Esta luz...

Luz pode levar 100 vezes mais informações nas fibras ópticas

Redação do Site Inovação Tecnológica -  21/06/2016

 Exemplos dos padrões gerados no feixe de luz - são 100 ao todo, codificados usando hologramas traçados em um cristal líquido (esquerda). [Imagem: Abderrahmen Trichili et al. - 10.1038/srep27674]

Padrões de informações

Pesquisadores conseguiram embutir exatos 100 padrões diferentes em um feixe de luz do tipo usado em comunicações ópticas, o que significa que a largura de banda das redes de fibras ópticas atuais pode ser multiplicada por 100 vezes sem nenhuma modificação nas redes.

Os experimentos pioneiros foram feitos pelo estudante Abderrahmen Trichili, da Tunísia, enquanto participava de um curso na Universidade de Wits, na África do Sul.

Os sistemas de comunicações por fibras ópticas codificam os dados na luz modulando a amplitude, fase, polarização, cor e frequência da luz usada para a transmissão. Apesar de todas essas possibilidades, o crescimento da demanda tem colocado cada vez mais próximo o atingimento do limite das redes atuais.

Mas a luz também tem um "padrão" - a distribuição da intensidade da luz, ou seja, como ela aparece ao incidir sobre uma tela ou ser captada pelo sensor de uma câmera.

Como esses padrões são únicos, eles podem ser usados para codificar informações. Assim, o padrão 1 pode levar informações do canal 1, o padrão 2 leva as informações do canal 2 e assim por diante. O que isso significa é que a largura de banda pode ser multiplicada pelo exato número de padrões de luz que for possível usar.

 Imagem de um cubo mágico, conforme ela foi transmitida e recebida. [Imagem: Wits University]

Hologramas digitais

Mesmo os mais modernos sistemas de comunicações ópticas usam apenas um padrão, sobretudo pelas dificuldades técnicas de como codificar as informações nesses padrões de luz e como obter as informações de volta no destino.

Abderrahmen Trichili resolveu o desafio usando hologramas digitais traçados em uma pequena tela de cristal líquido, que permitiu obter um holograma codificado com mais de 100 padrões em várias cores - são 100 hologramas individuais combinados em um holograma definitivo, pronto para transmissão e facilmente decodificado no destino.

Outro feito significativo foi ajustar cada holograma individual para corrigir as aberrações ópticas devido à diferença de cor, ao desalinhamento angular e todas as demais variáveis envolvidas. O experimento apresentou uma pequena taxa de erro, que a equipe espera superar com aprimoramentos no aparato utilizado.

A próxima etapa será levar o aparato para fora do laboratório e demonstrar que a tecnologia funciona em condições reais de aplicação.

Bibliografia:

Optical communication beyond orbital angular momentum
Abderrahmen Trichili, Carmelo Rosales-Guzmán, Angela Dudley, Bienvenu Ndagano, Amine Ben Salem, Mourad Zghal, Andrew Forbes
Nature Scientific Reports
Vol.: 6, Article number: 27674
DOI: 10.1038/srep27674

Revolução!

Celular transforma força da mão em comandos

Redação do Site Inovação Tecnológica -  31/05/2016

 O celular sensível à pressão consegue detectar forças exercidas sobre a tela ou no corpo inteiro do aparelho. [Imagem: Kelly O'Sullivan]

Celular sensível à pressão

Que tal fazer uma ligação de emergência - para o SAMU ou para a Polícia, por exemplo - simplesmente apertando seu smartphone em um determinado padrão na palma da mão?

Pode-se também pode treiná-lo para reconhecer padrões diferentes, para desligar a música, virar uma página na tela ou qualquer outra função.

A boa notícia é que você não precisará comprar um celular novo para isso.

"Eu acredito que estamos oferecendo uma interface natural, como girar um botão. É um passo à frente em relação à interface básica sensível ao toque e pode complementar outros canais de comunicação gestual e por voz," disse Yu-Chih Tung, da Universidade de Michigan, nos EUA.

