Manto da invisibilidade contra terremotos

Cientistas ingleses e franceses querem usar os metamateriais desenvolvidos nas pesquisas sobre invisibilidade para criar escudos capazes de tornar casas, prédios e outras estruturas civis imunes a terremotos.

Ondas superficiais

Quando ocorre um terremoto, são gerados dois tipos de ondas sísmicas: as ondas de corpo ou volume, que viajam no interior da Terra, sob a superfície; e as ondas superficiais.

Segundo os pesquisadores, os metamateriais são capazes de proteger as construções das ondas de choque superficiais, que são justamente as mais perigosas e que causam maiores danos.

A tecnologia, que ainda está na fase inicial de testes, usa anéis concêntricos de plástico, que serão colocados na superfície da Terra nas proximidades das construções a serem protegidas. Esses metamateriais são capazes de assimilar e desviar as ondas superficiais, que passariam ao largo das construções.

Controlando a dureza e a elasticidade dos anéis, as ondas passariam suavemente através do escudo protetor, sendo comprimidas em pequenas flutuações de pressão e densidade. O caminho das ondas sísmicas pode ser dirigido para formar um arco que as levariam para fora do local a ser protegido.

Escudo antiterremoto

Segundo os pesquisadores, para proteger um edifício, os anéis deverão ser instalados em suas fundações.

"Nós seremos capazes de ajustar o escudo antiterremoto para as diferentes frequências das ondas sísmicas, o que significa que nós poderemos desviar ondas de várias frequências. Para cada pequena faixa de frequência, haverá um par de anéis que farão a maior parte do trabalho e que se moverão, curvando-se para baixo e para cima, quando forem atingidos por uma onda na sua frequência," explica o matemático Sebastien Guenneau, da Universidade de Liverpool, na Inglaterra, que desenvolveu a ideia em conjunto com seus colegas Stefan Enoch e Mohamed Farhat, do Instituto Fresnel, na França.

O escudo antiterremoto não reflete as ondas. Depois de virar no interior do escudo, as ondas retornam ao seu tamanho original e saem do dispositivo. "Neste estágio, nós podemos apenas transferir o risco de uma área para outra, em vez de eliminá-lo completamente," diz Guenneau.

Os pesquisadores já começaram os testes do seu escudo antiterremotos em pequena escala, usando ondas geradas artificialmente.

Interações entre humanos e andróides

As relações humanas estão longe de serem perfeitas. Então, o que se pode esperar quando um terceiro elemento for adicionado à equação? Mais especificamente, uma versão metálica de nós mesmos?

Em um artigo publicado na revista científica Perspectives on Psychological Science, o psicólogo Neal J. Roese juntou-se ao cientista da computação Eyal Amir para tentar prever como serão as interações humano-androides daqui a 50 anos.

Os androides do futuro

Baseando-se no conhecimento das tecnologias atuais, os cientistas preveem que, dentro de 50 anos, os androides serão capazes de se expressar com vozes parecidas com as de um ser humano, identificar com precisão as palavras faladas, responder questões escritas, andar e correr com um movimento similar ao humano, mostrar expressões faciais realísticas e detectar as emoções das pessoas por meio de processamento visual.

Entretanto, mesmo com todos esses avanços, serão necessários bem mais do que 50 anos para que possamos ver androides com aspecto orgânico e agindo como humanos, como se vê nos filmes de ficção científica.

Por volta de 2060, os cientistas preveem que os androides continuarão incapazes de detectar vários aspectos da linguagem natural e de chegar a conclusões partindo de inputs visuais. Em resumo, os androides daqui a 50 anos serão capazes de ver, mas não de entender.

Uso de androides nas fábricas

O maior desafio para a inteligência artificial está na programação da chamada Teoria da Mente, a capacidade humana de processar a fala, as ações, as motivações e o estado emocional dos outros, sem esforço consciente.

Roese e Amir preveem que, em 2060, os androides serão usados para tarefas subalternas, como coletores de taxas e vendas de bilhetes, onde a presença de um não-humano é algo prático e não-ameaçador. Eles acreditam também que haverá uma mudança rumo ao uso de trabalhadores androides, similar ao que aconteceu com o uso de máquinas nas fábricas.

Interação entre humanos e androides

Os desafios psicológicos das interações humano-androides envolvem a ausência, nos androides, de funções humanas básicas, como a linguagem corporal, o contato olhos-nos-olhos e a coordenação do espaço pessoal, que poderão potencialmente deixar as pessoas constrangidas ao interagir com eles.

