Category: Ciência

A song of ice and science? [contém spoilers para os mais atrasados]

Para os fãs mais devotos de Game of Thrones, o término de uma temporada é, no mínimo, angustiante. Por isso, para tentar preencher o vazio deixado pela série, os fãs partem em busca de mais conteúdo relacionado com todo este fascinante mundo medieval, onde estações duram anos e, por vezes, se avistam dragões nos céus. Leem todas as teorias propostas para a próxima temporada; visualizam todos os bloopers existentes online e chegam até mesmo a reler os livros para não se esquecerem de nenhum pormenor relevante.

Contudo, a popularidade da série não se restringe apenas a uma pequena comunidade: a febre espalhou-se e alastrou-se para todos os cantos do mundo, tornando-se uma epidemia à escala global. Influenciou (e continua a influenciar!) a cultura pop, a educação, a moda, algumas estratégias de marketing… nem a ciência escapa à Garra Longa de Game of Thrones.

Um dos casos mais caricatos é o batismo de novas espécies animais com nomes inspirados neste mundo medieval. Um grupo de cientistas do Instituto da Ciência e Tecnologia de Okinawa (Japão) descobriu, em 2016, duas novas espécies de formigas, que apresentam espinhos que se assemelham aos dos míticos dragões da série. Pheidole viserion, assim batizada devido à tonalidade creme idêntica à do dragão Viserion e Pheidole drogon, de cor negra tal como Drogon. A juntar a este caso, em 2013 investigadores brasileiros nomearam uma lesma marinha de Tritonia khaleesi, que, alegadamente, é idêntica à mãe dos dragões por apresentar uma lista prateada ao longo do dorso, relembrando as tranças de Daenerys Targaryen. A lista continua, com mais 7 vespas intituladas com os nomes de casas respeitáveis de Westeros.

Também na área da matemática e computação houve influências, neste caso, por parte dos livros. Devido ao número elevado de personagens e ao enredo complexo, dois matemáticos de Macalester College (Minesota, EUA) tiveram uma ideia: criar uma network que liga personagens sempre que os seus nomes aparecem distanciados, no máximo, de 15 palavras um do outro. Desta forma, seria possível compreender a relevância de determinadas personagens e estimar quais as mais importantes na narrativa: sem surpresa, Tyrion Lannister e Jon Snow revelaram-se as mais importantes, seguidos por Sansa Stark e Daenerys Targaryen. Noutro estudo, na Alemanha, desenvolveu-se um algoritmo capaz de prever qual a próxima personagem a morrer. Atenção, Arya Stark é a potencial candidata.

Devido à elevada quantidade de sexo, violência e tensão ao longo dos episódios, foi estudada também a frequência cardíaca dos espetadores para tentar compreender quais as cenas que mais os estimulam. Através de uma aplicação do Apple Watch – Cardiogram – foi possível registar os batimentos cardíacos por minuto dos espetadores e concluir que cenas que envolvem diálogos, com tensão e drama, são muito mais emocionantes do que cenas de sexo, com zombies ou com dragões.

Nem as viagens no tempo por parte de Brandon Stark (ou melhor dizendo, pelo Three-Eyed Raven) são excluídas pela comunidade científica. Aliás, um físico teórico do Instituto de Tecnologia da Califórnia (EUA) tentou explicar como é possível que esta personagem consiga viajar no tempo e estar, simultaneamente, em dois locais distintos, em épocas também elas diferentes. Segundo o mesmo, Brandon age sobre um loop causal consistente, uma vez que atua no passado de forma coerente com os acontecimentos vindouros, não alterando o futuro, mas sim moldando o passado de forma a que o futuro aconteça.

Os exemplos são inúmeros. É espantoso como um mundo criado na mente de alguém possa estar a influenciar a sociedade, à escala mundial, não só numa determinada faixa etária, raça ou nação, mas ao longo de todo o espetro profissional, inspirando artistas, professores e cientistas a desenvolver projetos deveras fascinantes e com importante valor social.

Agora, é só esperar pela oitava temporada. Até lá.

Valar Morghulis.