"Você não precisa de uma tela especial ou sensores embutidos para fazer isso. Agora essa funcionalidade pode ser obtida em qualquer telefone," acrescentou o professor Kang Shin. "Nós ampliamos a interface do usuário sem exigir quaisquer sensores embutidos especiais. O ForcePhone aumenta o vocabulário entre o telefone e o usuário."

Como funciona

O ForcePhone tira proveito de duas peças básicas de qualquer celular: o microfone e o alto-falante.

O programa faz o alto-falante emitir um tom inaudível com uma frequência na faixa dos 18 kHz. Essa frequência está fora do alcance do ouvido humano, mas o microfone do telefone consegue captar a vibração.

Quando o usuário pressiona a tela ou aperta o corpo inteiro do celular, a força aplicada pela mão muda o tom, e o microfone consegue detectar variações ínfimas dessa mudança. O programa então traduz qualquer alteração de tom em comandos.

Tung e Shin ainda não decidiram como vão disponibilizar seu programa.

Sem motorista e aprendendo

Veículos sem motorista vão evoluir com software livre

Redação do Site Inovação Tecnológica -  27/05/2016

 Dez equipes de toda a Europa farão demonstrações com carros e caminhões inteligentes, capazes de se comunicar entre si e com a estrada, e trafegar sem motoristas. [Imagem: Divulgação]

Veículos autônomos

Neste fim de semana - dias 28 e 29 de Maio - uma competição promete colocar na estrada os mais avançados conceitos de carros e caminhões autônomos - sem motorista - produzidos por universidades e fabricantes da Europa.

O Grande Desafio de Condução Cooperativa (GCDC, na sigla em inglês) é um misto de demonstração e competição das tecnologias de autocondução, comunicações veículo a veículo e comunicação veículo a infraestrutura.

Dez equipes demonstrarão seus últimos avanços e competirão entre si em um campus automotivo localizado na rodovia A270, entre as cidades holandesas de Helmond e Eindhoven.

A grande expectativa é a primeira avaliação pública de uma nova abordagem de software livre, com código-fonte aberto, que visa substituir o enfoque tradicional de desenvolvimento dos programas de controle dos carros por uma abordagem evolucionária, que imita o comportamento dos animais.

Carros que aprendem e evoluem

O pesquisador Ola Benderius, da Universidade Chalmers, na Suécia, explica que o método tradicional - e largamente dominante - de desenvolver veículos é avançar constantemente a partir dos modelos anteriores, gradualmente adicionando novas funções. Mas este método pode não funcionar para o desenvolvimento dos veículos autônomos e mais inteligentes do futuro.

"Tradicionalmente, o objetivo tem sido tentar separar e diferenciar todos os problemas concebíveis e enfrentá-los usando funções dedicadas, o que significa que o sistema deve abranger um grande número de cenários. Você pode cobrir um grande número de casos diferentes, mas, mais cedo ou mais tarde o inesperado ocorre, e é aí que um acidente poderia acontecer," explica Benderius.

A equipe da universidade vai competir com um caminhão, que já incorpora um tipo completamente novo de abordar o problema da autocondução: o veículo aprende de forma parecida com um organismo biológico, por passos evolutivos, em vez de depender de novas atualizações de software para contemplar cada "inesperado" que ocorrer.

"Os sistemas biológicos são os melhores sistemas autônomos que conhecemos. Um sistema biológico absorve informações de seu ambiente através dos seus sentidos e reage de forma direta e com segurança, como um antílope correndo dentro de seu rebanho, ou um falcão atacando a presa no chão. Antes de os seres humanos caminharem sobre a terra a natureza já tinha uma solução, então vamos aprender com isso," diz Benderius.

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A competição será em um campus voltado exclusivamente para o desenvolvimento de novas tecnologias automotivas. [Imagem: Divulgação]

Sentidos digitais

Todas as informações que o caminhão compila a partir de seus sensores e câmeras são convertidas para um formato que se assemelha à maneira pela qual os seres humanos e os animais interpretam o mundo através de seus sentidos. Isso permite que o veículo se adapte a situações inesperadas e não previstas quando seu programa foi desenvolvido.

