, um assunto até hoje altamente controverso.

"Sabe-se que as crianças são sensíveis à frequência dos sons na fala, e esses experimentos mostram como essa sensibilidade pode ser modelada e contribuir para o aprendizado de palavras pelo robô," afirmou.

Contaminação com Teflon

Quaisquer que sejam os resultados de suas análises, o robô marciano Curiosidade encontrará sinais de uma avançada civilização industrial: a nossa própria.

A NASA anunciou que as amostras analisadas nos laboratórios a bordo do Curiosidade estarão contaminadas com partículas de Teflon do próprio equipamento de perfuração e trituração.

O nome oficial do robô Curiosidade é MSL - (Mars Science Laboratory: Laboratório Científico de Marte), devido aos oito diferentes equipamentos de análises que estão a bordo. A ideia é fazer todas as análises na hora, e enviar apenas os resultados para a Terra.

Apesar de anos de testes, a NASA só agora descobriu que a ferramenta de perfuração do robô, ao impulsionar a broca sobre a rocha a ser estudada, pode liberar minúsculas partículas do material Teflon, o mesmo usado nas panelas antiaderentes.

No robô marciano, o Teflon é usado nos selos de vedação da ferramenta de perfuração.

Carbono terrestre

As "moléculas terráqueas" certamente se misturarão com as amostras marcianas, que serão vaporizadas para serem analisadas por vários instrumentos de espectrometria de massa.

Ocorre que o Teflon tem sua composição quase inteiramente de carbono - cerca de dois terços do material é carbono - que é o elemento no qual os cientistas estão de olho em buscas de sinais de vida em Marte.

Falando em uma teleconferência, Paul Mahaffy, da NASA, contou que a possibilidade de contaminação foi descoberta quando a equipe fazia testes com a réplica do robô, que está nos laboratórios da agência espacial, para que os técnicos possam ter como pesquisar eventuais falhas nos equipamentos e encontrar soluções para elas.

Segundo ele, a contaminação do Teflon atinge algumas partes por milhão - o que é mais ou menos o nível de matéria orgânica que aparece nas rochas da Terra.

Mahaffy afirmou que a equipe tentará encontrar maneiras de isolar o carbono contaminante de algum carbono autenticamente marciano, mas eles só conseguirão avaliar totalmente o problema quando o Curiosidade pousar em Marte, o que está previsto para ocorrer no dia 6 de Agosto próximo.

Computador mecânico

As calculadoras eletrônicas aposentaram as calculadoras mecânicas e os computadores aposentaram as máquinas de escrever.

Quem então poderia estar interessado em um computador mecânico?

A resposta vem rápida: todos aqueles que lidam com aplicações sujeitas e elevados níveis de radiação.

Isso envolve todos os circuitos que devem funcionar no espaço, como satélites de comunicação, sondas espaciais e naves, atuais ou futuras.

Aqui embaixo, os exemplos incluem usinas nucleares e salas de exames médicos onde são usados equipamentos radiológicos.

Isto porque a radiação ionizante interfere fortemente com os circuitos eletrônicos, o que exige que, para esses usos, todos os chips precisem ser fortemente blindados.

Portas lógicas mecânicas

Cientistas já criaram um processador a ar, uma memória RAM líquida e acreditam ser possível construir um computador que funcione com calor.

Agora, Faisal Chowdhurya e seus colegas da Universidade de Utah, nos Estados Unidos, construíram portas lógicas, elementos capazes de executar cálculos básicos, inteiramente mecânicas.

As portas lógicas são formadas por unidades compostas por duas lâminas superpostas, que se cruzam, tendo no centro do cruzamento um eletrodo de tungstênio. Quando uma carga elétrica é aplicada aos eletrodos, as duas se atraem e fecham o contato.

Quando elas estão abertas está representado um 0, e 1 quando elas se fecham.