O regresso das lâmpadas incandescentes

As antigas lâmpadas incandescentes, as primeiras a iluminar as casas em todo o mundo, podem vir a sofrer, após séculos inalteradas, uma modificação. Na última década têm tido tendência a, cada vez mais, desaparecer do mercado e serem substituídas pelas lâmpadas fluorescentes e de LED, devido ao seu problema de serem extremamente ineficientes, quando comparadas com as últimas. As lâmpadas tradicionais conseguem apenas eficiências na ordem dos 3%. O seu funcionamento resume-se ao aquecimento de um filamento de tungsténio, que, a uma certa temperatura, emite radiação. O inconveniente neste processo é que o filamento emite num espetro muito alargado de radiação quando comparado com o que conseguimos observar, sendo que, 95% dessa energia é desperdiçada. Maior parte do desperdício ocorre na gama dos infravermelhos, que é, geralmente, percecionado pelo elevado aquecimento do vidro que estas lâmpadas sofrem enquanto ligadas.

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Figura – Espetro de emissão da lâmpada e gama vísivel.
Uma equipa de investigadores do MIT – Massachusetts Institute of Technologies, abordou o tema de outra maneira que, possivelmente, irá fazer renascer as lâmpadas de filamento de tungsténio. Dado o problema de elevado espalhamento espetral da lâmpada, os cientistas decidiram fazer um tipo de reciclagem dessa mesma energia através de um tipo de cristal fotónico no invólucro que permitirá com que essa energia seja emitida novamente para o filamento e este, reabsorvendo-a, irá usá-la para emitir no comprimento de onda desejado. Os cristais fotónicos são estruturas que funcionam essencialmente como isoladores de radiação eletromagnética. Estas lâmpadas podem  teoricamente, até agora, chegar a eficiências luminosas de até 40%. Estas eficiências são obtidas como a relação entre os comprimentos de ondas que o aparelho emite e aqueles que nos são realmente úteis. Como comparação, as lâmpadas de LED atuais têm à volta de 15%. O primeiro ensaio da equipa, com o intuito de provar a teoria, chegou apenas perto dos 7%, mas todos estão confiantes de que nos próximos tempos haverá grandes melhorias e chegarão muito perto da eficiência teórica.

André Miguel Carvalho

Referências:
https://en.wikipedia.org/wiki/Photonic_crystal
http://news.mit.edu/2016/nanophotonic-incandescent-light-bulbs-0111
http://www.nature.com/nnano/journal/vaop/ncurrent/full/nnano.2015.309.html
http://electronicdesign.com/components/leds-line-replace-residential-incandescent-bulbs
GFDL 1.2, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=829146

Mega projeto de Energia Solar no Deserto do Saara

No Sul de Marrocos localiza-se a “porta do deserto” Saara, a cidade de Ouarzazate. O potencial desta cidade tem vindo a ser explorado nos últimos anos através da indústria do cinema, tendo servido de palco para grandes produções conhecidas mundialmente. Aproveitando a localização favorável e o facto de ser uma cidade versátil, está a ser projetado, para o local, o maior campo de Concentração Solar do Mundo, com o objetivo de fornecer eletricidade a 1.1 milhões de Marroquinos em 2018 (100% renovável).

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Este projeto (com um custo estimado em 8 bilhões de euros) é o início daquilo que tem vindo a ser um acumular de ambições para tornar o Deserto do Saara na maior potência mundial de Energia Solar. O projeto envolve a construção de quatro complexos de centrais solares interligados, o que ocupará um espaço correspondente ao da capital do país, Rabat. A primeira fase do projeto, uma central solar com 160MW de capacidade, denominada Noor 1, começou no passado mês de Novembro. É estimada uma produção total de 500MW, suficiente para alimentar um milhão de habitações. No melhor dos cenários, espera-se que alguma da energia produzida possa ser encaminhada para a Europa.

