ZÉducando

A ficção científica de “O Exterminador do Futuro” chegou, ou está chegando. Ainda quando estudava Engenharia (a Mecânica), e isso já faz um tempão – pelo menos três décadas – a ciência dos materiais já era um campo promissor, o estudo dos semicondutores nascendo em terras de Pindorama, uma tendência anunciada por alguns cientistas.

Pois vejam o que eu li na imprensa e na Internet (OGLOBO) sobre o assunto:

• Primeiro ponto interessantíssimo é a transmissão de energia sem fio e nesse sentido a experiência da Intel é algo notável;
• Segundo a questão da modificação da matéria com experiências e pesquisas no MIT e em Harvard;
• Componentes de hardware dos catoms, os nanorrobôs formam a base da matéria programável, o futuro chegando !

PROGRAMAR UM MATERIAL NÃO SIGNIFICA APENAS MONTAR UM OBJETO REPLICÁVEL. PODE-SE, POR EXEMPLO, MUDAR SUA COR. EM VEZ DE PINTAR OS CABELOS, NANOPARTÍCULAS REAGIRIAM À LUZ E DARIAM A IMPRESSÃO DA COR

Ìntegra da matéria da Internet:

PESQUISADORES ESTUDAM MATERIAIS CAPAZES DE ASSUMIR QUALQUER FORMA

RIO – Pense no Exterminador do Futuro dos filmes: um ciborgue capaz de mimetizar qualquer coisa ou pessoa, inclusive o assoalho de um aposento. Pura ficção científica, dirá você. Nem tanto: pesquisas envolvendo instituições e empresas de peso nos EUA – a mais poderosa delas, a DARPA, braço de pesquisa dos militares e berço da internet – já proclamam o futuro da chamada “matéria programável” (programmable matter, em inglês). A ideia é criar objetos especiais capazes de mudar de forma sob instruções (ou mesmo automaticamente, se autorreprogramando), para executar funções específicas. Seriam, ao mesmo tempo, computadores (em escala nano ou maior) e programas, com um grau de sofisticação ímpar.

As aplicações seriam muitas, da defesa à medicina. O químico Mitchell Zakin, diretor da divisão de materiais programáveis da DARPA (Defense Advanced Research Projects Agency), explicou o conceito numa conferência interna para os cientistas da própria agência:

- Com a matéria programável, poderíamos construir materiais e máquinas inteligentes que se adaptariam ao ambiente que as cerca – disse. – Como uma asa de avião capaz de ajustar as características de sua superfície em resposta às mudanças climáticas. Poderíamos fazer uma chave de fenda acoplável a qualquer tamanho de parafuso em tempo real. Ou uma peça sobressalente que poderia assumir a forma, o tamanho e as especificações para substituir qualquer coisa. E imagine uma roupa que mantivesse nossa temperatura normal no Ártico ou no Saara.

Zakin especula que, no futuro, soldados poderiam carregar em seus veículos de combate uma espécie de lata cheia de partículas de várias formas, tamanhos e funções. Precisando de um martelo, ele enviaria uma mensagem à lata, cujas partículas se rearrumariam para criar a ferramenta. Depois de usá-la, o mesmo soldado precisaria de um alicate. Bastaria depositar o martelo na lata, enviar o comando e voilà, as partículas se rearranjariam, formando o alicate.

Outro centro em que se pesquisa a matéria programável é a Universidade de Carnegie-Mellon. Lá a disciplina é batizada de “claytronics” (algo como “eletrônica da argila”). Partindo do mesmo conceito, a equipe que trabalha na área a define como uma mídia eletrônica capaz de oferecer aos usuários um jeito original de passar informação, integrando tato, visão e audição, numa experiência inédita. “Suponha que a pessoa usando a informação possa interagir fisicamente com ela. Esse é o conceito da barrotrônica, também conhecida como matéria programável”.