Os cientistas não veem, com base na tecnologia atual, perspectivas de que essas deficiências venham a ser sanadas nos próximos 50 anos.

Preconceitos contra os não-humanos

Mas será que as pessoas se sentirão mais ou menos confortáveis ao interagir com androides com uma aparência que permita que eles sejam confundidos com os humanos? Será que surgirão estereótipos e preconceitos contra os não-humanos?

A incapacidade de distinguir entre o que é humano e o que não é poderá causar confusão e medo no público, mesmo que estejamos criando os androides em nosso próprio benefício.

Roese e Amir concluem que os impactos psicológicos da interação humano-androide devem começar a ser considerados já, de forma a dirigir e moldar os esforços de desenvolvimento tecnológico para a construção futura de androides.

Um robô que sorri ao olhar-se no espelho!

Um Einstein robótico hiper-realista, aprimorado na Universidade da Califórnia, nos Estados Unidos, desenvolveu a capacidade de fazer expressões faciais, inclusive sorrir de maneira quase natural.

Seus criadores utilizaram uma técnica de inteligência artificial chamada "aprendizado autodirigido," por meio da qual o robô olha para ele próprio em um espelho, analisando suas próprias expressões faciais com a ajuda de um software de detecção de expressões.

Reconhecimento de expressões faciais

O programa, chamado CERT - Computer Expression Recognition Toolbox, ferramenta computadorizada de reconhecimento de expressões - fornece os dados necessários para que os algoritmos de aprendizado façam as conexões entre os motores que acionam os "músculos" do robô e os mapas que representam as expressões faciais.

Já existem inúmeros robôs capazes de demonstrarem expressões faciais, mas virtualmente todos eles baseiam-se em um conjunto fixo de regras para demonstrar emoções definidas, como alegria, tristeza ou decepção. Essas expressões são programadas uma a uma e o robô só faz repeti-las a um comando.

A inovação do robô-Einstein é que o processo de aprendizado das expressões foi automatizado, tornando o robô capaz de infinitas variações nas expressões, alternando, por exemplo, de alegre a zangado, ou de "satisfeito" a "muito feliz."

Psicologia desenvolvimental

A pesquisa baseou-se em teorias do aprendizado de máquina e da psicologia desenvolvimental. Os psicólogos dessa linha teorizam que as crianças aprendem a controlar seus corpos por meio de movimentos exploratórios sistemáticos, por exemplo balbuciando para aprender a falar.

"Nós aplicamos a mesma ideia para o problema de um robô aprendendo a fazer expressões faciais realísticas," conta o professor Javier Movellan, coordenador da pesquisa. O robô com cara de Einstein, utilizado na pesquisa, é disponível comercialmente, mas não vem com as habilidades fornecidas pelo sistema de inteligência artificial agora desenvolvido.

Expressões de máquina

Embora os primeiros resultados sejam promissores, os pesquisadores verificaram que o robô também "aprende" algumas expressões estranhas, que não são usadas pelos humanos. Uma possível explicação para isso é que o modelo usado para descrever a associação entre os atuadores e a pele do robô ainda é muito simples.

O próximo passo da pesquisa será justamente desenvolver um modelo mais completo da geração das expressões faciais. Os pesquisadores perceberam também que a teoria da repetição dos movimentos parece não ser eficiente o bastante. Com isto, a pesquisa poderá ajudar a lançar novas luzes sobre a própria psicologia na qual o estudo inicialmente se baseou.

Árvore artificial contra o aquecimento global, conheça!

Um grupo de cientistas da Universidade de Colúmbia, nos Estados Unidos, anunciou ter criado árvores artificiais que podem ajudar no combate ao aquecimento global, capazes de absorver CO2 da atmosfera quase mil vezes mais rapidamente do que árvores de verdade.

A estrutura tem galhos semelhantes aos de pinheiros, mas não precisa de sol nem água para funcionar. O segredo está nas folhas, feitas de um material plástico capaz de absorver dióxido de carbono, um dos principais gases responsáveis pelo efeito estufa.

"Da mesma forma que o faz uma árvore natural, a medida que o ar flui pelas folhas, estas folhas absorvem o CO2 e o mantêm preso", explicou o cientista Klaus Lackner, geofísico do Centro de Engenharia da Terra da Universidade de Colúmbia, em Nova Iorque.