A tecnologia utilizada no projeto, Concentração Solar, tem custos de instalação bastante superiores quando comparados com os da Energia Solar Fotovoltaica. Por outro lado, permite armazenar energia, contrabalançando a desvantagem das energias renováveis dependerem de fontes intermitentes, o que permitirá fornecer energia limpa até durante a noite. De forma resumida, esta tecnologia consiste num conjunto de colectores solares parabólicos (um total de 500 mil, com 12 metros de altura) que atuam como espelhos, refletindo a radiação para tubos recetores posicionados ao longo da linha focal dos mesmos. Nestes tubos circula um fluído que é aquecido pelos raios solares até aproximadamente 450ºC (no caso de se tratar de sais fundidos). Este fluído permite a produção de vapor, uma vez num trocador de calor, e de seguida o vapor produzido é direcionado para uma turbina, onde é gerada a energia elétrica como em qualquer outra central.

Segundo o Banco Africano de Desenvolvimento, que financiou a primeira fase deste projeto, é esperada uma redução das emissões de dióxido de carbono em 250 toneladas por ano, num período de 25 anos. Segundo o Ministro do Ambiente de Marrocos, Hakima el-Haite, 94% da energia do país é proveniente de combustíveis fósseis e é importada, resultando num grande encargo para a economia do país. Este projeto, proveniente do Governo, visa expandir o fornecimento de energias renováveis pelo país, diminuindo desta forma a dependência de outras fontes prejudiciais para o ambiente.

A abertura das centrais Noor 2 e 3 é esperada para 2017. Estimativas apontam para um armazenamento de energia até oito horas, o que significa fornecimento de energia renovável noite e dia.

A demanda de energia global poderia ser satisfeita inteiramente recorrendo à energia solar proveniente do Deserto do Saara, o que torna este local bastante promissor. Apesar de atualmente não haver uma tecnologia global capaz de armazenar energia do dia para a noite, a possibilidade de alimentar energeticamente o planeta inteiro recorrendo apenas ao sol neste deserto é bastante atrativa. O problema é o facto do maior deserto do mundo ser partilhado por onze Nações Africanas, o que significa acordos políticos, conflitos de interesse e também as limitações tecnológicas. O desafio mantém-se, cabe aos Engenheiros futuros procurar soluções para aproveitar a maior quantidade de energia possível que o Sol nos dispõe.

Pele artificial com tacto e possível revestimento de próteses

No dia 15 de Outubro foi publicado na revista Science um artigo referente a uma pesquisa conduzida na Universidade de Stanford, California, que permitiu o desenvolvimento de sensores com potencial para devolver parte do tacto aos utilitários de próteses.

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O recurso a circuitos orgânicos flexíveis e a sensores de pressão permite reproduzir a geração de sinais sensoriais semelhantes aos da pele, os quais são transmitidos para as células cerebrais através de uma técnica de optogenética, baseada em conhecimentos de Óptica e de Genética. Os sensores piramidais de nanocarbono, eficazes na detecção e direccionamento de campos eléctricos de objectos próximos, são colocados sobre um circuito eletrónico impresso, que transforma a corrente variável numa série de impulsos. Recorre-se então a células previamente modificadas no sentido de as tornar sensíveis a determinadas frequências de luz, que “ligam” e “desligam” as células e que, consequentemente, controlam o funcionamento dos processos pelos quais as mesmas são responsáveis. Os investigadores conseguiram, por exemplo, converter a pressão estática que é exercida por um objeto sobre a pele, em sinais digitais comparáveis aos diferentes graus de resistência mecânica que a pele humana é capaz de detectar. Zhenan Bao, Engenheira Química da Universidade de Stanford e autora do artigo, afirma que “os sensores são muito finos, flexíveis, e também elásticos, pelo que uma pessoa poderia montar um sensor na pele e usá-lo para detectar sinais vitais como os batimentos cardíacos e a pressão arterial”.

Embora já fossem conhecidos alguns materiais bastante sensíveis, o sinal sensorial resultante não era interpretado pelas células nervosas. Assim, esta tecnologia, ainda em desenvolvimento, apresenta-se como uma ferramenta potencialmente viável na produção de pele artificial para cobertura de próteses, o que, a concretizar-se, resulta numa mais-valia para aqueles que vivem com um “membro fantasma”.

