Descoberta forma de produzir hidrogênio sem gasto de energia

Redação do Site Inovação Tecnológica
09/02/2009

Cientistas descobriram uma nova forma de produzir hidrogênio, considerado o combustível do futuro por ser capaz de gerar eletricidade em células a combustível sem gerar qualquer tipo de poluente. A nova técnica produz hidrogênio puro sem consumir energia.

Produção de hidrogênio

Hoje, praticamente a totalidade do hidrogênio é produzido a partir do gás natural, um combustível fóssil como o petróleo, o que anula seus benefícios ambientais, além de sair caro demais.

Os pesquisadores das universidades Penn State e Virginia, nos Estados Unidos, descobriram como produzir hidrogênio mergulhando aglomerados de átomos de alumínio em água. Os aglomerados quebram as moléculas de água, produzindo hidrogênio e oxigênio.

A quebra da molécula de água também pode ser feita por meio de eletrólise, mas o processo consome mais energia do que produz.

Aglomerados de alumínio

Os pesquisadores descobriram que, além das propriedades eletrônicas dos aglomerados de alumínio, o seu formato é essencial na reação com a água.

"Nossas pesquisas anteriores sugeriam que eram as propriedades eletrônicas que governavam tudo sobre esses aglomerados de alumínio, mas este novo estudo mostrou que é o arranjo dos átomos no interior dos aglomerados que faz com que eles quebrem as moléculas de água," explica o professor A. Welford Castleman Jr.

Reação espontânea

A molécula de água liga-se entre dois pontos do aglomerado de alumínio, com um dos pontos funcionando como um ácido de Lewis - um centro positivamente carregado que aceita um elétron - e o outro ponto funcionando como uma base de Lewis - um centro negativamente carregado pronto para ceder um elétron.

O alumínio ácido de Lewis liga-se ao oxigênio da molécula de água e o alumínio base de Lewis dissocia o átomo de hidrogênio. Se o processo ocorrer uma segunda vez, envolvendo dois outros átomos de alumínio, restarão dois átomos de hidrogênio, que se ligarão para formar uma molécula de hidrogênio na forma de gás (H2).

Produção de hidrogênio sem gasto de energia

O hidrogênio é produzido a temperatura ambiente. "A capacidade para produzir hidrogênio a temperatura ambiente é importante porque significa que nós não usamos nenhum tipo de calor ou energia para disparar a reação," afirmam os pesquisadores.

A descoberta é importante não apenas para a produção de hidrogênio, mas também por abrir caminho para uma nova abordagem na produção de catalisadores, que poderão ser desenvolvidos para quebrar outras moléculas.

Reciclagem dos aglomerados de alumínio

Agora os pesquisadores querem descobrir como reciclar os aglomerados de alumínio para que eles possam ser reutilizados continuamente, abrindo a possibilidade de uso prático da nova tecnologia.

A reciclagem consistirá em uma forma para retirar o grupo hidroxila (OH-) que fica ligado aos aglomerados de alumínio depois que a molécula de hidrogênio é liberada.

Bibliografia:
Complementary Active Sites Cause Size-Selective Reactivity of Aluminum Cluster Anions with Water
Patrick J. Roach, W. Hunter Woodward, A. W. Castleman, Jr., Arthur C. Reber, Shiv N. Khanna
Science
January 2009
Vol.: 323. no. 5913, pp. 492 - 495
DOI: 10.1126/science.1165884

Acesso a prontuário médico pelo celular começa a ser testado

Redação do Diário da Saúde

Dados médicos à distância

A Faculdade de Medicina de Ribeirão Preto, no interior de São Paulo, acaba de implantar um projeto-piloto para testar a viabilidade do uso do smartphone (celular com funcionalidades avançadas) na verificação de dados de prontuários médicos junto ao leito dos pacientes internados.