Circuitos à prova de radiação

Cada uma das portas lógicas substitui 14 transistores eletrônicos - cada chave é um MEMS (micro-electro-mechanical system, ou sistema microeletromecânico).

Por outro lado, as portas lógicas mecânicas medem 25 micrômetros quadrados, o que é 1.000 vezes maior do que os transistores atuais.

Contudo, o objetivo do projeto não é equivaler a miniaturização dos processadores eletrônicos, mas construir processadores à prova de radiação. E, como não possuem canais semicondutores, os MEMS não são afetados pela radiação.

Os cientistas comprovaram isto colocando seus "processadores mecânicos" no interior do reator nuclear de pesquisas da Universidade. Eles funcionaram lá dentro durante três testes, cada um com duração de duas horas.


"Equipamentos eletrônicos precisam de um canal semicondutor para transportar a corrente, e esse canal é controlado por cargas elétricas," explica o professor Massood Tabib-Azar, coordenador da equipe. "A radiação cria correntes no interior do canal semicondutor, e isso destrói a capacidade do circuito em controlar a corrente, e o sinal se perde."

Casos de radiações mais intensas podem ser mais danosos, literalmente "fritando" os transistores.

O pesquisador cita o caso dos robôs usados para inspecionar os reatores nucleares de Fukushima.

"Os robôs foram enviados para monitorar os reatores, mas eles pararam de funcionar em poucas horas porque sua parte eletrônica pifou," disse Tabib-Azar.

Problemas dos MEMS

MEMS, contudo, têm seus próprios problemas, como uma tendência de que suas peças grudem umas nas outras ou, ao contrário, desgastem-se rapidamente pelo atrito.

O pesquisador defende sua abordagem, afirmando que o fato de que cada MEMS substitui uma porta lógica inteira, e não um transístor, pode ser menos problemático.

Além disso, "chaves mecânicas normalmente exigem tensões elevadas para serem acionadas. Nós deixamos intervalos muito pequenas entre as pontes nas portas lógicas, e isso nos permite ativá-las com 1,5 volt," afirma.

Mão boba

Programar um robô para que ele pegue um jarro e coloque suco em um copo pode ser uma tarefa extenuante.

Uma das maiores dificuldades é que pegar um jarro cheio requer um nível de força e firmeza, enquanto pegar um copo de vidro vazio requer suavidade e cuidado.

Engenheiros da Universidade de Saarland, na Alemanha, acreditam que a saída é resolver a questão de uma vez por todas, passando a flexibilidade na manipulação dos objetos para o hardware da mão robótica.

Assim, os programadores poderão ficar livres para desenvolver aplicativos mais criativos, dando funções mais práticas aos robôs.

A miniaturização dos motores elétricos permitiu que os engenheiros simulassem a ação dos nervos da mão humana, usando-os para enrolar e desenrolar fios que controlam os dedos de forma independente e precisa.

Usando esses tendões artificiais, o resultado é uma mão robótica ao mesmo tempo forte e delicada, que dosa a força dependendo da tarefa a desempenhar.

Imitando a mão humana

"Queríamos dar à nossa mão robótica um amplo espectro de características humanas. Seus músculos artificiais devem ser capazes de dispensar grandes forças com técnicas simples e compactas," disse Chris May, coordenadora da equipe, que inclui pesquisadores de outras universidades europeias.

Pequenos motores de alta velocidade liberam e recolhem fios especiais de polímero, criando atuadores capazes de mover um objeto com até 5 quilogramas a 30 milímetros por segundo, sem as tradicionais "tremidas" dos braços robóticos.

"Cada dedo robótico, como um dedo humano, é formado de três segmentos, cada um controlado precisamente por tendões individuais," disse May. Cada tendão é formado por um fio de 20 centímetros.

Solução de hardware


Mais do que isso, além de economizar energia, a técnica aumenta em 40% a vida útil dessas memórias.

A memória de mudança de fase (PCM: Phase-Change Memory) usa o mesmo tipo de material empregado nos CDs e DVDs regraváveis.