*Este texto não segue o novo acordo ortográfico.

Video e artigo da Universidade de Stanford a explicar estes sensores (em Inglês):

Fontes:

Drones ambulância ao salvamento!

Anualmente perecem, na Europa, cerca de um milhão de pessoas devido a paragem cardíaca, muitas das vezes consequência da demora da chegada de ajuda ao local.

Motivado por estes dados alarmantes, Alec Momont anunciou, a 26 de Outubro, a conclusão do seu projecto “drone-ambulância” equipado com desfibrilador, que permitirá um socorro à vitima num periodo mínimo de resposta.

Com a capacidade de viajar a cerca de 100Km/h consegue chegar ao local antes dos meios terrestres e prestar os cuidados de reanimação. Estima-se que, com a introdução destes drones, se consiga aumentar a percentagem de sobreviventes de 8% para 80%. Esta estimativa advém de, no caso de paragem cardíaca, a eficácia das reanimações realizadas nos primeiros dois minutos ser mais elevada (face a reanimações em tempos posteriores), sendo este tempo de resposta mais facilmente exequível com um drone.

No futuro visa-se implementar uma maior variedade de material médico, de forma a que se consiga dar resposta a outras situações de emergência, como, por exemplo, afogamentos, problemas respiratórios, etc.

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Impressões digitais revelam o consumo de cocaína

Investigadores britânicos da Universidade de Surrey desenvolveram um método rápido e não invasivo para detectar o consumo de cocaína. A metabolização desta droga conduz à formação de benzoilecgonina e a metilecgonina, substâncias que podem ser libertadas em pequenas quantidades no suor, o que permite a sua detecção nas impressões digitais. Durante a fase experimental, os investigadores recorreram a um espectrómetro de massa, que detecta substâncias a partir da medição da massa atómica e da análise da estrutura molecular. Num artigo publicado na Analyst, revista científica da British Royal Chemistry Society, os investigadores sugerem que o teste pode ser tão eficaz quanto um teste tradicional de análise ao sangue ou à urina, com a vantagem de que os elementos químicos desaparecem mais rapidamente do suor, pelo que um resultado positivo revela que o indivíduo analisado está sob o efeito de drogas no momento do teste. Para além disto, este método torna-se mais fidedigno por preservar a identidade dos suspeitos, ao contrário dos testes tradicionais. A controvérsia parece recair no facto de o equipamento necessário apresentar um tamanho semelhante ao de uma máquina de lavar roupa, e custar cerca de 1,9 milhões de libras esterlinas, o que equivale a 2,7 milhões de euros.

O método continua em investigação e poderão ser necessários alguns anos até que o mesmo seja entregue às autoridades. Melanie Bailey, co-autora da pesquisa e professora de Ciência Forense e Analítica da Universidade de Surrey, acredita no potencial do projecto, uma vez que existem produtos no mercado que poderão colmatar os problemas associados ao custo e dimensões, tornando o teste portável e exequível.

 

Inês Mataloto

*Este texto não segue o novo acordo ortográfico.

Google Street View – Um olhar português

A multimilionária Norte Americana Google tem agora vista em Coimbra. Muitos conhecem a aplicação Google Street View, uma das features do Google Maps, que permite um acesso rápido à imagem de uma determinada rua ou edifício. Coimbra é um dos milhões de pontos do globo que podemos observar nesta aplicação, mas não é essa a novidade. Uma equipa de investigadores da Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade de Coimbra (FCTUC), tem agora o financiamento da Google para o desenvolvimento de um novo modelo informático que criará uma nova geração de sistemas de reconstrução 3D de ambientes urbanos. 

O modelo da aplicação actual, que consiste na captura de imagens através do ponto de vista do veículo, apenas permite uma vista estática e em determinadas perspectivas, limitando um pouco a experiência do utilizador. O novo modelo permite uma navegação mais fluida na medida em que o utilizador pode circular livremente pelas ruas, explica a equipa.