O projeto foi iniciado com a colaboração dos professores Ajith Kumar Sankarankutty e José Sebastião dos Santos, do Departamento de Cirurgia e Anatomia da Faculdade de Medicina de Ribeirão Preto (FMRP) da USP. Eles estão testando o software nas enfermarias do décimo andar do Hospital.

O objetivo é verificar a capacidade de alcance e de eficiência dos equipamentos de comunicação móvel como o telefone celular, que fazem conexão com os computadores do hospital por meio de uma rede sem fios.

Consulta de exames pelo celular

Segundo o diretor do CIA, Wilson Moraes Góes, "o objetivo é dar mobilidade aos médicos no acesso às informações dos pacientes, mas inicialmente o sistema se restringe a consultar exames dos respectivos pacientes".

Depois de demonstrada a eficiência do sistema os equipamentos poderão ser um recurso adicional ao uso dos microcomputadores que ficam instalados nos corredores das enfermarias e que são usados para que os médicos consultem os prontuários dos pacientes.

"Queremos viabilizar a consulta dos resultados na beira do leito, ou seja, o médico em contato direto com o paciente, com o celular na mão acessando os resultados dos exames", ressalta o diretor do CIA. "A meta é equipar todos os pontos estratégicos do hospital com a rede sem fios para que os médicos utilizem estes equipamentos móveis de comunicação, que não se restrinjam apenas aos telefones celulares".

Outros aparelhos portáteis

O sistema não necessita de conexão com a Internet e o planejamento prevê que os médicos possam utilizar o celular, palm top ou notebook.

A fase de testes terá prazo de um mês e, depois de aprovado, o sistema também vai necessitar de investimentos na expansão da rede sem fio que atualmente funciona apenas em alguns pontos isolados do Hospital.

Segundo Wilson Góes, poderá haver limitações relacionadas ao tamanho de duas polegadas do visor do celular. "Vai existir um cuidado de portar as informações para um novo formato, mais deficitário se comparado a um monitor de 17 ou 19 polegadas", observa.

Redução dos papéis no hospital

Um dos usuários do novo equipamento, o professor Ajith Kumar Sankarankutty, considerou excelente a possibilidade de acessar informações do prontuário médico do paciente pelo aparelho de comunicação móvel que utiliza a rede sem fio. "Esta tecnologia é excelente para facilidade de acesso às informações e inclusive reduzir a quantidade de papel que é usado no Hospital e deve economizar espaço em termos de arquivo médico", aponta.

Sankarankutty acrescenta que a tecnologia pode proporcionar mais segurança em razão da possibilidade de acesso à informação computadorizada junto ao leito do paciente. Segundo o professor, o projeto-piloto é um primeiro passo de um processo que prevê a introdução de todos os dados do prontuário eletrônico do paciente. Para José Sebastião Santos, o equipamento de comunicação móvel pode "agilizar a tomada de condutas, porque é um dispositivo que permite um acesso mais rápido às informações".

Cientistas criam cérebro robótico capaz de evoluir

Redação do Site Inovação Tecnológica
05/02/2009

Programar robôs da forma tradicional, como se faz um programa de computador, é uma tarefa repetitiva e exaustiva. Cada tarefa, cada passo e cada situação diferentes devem ser cuidadosamente previstos e transformados em comandos para que o robô consiga lidar com questões triviais do dia-a-dia.

Mas há alternativas, duas delas segmentadas de forma muito parecida com o que a ciência atualmente faz com o próprios seres humanos.

Aprendizados psicológico e biológico

A primeira delas é uma abordagem psicológica, por meio da qual se procura ensinar um robô, não tarefas específicas, mas como ele pode aprender por si só. O exemplo mais recente desta abordagem pode ser vista na reportagem Os robôs estão vindo. Será que estamos preparados?.

A segunda abordagem é a biológica, em que se procura fazer com que o robô evolua com o tempo, da mesma forma que os seres vivos evoluíram de organismos unicelulares até os primatas mais complexos de hoje. Este é o enfoque adotado pela equipe do professor Christopher MacLeod, da Universidade Robert Gordon, na Inglaterra.

