Robô-operário sorri para seus colegas de fábrica

Como está sendo proposto para ser colocado ao lado de trabalhadores humanos, os engenheiros acharam que seria interessante dar expressões faciais ao robô. Se o trabalho estiver indo bem, ele pode sorrir amigavelmente para os colegas.[Imagem: Fraunhofer]

O jeitão antiquado e truculento dos robôs industriais pode estar perto do fim.

Cientistas alemães apresentaram na semana passada o seu Pi4-workerbot, um robô operário do tamanho de um ser humano, dotado de dois braços, três câmeras, sensibilidade nas pontas dos dedos e expressões faciais.

O objetivo é dar uma “delicadeza” aos robôs industriais que os torne mais flexíveis, capazes de montar peças pequenas, feitas de vários materiais, e operar com instrumentos mais sensíveis.

Aluguel de robôs

Imagine por exemplo, o caso simples de rosquear um parafuso em um equipamento. Instalar uma parafusadeira na extremidade do braço de um robô industrial parece algo simples. Mas basta que o parafuso se desloque uma fração de milímetro para não se enroscar perfeitamente.

Um trabalhador humano sente a resistência e pára o trabalho imediatamente, ajeita o parafuso, ou gira-o um pouco para trás e tenta novamente. O robô industrial tentará apertar o parafuso mesmo muito depois que a rosca já estiver irremediavelmente danificada.

A ideia da construção do robô operário é disponibilizar um equipamento que, tendo o mesmo tamanho de um ser humano, possa ser encaixado em qualquer célula de trabalho. E tendo flexibilidade, possa ser adaptado a qualquer tarefa.

A possibilidade de fabricar robôs multitarefa deverá diminuir o seu custo e abrir o campo para o aluguel de robôs industriais, permitindo que as empresas lidem com picos de produção sem pesados investimentos em ativos fixos.

Robô operário

O robô operário é equipado com três câmeras, sendo uma delas um moderno sistema de imagens 3D, que captura todas as imediações da área de trabalho. As outras duas são câmeras normais, usadas para inspeção e aferição.

“Com duas câmeras, ele pode inspecionar um aspecto do trabalho com o olho direito e outro aspecto com seu olho esquerdo. Ele pode medir os objetos ou inspecionar as superfícies ao mesmo tempo,” diz o Dr. Matthias Krinke, responsável por colocar o robô operário no mercado.

“Os braços robóticos convencionais geralmente têm apenas uma junta giratória no ombro; todas as outras juntas são articuladas. Em outras palavras, eles têm seis graus de liberdade, e não sete como um braço humano,” disse Dragoljub Surdilovic, responsável pelo desenvolvimento do robô.

Já o novo robô operário possui um sistema giratório que corresponde ao punho humano, o que permite que ele gire uma peça para analisá-la sob todos os ângulos, inclusive trocando-a de mão.

“Programar o robô para que os dois braços trabalhassem em conjunto – por exemplo, para pegar duas peças e encaixar uma na outra – foi um grande desafio. Isso exigiu a instalação de sistemas de sensores adicionais,” disse Surdilovic.

A agência espacial alemã também enfrentou o mesmo problema ao construir o Justin, um robô espacial, que também usa braços robóticos com sete graus de liberdade.

Robô feliz

E, como está sendo proposto para ser colocado ao lado de trabalhadores humanos, os engenheiros acharam que seria interessante dar expressões faciais ao robô. As expressões são mostradas na forma de imagens em uma tela que faz as vezes de rosto do robô.

Se o trabalho estiver indo bem, ele pode sorrir amigavelmente para os colegas.

“Se ele mostrar uma expressão entediada, então o gerente de produção saberá que o robô operário está esperando serviço e poderá aumentar o ritmo de produção,” afirmam seus projetistas.

Resta saber como ficará a expressão facial dos colegas humanos que estiverem trabalhando ao seu lado.

 

Fonte: Inovação Tecnológica

IBM anuncia processadores com comunicação por luz

A nova tecnologia CMOS Integrated Silicon Nanophotonics integra componentes elétricos e ópticos na mesma pastilha de silício, permitindo processadores de computador que se comunicam usando pulsos de luz em vez de sinais elétricos. [Imagem: IBM]

A IBM anunciou o desenvolvimento de uma nova tecnologia para a construção de processadores que integra componentes elétricos e ópticos na mesma pastilha de silício.

A tecnologia permite que os chips de computador comuniquem-se usando pulsos de luz em vez de sinais elétricos.

Processamento cerebral

Os novos processadores permitirão que se alcance a faixa dos exaflops – 10¹⁸ (1 milhão de trilhões) cálculos de ponto flutuante por segundo – uma velocidade mil vezes maior do que a alcançada pelos supercomputadores mais poderosos da atualidade, que acabam de superar a faixa dos petaflops.