A equipa constituída pelos investigadores portugueses Carolina Raposo, João Barreto e Gabriel Falcão, revela que embora este modelo se encontre ainda em fase de protótipo, esta desvantagem (imagens estáticas) poderá ser alterada: “O novo algoritmo tem por base a utilização de planos, não só para descrever a cena, mas também para calcular o movimento da câmara […] isto faz com que os modelos em 3D sejam gerados automaticamente e armazenados de forma muito compacta, permitindo a sua rápida transmissão”. 
 
A introdução de planos no mapeamento permitirá uma economia de imagens. “Isto acontece porque é frequente que o mesmo plano seja captado pelas câmaras em posições distantes, permitindo recuperar o movimento”, contrastando com o método actual, cujas imagens que utiliza são “adquiridas em posições fisicamente próximas e, consequentemente, necessitam de muito mais informação”. Desta maneira, não só se cria uma tecnologia revolucionária para a reconstrução da imagem, como se consegue gerar dados de uma forma automática e mais eficiente. 
 
A tecnologia a ser desenvolvida por esta equipa de portugueses, que recebeu um Faculty Research Award por parte da Google, visa que num futuro próximo esta tecnologia seja incorporada no Street View para criar uma experiência imersiva que permita ao utilizador visitar as cidades que sempre quis conhecer de uma maneira rápida, fluida e gratuita.

No princípio existia a igualdade de géneros

No passado dia 15 de Maio foi publicado, na prestigiada revista Science, um artigo que argumenta a favor da existência, e das vantagens, da igualdade de géneros no seio das sociedades pré-históricas de caçadores-colectores. Os autores do artigo, antropólogos da UCL (University College of London), advogam que tal igualdade constituiu um traço evolutivo que nos permitiu beneficiar enquanto espécie, sendo algo que nos distinguiu de, por exemplo, chimpanzés ou bonobos.

O estudo parte de duas evidências aparentemente contraditórias: por um lado, existem dados que atestam que os indivíduos de tribos pré-históricas mostram preferência em coabitar com parentes (irmãos, irmãs, pais, descendentes); por outro lado, é sabido que as comunidades eram compostas por muitos indivíduos não relacionados geneticamente. Como o explicar?

Os autores produziram um pequeno modelo computacional para simular a formação de comunidades. A sua construção é simples e os resultados são reveladores. Suponhamos, por exemplo, que uma comunidade tem início num casal. A cada passo da simulação é aceite um novo indivíduo na nova comunidade. Esse elemento é “convocado” por um adulto já pertencente à comunidade (provavelmente, será um parente seu). A simulação prossegue, sendo sucessivamente adicionados indivíduos novos, até que a comunidade tenha um tamanho próximo do verificado empiricamente (rondando os 20 elementos). Deste ponto de partida podem ser testados dois cenários: no primeiro, num quadro em que a igualdade de género é inexistente e a sociedade se diz patriarcal, a decisão de quem adicionar à comunidade cabe a um homem. No segundo cenário, homens e mulheres terão igual poder para convocar um novo indivíduo.

No primeiro cenário, a comunidade terá no seu núcleo os homens e respectivos parentes. Será uma comunidade em que, escolhendo dois indivíduos aleatórios, a probabilidade de esses estarem ligados por laços familiares é grande. No segundo cenário é credível que os indivíduos chamados pela mulher e pelo homem pertençam a linhagens distintas, não sendo parentes próximos. Neste último caso, o modelo permite conciliar três aspectos fundamentais verificados nas sociedades de caçadores-recolectores: 1) os indivíduos procuram conviver com parentes; 2) a probabilidade de escolher, de entre os membros de uma comunidade, um par de indivíduos não relacionados por laços familiares é grande; 3) as famílias dispersam-se por diferentes comunidades, o que facilita a mobilidade de indivíduos entre essas mesmas comunidades, sendo um aspecto especialmente vantajoso para contornar a escassez sazonal de recursos.