Em vez de apenas um grande programa com funções dedicadas para todas as situações concebíveis, a equipe está trabalhando em blocos comportamentais pequenos e gerais que visam tornar o veículo capaz de reagir a vários "estímulos".

O caminhão da equipe, por exemplo, está programado para manter constantemente todos os estímulos dentro de níveis razoáveis, e ele vai continuamente aprender a fazer isso de forma tão eficiente quanto possível. Isso torna a estrutura de inteligência artificial extremamente flexível e eficaz em administrar perigos súbitos e novos.

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OpenDLV

O programa usado pela equipe, chamado OpenDLV (sigla para DriverLess Vehicle, veículos sem condutor), está sendo desenvolvido como software livre, com o código-fonte aberto e disponível gratuitamente na internet.

Com isso, Benderius e seu grupo esperam que outros pesquisadores de todo o mundo possam participar do projeto, ajudando a melhorar o software usando-o em seus próprios veículos. Essa comunidade poderá trocar conhecimentos e ajudar a tornar os veículos autônomos adequados para sua introdução em grande escala na sociedade.

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O OpenDLV também funciona como uma plataforma de ensino e pesquisa em uma variedade de disciplinas, como engenharia de veículos, sistemas adaptativos, ciência e engenharia da computação, percepção, neurologia e biologia.

Luz e calor

Calor transferido por luz é 100 vezes mais forte

Redação do Site Inovação Tecnológica -  08/04/2016

 Os pesquisadores criaram um aparelho do tipo MEMS para controlar com precisão a proximidade entre os pontos de origem e de destino do calor. [Imagem: Raphael St-Gelais et al. - 10.1038/nnano.2016.20]

Troca de calor por meio da luz

A transferência de calor pode ser feita com uma intensidade 100 maior do que se acreditava simplesmente colocando dois objetos muito próximos, em distâncias em nanoescala, sem que eles se toquem.

Essa efetiva "troca de calor através da luz", ou na forma de radiação, abre o caminho para que todos os aparatos de manipulação da luz já existentes possam ser utilizados para a transferência de calor - no interior dos chips, por exemplo, mas também em uma série inumerável de outras situações.

Todos os objetos no ambiente trocam calor com os seus arredores usando a luz. Isso inclui a luz que chega até nós do Sol, a cor vermelha brilhante da resistência de uma torradeira ou as câmeras de "visão noturna" que permitem a gravação de imagens termais mesmo na escuridão completa.

Mas essa troca de calor por radiação geralmente é muito fraca em comparação com o que pode ser obtido por condução (colocando dois objetos em contato um com o outro) ou por convecção (usando ar quente).

Mas não tão fraca quanto se imaginava.

Radiação térmica

Colocando dois objetos em diferentes temperaturas a distâncias que chegaram a apenas 42 nanômetros, observou-se que a transferência de calor é cerca de 100 vezes mais forte do que o previsto pelas leis da radiação térmica convencional, a chamada radiação de corpo negro. Esses resultados se mantiveram mesmo para diferenças de temperatura entre os dois objetos tão elevadas quanto 260° C.

"Uma implicação importante do nosso trabalho é que a radiação térmica pode agora ser usada como um mecanismo de transferência de calor dominante entre objetos em diferentes temperaturas.

"Isto significa que podemos controlar o fluxo de calor com várias das mesmas técnicas que usamos para manipular a luz. Isto é significativo, uma vez que há um monte de coisas interessantes que podemos fazer com a luz, como convertê-la em eletricidade usando células fotovoltaicas," disse Raphael St-Gelais, da Universidade de Colúmbia, nos EUA.

Colúmbia.

Bibliografia:

Near-field radiative heat transfer between parallel structures in the deep subwavelength regime
Raphael St-Gelais, Linxiao Zhu, Shanhui Fan, Michal Lipson
Nature Nanotechnology
DOI: 10.1038/nnano.2016.20