Cérebro robótico capaz de evoluir

O que ele e sua equipe está desenvolvendo é um "cérebro de robô" - um programa de computador elaborado com base em conceitos de redes neurais e inteligência artificial - capaz de se adaptar a alterações físicas no corpo do próprio robô - como o acréscimo de um novo sensor ou de um nova garra manipuladora, de forma muito parecida com o que acontece quando acrescentamos um periférico ao nosso computador.

"Se nós queremos fazer robôs humanóides realmente complexos, com cada vez mais sensores e comportamentos mais complexos, é essencial que eles sejam capazes de crescer em complexidade ao longo do tempo - exatamente como as criaturas biológicas fizeram," explica MacLeod.

Os cientistas acreditam que o cérebro dos animais cresceu em complexidade com a adição de novos grupos de neurônios acima dos já existentes, fazendo a complexidade do cérebro crescer e tornando-os capazes de lidar com as novas situações e com as alterações físicas que eles sofreram ao longo do tempo.

Robô que evolui

O robô capaz de evoluir, que está sendo construído pelos pesquisadores, é controlado por uma rede neural, um programa de computador que replica a forma como o cérebro animal aprende. Isto permite que ele seja "treinado" para produzir as ações desejadas, sem que cada passo dessas ações precise ser previsto. O resultado é um robô que se torna capaz de lidar até mesmo com situações imprevistas.

A limitação é que esse processo de aprendizado é demorado - os animais levaram milhões de anos para percorrer essa trilha. Os cientistas então usam um algoritmo evolucionário, efetuando variações nos controles do robô e mensurando os melhores resultados, de forma a determinar quando o robô aprendeu a fazer determinada tarefa.

É o caso, por exemplo, de um robô humanóide, que precisa aprender a ficar de pé. O programa recebe as leituras dos sensores de equilíbrio e aciona os diversos motores, inicialmente de forma aleatória. A cada movimento que não dá certo, fazendo o robô cair, o algoritmo aprende e cria uma nova variação de movimentos para ser testada.

Genoma robótico

Como na natureza, essas variações são aleatórias, criadas a partir de diversos "genomas" para representar diversos padrões de comportamento e formas de agir. Os genomas que dão mais certo, adaptando o robô para lidar com a situação, vão sendo juntados para criar novos genomas mais "evoluídos", até se atingir o comportamento desejado.

O cérebro evolutivo para robôs começa funcionando com seis "neurônios". Ele foi capaz de fazer com que um robô bastante simples aprendesse a forma mais eficiente de percorrer uma determinada distância em 1.000 segundos.

Algoritmo evolucionário incremental

Os cientistas perceberam que os algoritmos evolucionários tradicionais alcançam rapidamente um limite e o robô para de aprender. Eles então desenvolveram um algoritmo evolucionário incremental, que fixa o aprendizado alcançado e parte para melhorias automaticamente.

O teste principal, contudo, ainda estava por vir. Os pesquisadores colocaram novas "pernas" no robô, o que fez com que ele se tornasse incapaz de cumprir sua tarefa de movimentação como fazia antes.

O algoritmo evolucionário incremental criou então novos "neurônios", que aprenderam a lidar com as novas pernas e refez o aprendizado de andar. A seguir, ele aprendeu novamente como cumprir a sua tarefa de percorrer a distância no prazo determinado.

Próteses inteligentes

O cérebro robótico também aprendeu como lidar com a visão. Quando o robô recebeu uma câmera, a rede neural criou novos neurônios que permitiram que ele aprendesse a seguir ou evitar a luz captada pela câmera.

As possibilidades de aplicação dos novos algoritmos evolucionários incrementais são inumeráveis, abarcando toda a área da robótica.

Os pesquisadores planejam utilizá-lo também no controle de novas próteses inteligentes, como pernas e braços robóticos.