Não obstante a simplicidade do modelo, os resultados obtidos coincidem com a composição das comunidades de tribos de caçadores-recolectores que ainda existem (os Palanan Agta das Filipinas e os Mbendjele do Congo). Os autores apontam a igualdade de género como sendo fundamental na distinta capacidade que os humanos apresentam para cooperar com indivíduos, mesmo que estranhos. Num registo mais descontraído, o estudo confirma-nos que a imagem do homem das cavernas que arrasta a sua mulher pelos cabelos não é mais que uma construção bem moderna. Se assim tivesse ocorrido, talvez, hoje em dia, não fossemos fundamentalmente diferentes de chimpanzés ou bonobos.

Fernando Pedro

*Este texto não segue o novo acordo ortográfico

Referências:

Dyble, M., et al. “Sex equality can explain the unique social structure of hunter-gatherer bands.” Science 348.6236 (2015): 796-798.

 

 

Mariano Gago: o Ministro do Laboratório

Conhecido pelo desenvolvimento que deu à ciência em Portugal, Mariano Gago faleceu no passado dia 17 de Abril de 2015. Começou a sua carreira como Engenheiro e terminou-a não só como ministro, mas como inspiração para muitos portugueses.

Teve como formação base Engenharia Eletrotécnica no Instituto Superior Técnico. Doutorou-se posteriormente em Física, em Paris, tendo trabalhado como investigador durante os primeiros anos da sua carreira. Esteve no Laboratório Europeu de Física de Partículas (CERN) na Suíça.

Volta para Portugal depois da queda do Estado Novo, e assim da PIDE, começando a organizar as Jornadas Nacionais de Investigação Científica e Tecnológica, em função do seu cargo na Junta de Investigação Científica e Tecnológica (JNICT), que viria depois a ser a Fundação para a Ciência e a Tecnologia (FCT). Esta é a principal entidade de financiamento público de projetos científicos no país.

As jornadas fomentavam a reunião da comunidade científica nacional, permitindo a troca de ideias, desenvolvimento e discussão do estado da ciência no país. Estas contribuíram não só para o desenvolvimento da ciência per si, mas também para que esta passasse a fazer parte da agenda politica.

Após abandonar a presidência da JNICT, escreveu o livro ‘’Manifesto para a Ciência em Portugal’’, sendo este algo semelhante a um programa de governo para a ciência, voltando depois à Suíça.

Volta a Portugal como ministro da Ciência e Tecnologia, em 1995, contribuindo, por exemplo, para a criação da Ciência Viva-Agência Nacional para a Cultura Científica e Tecnológica, que tem hoje um vasto número de centros espalhados por todo o país, incluindo o Pavilhão do Conhecimento. Nestes centros são realizados todos os meses atividades que visam aproximar os portugueses, especialmente as crianças, da ciência, e mostrar o que de melhor é feito no país nesta área.

Tomou ainda medidas mais controversas no Ensino Superior como os cortes orçamentais aplicados e a criação do Regime Jurídico para as instituições deste nível de ensino, levando à reorganização das mesmas.

“Sem pensamento, sem diálogo estruturado sobre o porquê das coisas, sem controvérsia, sem enigma, sem verdadeira experimentação, não há ciência nem educação científica.” foram estas as palavras do Professor José Mariano Gago na abertura do primeiro Fórum Ciência Viva, em 1997.

Um teclado que reconhece o dono

Foi desenvolvido por Zhong Lin Wang e Jun Chen, no Georgia Institute of Technology, um teclado de computador que identifica o seu dono. Bloqueia o acesso a qualquer outra pessoa, mesmo que esta tenha acesso à sua password.

A melhor parte é que o teclado é completamente sustentável! A sua alimentação energética é feita somente pela utilização deste. Como os nossos dedos possuem cargas electroestáticas, normalmente com uma polarização menos negativa que o ambiente em volta, isto permite um intercambio de cargas, que torna exequível este modelo. O seu revestimento também repele sujidade.

O teclado tem a particularidade de identificar o utilizador, pois os impulsos produzidos por cada pessoa a escrever, serão sempre diferentes, tanto relativamente à força com que as teclas são premidas, como pela velocidade a que cada um as prime. As nano-partículas que revestem as teclas têm a particularidade de repelirem sujidade, óleos e água, tal e qual como uma flôr de lótus.
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