No entanto, enquanto árvores e outras plantas armazenam o gás em seus tecidos, a árvore artificial guarda o CO2 em um filtro, que comprime o gás e o transforma em líquido. Desta forma, o CO2 poderia ser enterrado e armazenado permanentemente debaixo da terra.

Árvores artificiais

Embora alguns ambientalistas critiquem os métodos de enterrar dióxido de carbono, Lackner afirma que o uso de suas árvores daria ao mundo tempo para encontrar alternativas melhores, como, por exemplo, o desenvolvimento de energias "limpas", que não produzem gases. O grupo de pesquisadores americanos criou um protótipo pequeno, mas afirma ser possível produzir um modelo maior.

"O que vejo a curto prazo é um aparelho do tamanho de um caminhão no qual se podem instalar as folhas numa caixa parecida com o filtro de uma caldeira. Cada máquina teria 30 filtros que juntos mediriam 2,5 m de altura e um metro de largura", disse Lackner. Esta torre de atuaria como um centro de captação ao ar livre, enquanto o CO2 capturado ficaria armazenado em outra torre.

De acordo com Klaus Lackner, cada uma dessas árvores artificiais poderia absorver uma tonelada de dióxido de carbono por dia, tirando da atmosfera CO2 equivalente ao produzido por 20 carros. Isso significa que, para que a tecnologia tivesse algum impacto sobre o clima no planeta, seriam necessários milhões de unidades delas. No entanto, a tecnologia não é barata. Calcula-se que cada uma dessas máquinas custaria cerca de US$30 mil (quase R$ 60 mil).

Esquecendo as florestas de verdade

Mesmo assim, Lackner acredita ter em suas mãos uma tecnologia economicamente viável. "O mundo produz cerca de 70 milhões de carros por ano, quer dizer, a produção de unidades neste patamar é certamente possível e também existe espaço suficiente no mundo para instalar as máquinas", disse.

O pesquisador calcula que, se fossem instalados dez milhões de "árvores artificiais" no mundo, cerca de 3,6 gigatoneladas de CO2 seriam retiradas do ar todo ano. Atualmente, o mundo produz 30 gigatoneladas de CO2 por ano. Por isso, Lackner defende a sua invenção como parte de uma estratégia global, de forma a criar uma sociedade que seja neutra na produção e absorção de carbono.

Conheça o rato robô

Pesquisadores ingleses construíram um rato robótico capaz de se movimentar e identificar objetos usando seus bigodes, como os ratos de verdade. Enquanto no homem o sentido do tato está concentrado sobretudo nos dedos, nos ratos o tato está virtualmente todo concentrado nos bigodes.

Onde a visão não alcança

Os animais noturnos e aqueles que habitam lugares com pouca luminosidade tendem a usar mais o tato do que a visão para se locomover, encontrar comida e evitar predadores. Os ratos fazem isso usando seus bigodes. Eles são capazes de determinar a posição, o formato e a textura dos objetos fazendo movimentos rápidos, ritmados e precisos com os bigodes.

Os robôs são normalmente projetados para usar um sistema de visão artificial para identificar objetos. Mas robôs que se baseiem unicamente em uma tecnologia de toque poderão ser utilizados em locais escuros ou tomados por fumaça, por exemplo, onde a visão não funciona.

Robôs biomiméticos

"Nosso projeto alcançou um marco importante no desenvolvimento de sensores táteis para máquinas inteligentes. Embora os sensores de toque já sejam empregados em robôs, o uso do toque como principal meio de guiar um robô não tinha apresentado progressos. Ao desenvolver esses robôs biomiméticos, nós não estamos apenas projetando novos dispositivos sensoriais por toque, mas também dando uma contribuição real para o entendimento da biologia do sentido do tato," disse o professor Tony Prescott, um dos membros da equipe multi-institucional.

O próprio professor Prescott é psicólogo e está mais interessado no funcionamento do cérebro humano do que nos próprios robôs. Ele e seus colegas querem entender como o cérebro controla o movimento dos sistemas sensórios e como processa os sinais que recebe desses sistemas.

Cognição, emoção e autonomia - de robôs

O robô-rato, batizado de SCRATCHbot, é parte de um projeto de pesquisas chamado ICEA (Integrating Cognition, Emotion and Autonomy)), cujo principal objetivo é desenvolver sistemas de inteligência artificial biologicamente inspirados.

A tecnologia que movimenta o robô-rato tem potencial para utilização em várias aplicações, incluindo o uso de robôs em áreas subterrâneas, no fundo do mar ou em condições de grandes concentrações de poeira e fumaça, onde a visão fica muito comprometida.