Segundo os pesquisadores da empresa, supercomputadores na faixa dos exaflops terão a mesma capacidade de “processamento” que o cérebro humano.

Fora do âmbito especulativo, o fato é que os novos processadores nanofotônicos poderão ser construídos em pastilhas de silício 10 vezes menores do que os atuais e consumirão muito menos energia ao trocar a eletricidade pela luz, permitindo que eles funcionem em clocks mais elevados.

A nova tecnologia é chamada CMOS Integrated Silicon Nanophotonics, o que significa que os chips que se comunicam por luz poderão ser fabricados usando os processos industriais atuais (CMOS) – os transistores de silício e os componentes nanofotônicos ficam na mesma pastilha.

“Nossa nanofotônica integrada CMOS promete um aumento sem precedentes na funcionalidade e no desempenho dos chips por meio de comunicações ópticas de baixa potência entre bastidores, módulos, processadores ou mesmo dentro de um único chip,” disse o Dr. Yurii Vlasov, responsável pelo desenvolvimento, juntamente com seus colegas William Green e Solomon Assefa.

“O próximo passo nesse avanço é o desenvolvimento da manufatura deste processo em uma fábrica comercial, usando os processos CMOS,” disse ele.

Integração de alta densidade

A densidade de integração alcançada nos chips fotônicos é muito superior a qualquer outro já anunciado em tecnologias similares – um canal transceptor, com todos os circuitos elétricos e ópticos, ocupa 0,5 milímetro quadrado (mm2).

Segundo os pesquisadores, isso permitirá construir chips de 4 x 4 mm2, que poderão receber e transmitir dados na faixa dos terabits por segundo.

O anúncio agora feito é o coroamento de uma série de realizações da empresa no campo da fotônica ao longo dos últimos anos:

• Março/2010 – IBM usa avalanche de luz para trocar dados entre chips
• Março/2008 – Componente permite troca de informações por luz em chip multicore
• Dezembro/2007 – Troca de informações por luz permitirá supercomputadores em um único chip
• Novembro/2005 – Cientistas da IBM “freiam a luz” no interior de um chip

 

Fonte: Inovação Tecnológica

Biossensor brasileiro inova no diagnóstico de doenças infecciosas

Com o novo sensor, o tempo estimado de diagnóstico da doença será de 10 a 20 minutos. [Imagem: Valtencir Zucolotto]

Um grupo de pesquisadores brasileiros desenvolveu um sensor elétrico simples que pode inovar o diagnóstico da leishmaniose, doença infecciosa causada pelo parasita Leishamania amazonensis, muito comum no Brasil.

Atualmente, em todo o mundo, cerca de 12 milhões de pessoas sofrem desta enfermidade, que causa lesões na pele e pode ser fatal se não for tratada.

Geralmente, o diagnóstico da leishmaniose é difícil, pois além de custar caro e resultar frequentemente em falsos positivos, como a doença de Chagas, a quantidade de anticorpos que o organismo produz para combatê-la é muito baixa.

A ação do sensor desenvolvido pelo grupo de brasileiros é justamente detectar estes anticorpos específicos que agem no combate da infecção.

Biossensor nanotecnológico

O professor Valtencir Zucolotto, do Instituto de Física de São Carlos (IFSC) da USP, explica como o sensor funciona.

Segundo ele, ao colocar o circuito elétrico em contato com a amostra sanguínea, aplica-se um sinal elétrico sobre este eletrodo.

“Dependendo do sinal de resposta, ou seja, da corrente que se mede no eletrodo, podemos dizer se os antígenos imobilizados no eletrodo reagiram com anticorpos anti-Leishmania. Se reagiram, é porque tinha havia anticorpos na amostra, e se havia anticorpos significa que o paciente estava infectado”, explica.

A simplicidade deste funcionamento também é presente na produção do biossensor: são proteínas antigênicas da Leishmania amazonensis, incorporadas a nanoesferas que são imobilizadas sobre circuitos elétricos. “Com isso, o sistema está pronto para detectar anticorpos de material infectado – sangue, plasma, etc,” conta Zucolotto.

Com o novo sensor, o tempo estimado de diagnóstico da doença será de 10 a 20 minutos.

O custo também será drasticamente reduzido, já que os eletrodos descartáveis devem custar menos de um dólar, e o sistema de medida, que é reutilizável, deve custar algumas centenas de reais. Isso é barato, já que, segundo Zucolotto, os equipamentos convencionais custam cerca de R$ 20 mil.

Este trabalho é pioneiro no mundo e coroa os esforços de pesquisadores do Brasil na área de Nanomedicina. [Imagem: Perinoto et al./AC]

Nanomedicina

Ainda não há uma previsão exata de quando este método estará disponível para uso dos profissionais da saúde. Os testes foram realizados apenas em ratos, mas os pesquisadores já estão planejando os testes em humanos. “Já estamos começando os testes neste mês,” afirma Zucolotto.