Como a memória flash, ela não perde os dados na falta de energia, mas é muito mais rápida do que a tecnologia atual, o que poderá dar um novo impulso ao boot rápido de computadores.

Recentemente a IBM anunciou avanços importantes na parte hardware das memórias PCM:

Solução de software

Agora, Azalia Mirhoseini e seus colegas das universidades Rice e Califórnia, ambas nos Estados Unidos, apresentaram uma inovação na parte software.

"Nós desenvolvemos uma nova plataforma de otimização que explora assimetrias na leitura e escrita das memórias de mudança de fase, minimizando o número de transições de bit, o que resulta em ganhos de energia e durabilidade," afirma a pesquisadora.

Na memória PCM, materiais sensíveis ao calor alternam entre uma fase cristalina e uma fase amorfa, o que é usado para guardar as informações binárias.

Escrever em uma memória PCM leva uma fração do tempo necessário para escrever em uma memória flash.

O processo, logicamente, é reversível, permitindo apagar o dado para que ele seja regravado. Mas esse processo é assimétrico: gravar exige um curto pulso de forte calor, enquanto apagar exige um pulso longo de calor mais brando.

Transição de bits

Os cientistas desenvolveram uma técnica de programação que não se baseia em bits individuais, mas em "palavras" - como um byte.

Antes de desgravar o dado, o programa rastreia a palavra e sobrepõe apenas os bits que não precisam ser reescritos para formar o novo byte.

É essa redução na "transição de bits" - a necessidade de mudar o valor de cada bit - que permite acelerar a regravação e economizar até 30% de energia.

Qubits quase eternos

Há pouco mais de um mês, a comunidade científica que está trabalhando para construir os primeiros computadores quânticos comemorou quando três equipes conseguiram, por meio de técnicas diferentes, armazenar bits quânticos em cristais sólidos.

Agora, outras duas equipes eclipsaram de vez aquele avanço, conseguindo armazenar os qubits por tempos muito longos, quase inimagináveis há alguns anos.

Os bits quânticos podem ter vários valores ao mesmo tempo, mas eles perdem todos eles muito facilmente, devido a um fenômeno chamado decoerência, que destrói o fenômeno quântico básico do qubit, o entrelaçamento.

Assim, uma das saídas é isolar o qubit o máximo possível do ambiente ao seu redor, mantendo-o livre da decoerência enquanto ele precisar simplesmente ficar armazenado.

No momento de fazer cada cálculo, o qubit pode ser trazido para um local onde ele possa interagir com outros qubits, sendo levado de volta tão logo cumpra sua tarefa.

É aí que entram as duas inovações: duas equipes independentes conseguiram armazenar bits quânticos por períodos incrivelmente longos, e, mais importante, os dois esquemas funcionam em cristais sólidos, e não nas complicadas nuvens de gases superfrios.


Silício ou diamante

A primeira equipe conseguiu armazenar um dado quântico no interior de um cristal de silício-28 por até 3 minutos.

A segunda equipe manteve a informação quântica no interior de um cristal de diamante, em uma estrutura conhecida como vacância de nitrogênio, por até 1,4 segundo.

Embora possa parecer que o primeiro experimento leva uma grande vantagem sobre o primeiro, na verdade, em termos práticos, é o contrário que se dá.

Isto porque o qubit foi armazenado no "defeito" de nitrogênio a temperatura ambiente, enquanto o cristal de silício faz o mesmo trabalho a uma temperatura de cerca de 2 Kelvin.

• Processador quântico é construído dentro de um diamante

Os dois experimentos tiram proveito do spin do núcleo dos átomos, que é mais resistente às influências externas, que levam à decoerência, do que os spins dos elétrons.

As duas equipes desenvolveram técnicas ópticas para acoplar o spin nuclear para um qubit baseado em um elétron, que pode ser transferido para operar externamente e trazido de volta para ser armazenado em segurança no spin nuclear.