Os sensores e os sistemas de inteligência artificial oriundos da pesquisa também poderão ser utilizados para inspeção tátil na indústria ou em robôs de limpeza, detectando o tipo de piso e otimizando o trabalho de aspiradores automatizados e robôs de limpeza.

Em breve você vai conversar com humanos virtuais

Alguma vez você quis estar em dois lugares ao mesmo tempo? Talvez você tenha desejado criar uma cópia de si mesmo que pudesse se sentar numa mesa de reuniões, liberando-o para lidar com coisas mais importantes. Graças a um novo projeto de pesquisa, chamado LifeLike, esta fantasia pode estar um pouco mais próxima da realidade.

O objetivo do Projeto LifeLike é criar visualizações de pessoas, ou avatares, que sejam tão realísticas quanto possível. Embora os resultados atuais estejam longe de serem replicações realísticas de uma pessoa específica, o trabalho tem feito esse campo de pesquisas avançar, revelando uma multiplicidade de aplicações possíveis para um futuro não tão distante.

Visual realístico

A equipe do Laboratório de Visualização Eletrônica (EVL) da Universidade de Illinois, liderado por Jason Leigh, está encarregada dos aspectos visuais do avatar. Olhando de relance, esta parece ser uma tarefa corriqueira - qualquer um que já tenha jogado um videogame que mostra personagens de filmes ou atletas profissionais está acostumado com imagens geradas por computador que se parecem com pessoas reais.

Mas, segundo Leigh, é preciso bem mais do que uma boa renderização visual para fazer um avatar se parecer de fato com um ser humano. "O realismo visual é difícil de atingir. Pesquisas mostram que mais de 70% da comunicação é não-verbal, diz ele, sendo dependente de gestos sutis, variações na voz da pessoa e outras variáveis.

Para capturar corretamente esses aspectos não-verbais, a equipe de Leigh tem que fazer medições 3-D precisas da pessoa que o Projeto LifeLike deseja reproduzir, capturando a forma como sua face se move e outras linguagens corporais, para que o programa possa mais tarde replicar com precisão esses detalhes.

Aprendizado artificial

A equipe do Laboratório de Sistemas Inteligentes, da Universidade Central da Flórida, coordenada por Avelino Gonzalez, está se concentrando em dotar os avatares de inteligência artificial. Isto inclui tecnologias que permitam aos computadores reconhecer e entender corretamente a linguagem natural em tempo real, assim como uma atualização e um refinamento do conhecimento do avatar, um processo que permite que o computador aprenda a informação e os dados que ele recebe e os aplique de forma independente.

O objetivo final, diz Gonzalez, é que a pessoa que estiver conversando com o avatar tenha o mesmo nível de conforto e interação que teria se estivesse falando com uma pessoa real. Gonzalez afirma que os objetivos do Projeto LifeLike são fundamentais para o campo da inteligência artificial.

"Nós temos aplicado a inteligência artificial de muitas formas, mas se você deseja realmente implementá-la, a única forma de fazer isto é por meio de algum tipo de personificação de um humano, ou seja, um avatar," diz ele.

Demonstração convincente

A equipe do Projeto LifeLike demonstrou a tecnologia no mês passado na sede da Fundação Nacional de Ciências (NSF) dos Estados Unidos. A equipe capturou informações visuais e o movimento de um funcionário da NSF e deu ao avatar informações sobre um processo que seria encaminhado à entidade.

Outras pessoas foram capazes de se sentar e falar com o avatar, que conversou e respondeu perguntas sobre o processo. Colegas do funcionário foram capazes de reconhecer imediatamente quem o avatar representava e comentaram que ele capturou alguns do maneirismos daquela pessoa.

Ilusões mais agradáveis

Gonzalez e Leigh acreditam que esta não é a única aplicação possível desse campo de pesquisas. No futuro, acreditam eles, poderá ser possível que as crianças na escola interajam com avatares de figuras históricas, ou que candidatos a emprego treinem táticas para uma entrevista com um avatar.

Embora a tecnologia ainda não esteja pronta para uso diário, os dois pesquisadores concordam que, nas próximas décadas, muitas das pessoas com que iremos interagir não serão de fato pessoas. E, certamente, mais agradáveis do que as não-pessoas com quem já falamos diariamente nos atendimentos automatizados dos bancos e das empresas.