Este trabalho é pioneiro no mundo e coroa os esforços de pesquisadores do Brasil na área de Nanomedicina.

Os sistemas nanoestruturados significam um grande avanço no diagnóstico das chamadas doenças negligenciadas, e podem ser adaptados para várias outras doenças, como a Doença de Chagas, que também pode ser fatal.

Estas adaptações já estão sendo testadas no Laboratório de Nanomedicina e Nanotoxicidade do IFSC. “Essa realização representa as vantagens de se usar a nanotecnologia em Medicina”, finaliza Zucolotto.

Doenças negligenciadas

As doenças negligenciadas são doenças tropicais infecciosas que assolam populações menos favorecidas na América Latina, na Ásia e na África.

Entre estas doenças, estão as conhecidas esquistossomose, elefantíase, hanseníase, leishmaniose e doença de Chagas. Segundo dados da Organização Mundial da Saúde (OMS), essas doenças, juntas, causam quase um milhão de óbitos por ano.

Sendo doenças que se alastram em áreas remotas, sabidamente as mais pobres do mundo, tanto medidas preventivas quanto diagnósticos e tratamentos não são difundidos com facilidade.

É importante, para estas áreas em desenvolvimento, que sejam disponibilizados métodos baratos, rápidos e fáceis de aplicar na detecção e no tratamento destas doenças.

Bibliografia:

Biosensors for Efficient Diagnosis of Leishmaniasis: Innovations in Bioanalytics for a Neglected Disease
Angelo C. Perinoto, Rafael M. Maki, Marcelle C. Colhone, Fabiana R. Santos, Vanessa Migliaccio, Katia R. Daghastanli, Rodrigo G. Stabeli, Pietro Ciancaglini, Fernando V. Paulovich, Maria C. F. de Oliveira, Osvaldo N. Oliveira Jr., Valtencir Zucolotto
Analytical Chemistry
November, 2010
Vol.: Article ASAP
DOI: 10.1021/ac101920t

 

Fonte: Inovação Tecnológica

Além do silício: diodo quântico pode criar nova eletrônica

Pesquisadores da Universidade do Estado de Oregon, nos Estados Unidos, construíram um novo componente eletrônico que vinha desafiando a ciência há quase 50anos.

Douglas Keszler e seus colegas construíram um diodo MIM (metal-isolante-metal), que poderá se tornar a base para uma nova abordagem na construção de circuitos eletrônicos.

“Diodos fabricados até agora com outras técnicas sempre tiveram um rendimento e um desempenho fracos,” explica Keszler. “Esta é uma forma básica de eliminar as atuais limitações de velocidade dos elétrons que têm que se mover através dos materiais.”

Diodo quântico

Os circuitos eletrônicos são feitos com materiais à base de silício, usando transistores que funcionam controlando o fluxo dos elétrons.

Apesar de rápidos e relativamente baratos, esses componentes eletrônicos são limitados pela velocidade com que os elétrons podem mover-se através do silício e de outros materiais que entram em sua composição

Em contrapartida, um diodo MIM pode ser usado para executar algumas das funções dos componentes atuais, mas de uma forma fundamentalmente diferente.

O novo componente se parece com um sanduíche, com uma camada de material isolante no meio de duas camadas de metal.

A grande vantagem é que os elétrons não têm que se mover através dos materiais – eles simplesmente tunelam através do isolante, aparecendo quase que instantaneamente do outro lado.

O tunelamento quântico é um efeito quântico que permite que um elétron – ou outra partícula – atravesse diretamente uma barreira. Isso é possível porque os elétrons apresentam comportamento tanto de partícula quanto de onda.

Metal amorfo

Os cientistas utilizaram um contato metálico amorfo para resolver os problemas que até hoje impediam a realização dos diodos MIM.

Até agora os cientistas vinham usando principalmente o alumínio, que produz uma superfície relativamente rugosa em nanoescala. A equipe de Keszler optou por uma liga metálica (ZrCuAlNi) que produz filmes finos extremamente lisos, que permite o controle muito mais preciso do fluxo de elétrons.

O material isolante é o tradicional óxido de silício (SiO2).

Segundo os pesquisadores, os diodos foram fabricados “a temperaturas relativamente baixas”, usando técnicas que podem ser ampliadas para uso em uma grande variedade de substratos e em pastilhas de grandes dimensões.

Além do silício

“Quando começou o desenvolvimento de materiais mais sofisticados para a fabricação de telas e monitores, [a indústria] sabia que um diodo MIM era tudo o que eles precisavam, mas ninguém havia conseguido fazê-lo funcionar,” diz Keszler.