Bibliografia:
Incremental growth in modular neural networks
Christopher MacLeod, Grant Maxwella, Sethuraman Muthuramana
Engineering Applications of Artificial Intelligence
Vol.: In Print
DOI: 10.1016/j.engappai.2008.11.002

Empresas ganham programa gratuito que avalia impacto das inovações tecnológicas

Thiago Romero
06/02/2009

Inova-Tec

A pesquisadora da área de Biossegurança da Embrapa Meio Ambiente, unidade da Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária em Jaguariúna (SP), Katia de Jesus-Hitzschky desenvolveu um novo método que permite a avaliação dos impactos de inovações tecnológicas em diversas áreas do conhecimento. A ferramenta foi disponibilizada gratuitamente na internet.

Trata-se do software Inova-Tec, que fornece informações de acordo com critérios definidos em sete dimensões, entre as quais "ambiental", "social", "econômica" e "desenvolvimento institucional", nas quais os impactos da tecnologia podem ser percebidos e mensurados.

Indicadores de desempenho

Segundo Katia, em linhas gerais, o sistema permite a análise do cenário no qual a tecnologia será introduzida e também do desempenho da inovação propriamente dita, por meio da análise dos indicadores de impacto com base em diferentes pesos, que são índices numéricos utilizados para a medição do impacto.

"O método apresenta 61 indicadores mais gerais, que são inseridos no contexto das sete dimensões, além de o avaliador poder utilizar indicadores mais representativos da tecnologia que será avaliada, possibilitado uma avaliação caso a caso", disse ela à Agência FAPESP.

"Ele avalia o impacto real da introdução de uma tecnologia no mercado - como seu retorno financeiro, por exemplo - e também faz avaliações prospectivas de impactos potenciais", conta.

Modelos de negócio

Com isso, o pesquisador tem a possibilidade de monitorar quais são os indicadores que podem causar problemas em seus modelos de negócio e, consequentemente, tomar medidas específicas e focadas em cada dimensão.

"O software é bem inclusivo e mede o impacto de inovações em qualquer área do conhecimento. Ele já vem sendo utilizado na avaliação de programas e projetos da Embrapa", explicou a pesquisadora, destacando que um estudo de caso voltado ao setor florestal desenvolvido pela instituição de pesquisa, que utilizou o método, teve seus resultados publicados no Journal of Technology Management & Innovation.

Os resultados das avaliações pelo método são apresentados no formato de gráficos, tabelas, relatórios e por meio de uma matriz que fornece a recomendação para o melhor gerenciamento do impacto da inovação. "Quanto maior o número de indicadores que o pesquisador inserir no sistema, maior será o nível de refinamento dos resultados", disse Katia.

Estudos de mercado

Antes de criar o software, alguns estudos de mercado foram realizados. A pesquisadora - que para definir os 61 indicadores do software entrevistou economistas, sociólogos e ambientalistas, entre outros profissionais - verificou que muitas tecnologias falharam simplesmente porque não era o momento mais adequado para inseri-las no mercado.

"Uma das vantagens do método é que ele avalia o cenário de mercado no qual a tecnologia será inserida, de modo a mostrar que ainda que as dimensões social e ambiental estejam favoráveis, por exemplo, a econômica pode estar mal avaliada e por isso precisa de ajustes para a redução de seus impactos", disse.

Qualidade da tecnologia

O software permite ainda que, depois de consultar várias bases de dados na literatura de uma área do conhecimento, incluindo artigos científicos publicados em revistas nacionais e internacionais, o pesquisador possa cruzar os dados no sistema e mensurar a qualidade de uma determinada tecnologia.

Segundo Katia, o sistema permite ainda um aprimoramento dos trabalhos científicos antes de eles serem apresentados às agências de fomento para a obtenção de financiamento. "Isso significa que o pesquisador pode avaliar seu trabalho antes da investigação mais refinada da agência, uma vez que o sistema fornece as recomendações de indicadores prioritários a serem melhorados", disse.