“Agora nós podemos, e ele poderá ser usado com uma grande gama de metais baratos e largamente disponíveis, como cobre, níquel ou alumínio. Ele é também muito mais simples, mais barato e mais fácil de fabricar,” comemora o pesquisador, que já requereu uma patente para a fabricação do diodo MIM.

“Há muito tempo todo o mundo procura algo que nos possa levar além do silício. Esta poderá ser uma forma de imprimir componentes eletrônicos em escalas gigantescas, a um custo mais baixo do que é feito hoje. E quando esses produtos começarem a emergir, os ganhos na velocidade de operação dos circuitos será enorme,” antevê ele.

Bibliografia:

Advancing MIM Electronics: Amorphous Metal Electrodes
E. William Cowell III, Nasir Alimardani, Christopher C. Knutson, John F. Conley Jr., Douglas A. Keszler, Brady J. Gibbons, John F. Wager
Advanced Materials
Vol.: Early View
DOI: 10.1002/adma.201002678

 

Fonte: Inovação Tecnologica

Bactérias ganham lógica e são programadas como computadores

O objetivo não é criar “computadores de DNA” para substituir os computadores de silício, mas levar a precisão da computação para as interações biológicas. [Imagem: Analog VLSI/MIT]

Cientistas usaram a engenharia genética para criar linhagens da bactéria E. coli com circuitos moleculares que permitem que elas sejam programadas como se fossem pequenos computadores biológicos.

A técnica permite que as bactérias, interconectadas pelo que os cientistas chamam de “fios químicos”, sejam programadas para se comunicar e para realizar cálculos.

Portas lógicas

As bactérias receberam portas lógicas que funcionam de forma similar às encontradas nos computadores eletrônicos.

Uma porta lógica é um circuito elementar que recebe duas entradas e fornece um resultado que depende da combinação de valores daquelas duas entradas.

“Nós sempre pensamos na computação como o uso de correntes eletrônicas para fazer cálculos, mas qualquer substrato pode funcionar como um computador, incluindo engrenagens, tubulações de água e… células,” explica o Dr. Christopher Voigt, da Universidade da Califórnia, nos Estados Unidos.

“Aqui nós temos uma colônia de bactérias que está recebendo dois sinais químicos de seus vizinhos e agindo como as portas lógicas que formam a base da computação de silício,” complementa ele.

Biologia programável

O objetivo desse ramo da chamada biologia sintética não é criar “computadores de DNA” para substituir os computadores de silício, mas levar a precisão da computação para as interações biológicas.

“O objetivo de programar células não é fazê-las ultrapassar os computadores eletrônicos,” diz Voigt. “É o inverso, é sermos capaz de acessar tudo o que a biologia pode fazer de uma maneira confiável e programável.”

Isto permitirá que as células sejam programadas com funções específicas para uma variedade de objetivos, incluindo a agricultura e a produção de fármacos, materiais e produtos químicos industriais e biocombustíveis, entre outros – veja Bactérias viram minifábricas de vacinas e biocombustíveis.

Os circuitos biológicos capazes de executar operações lógicas foram criados usando genes, que a seguir foram implantados nas bactérias. [Imagem: Tamsir et al./Nature]

Circuitos lógicos biológicos

Os computadores trabalham executando operações lógicas sobre uma enxurrada de 0s e 1s, que é como os processadores entendem as palavras do nosso editor de textos, os números das nossas planilhas ou os dados de uma complicada simulação atmosférica para a previsão do tempo.

A equipe do Dr. Voigt construiu os circuitos biológicos capazes de executar essas mesmas operações lógicas usando genes. A seguir, esses circuitos foram inseridos em cepas da bactéria E. coli.

Em vez de ler 0s e 1s da memória, a porta “bio-lógica” controla a liberação e a detecção de um sinal químico, que permite que as portas sejam conectadas entre as diversas bactérias de forma muito similar à conexão das portas eletrônicas em uma placa de circuito impresso.

Bactérias programáveis

Os pesquisadores agora estão desenvolvendo os algoritmos que permitirão que os engenheiros genéticos programem as bactérias para que elas executem as funções que eles desejem.

Voigt afirma que, no futuro, o objetivo é ser capaz de programar as células usando uma linguagem formal semelhante às linguagens de programação atualmente usadas para escrever programas de computador.

O Dr. Voigt ganhou renome mundial no campo da biologia sintética em 2005, quando usou bactérias geneticamente modificadas para tirar fotografias em alta resolução.

Bibliografia:

Robust multicellular computing using genetically encoded NOR gates and chemical ‘wires’
Alvin Tamsir,, Jeffrey J. Tabor, Christopher A. Voigt
Nature
08 December 2010
Vol.: Published online
DOI: 10.1038/nature09565

 

Fonte: Inovação Tecnológica