A universidade trabalha em parceria com a Intel, pesquisando substâncias e possibilidades de programação para criar objetos – e quiçá réplicas de organismos vivos – com tais propriedades. A Intel batizou sua pesquisa como Dynamic Physical Rendering (DPR) – renderização física dinâmica – e, nos documentos referentes a ela, aponta para um futuro não muito diferente do que vemos nos filmes do Exterminador, só que para o lado do bem. “Num hospital em Houston, dois cirurgiões parecem realizar uma difícil operação cardíaca num paciente. Mas só um dos médicos é real: o outro é uma réplica em tamanho real do cirurgião de verdade, que está ajudando o colega… de Tóquio. Essa réplica tem a mesma aparência e movimentos do cirurgião japonês, imitando seus procedimentos à perfeição”. O objetivo da divisão é criar réplicas tão precisas de objetos e seres que todos as tomariam por reais.

É claro que a pesquisa ainda está bem no início, mas a meta da Intel é nos livrar dos equipamentos pesadões de visualização virtual em 3D e ir muitísismo além dos hologramas. “As réplicas imitariam as formas e a aparência de uma pessoa, sendo geradas em renderização física em tempo real, e se moveriam exatamente como suas matrizes. Não seriam hologramas – você poderia interagir com eles e tocá-los, como se as pessoas estivessem na sala.” Não lhes parece uma turbinagem do conceito do Holodeck na nave “Enterprise” do seriado “Jornada nas Estrelas: a nova geração”?

O princípio da matéria programável são os chamados “catoms” (claytronic atoms), que seriam nanorrobôs ou nanocomputadores reconfiguráveis e capazes de se reorganizar, trocar de forma e se comunicar com seus “colegas”.

Por trás desses catoms estão dois conceitos muito loucos. Um é a chamada “infoquímica” – mistura de computação com as propriedades de determinadas substâncias, que visa a construir materiais já com a informação embutida em sua estrutura. Outro é a “mesomatéria” (mesomatter). Para entender melhor esse último conceito, é preciso lembrar que, segundo Zakin, a maioria dos materiais quase não muda suas características. Já a mesomatéria é construída em pequenos blocos especiais, capazes de mudar de forma, tamanho, composição e funções. Já dá para imaginar o que ela faria junto com a programação embutida em sua estrutura química, não?

No Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT), a linha de pesquisa mostra justamente como funcionam essas duas premissas: eles criaram um material autodobrável através de programação, como se fosse um origami (a tradicional arte japonesa de dobrar papel) de última geração. Já a Universidade de Harvard se baseou no nosso conhecido “cubo mágico” (daí nossa ilustração da capa) para criar um material programável capaz de assumir as mais variadas formas.

Outra turma de Harvard levou os estudos ainda mais além, manipulando faixas de DNA através de uma nova linguagem de programação criada especialmente para isso. Com as instruções enviadas ao DNA, os cientistas de Massachusetts estão tentando criar uma espécie de “velcro” no nível molecular, fazendo as sequências da substância aderirem a certas superfícies. Mais um passo em direção a um material extremamente flexível.

- Desde sempre há a ideia de criar uma máquina que seja autoprogramável, replicando um carro, uma impressora e assim por diante. Se isso for possível, do ponto de vista técnico, essa máquina conseguiria replicar, inclusive, a si mesma – diz Tatiana Rappoport, professora adjunta do Departamento de Física dos Sólidos, no Instituto de Física da UFRJ. – A outra vertente nessa história é a combinação de física e química com biologia, buscando usar o próprio DNA para montar estruturas simples. Mas isso ainda está no começo, é bastante rudimentar.

Ela lembra que há materiais novos, não presentes na natureza, que podem ser moldados segundo o objetivo dos pesquisadores. O cristal líquido é um deles, bem como os metamateriais, cuja relação com a luz pode ser modificada.

Esses metamateriais, inclusive, são usados em estudos sobre invisibilidade, já que alguns deles permitiriam ocultar um objeto desviando dele a luz de determinada maneira.

- Programar um material não significa apenas montar um objeto replicável. Pode significar, por exemplo, mudar sua cor – explica Tatiana. – Certa vez houve uma palestra aqui na UFRJ de uma indústria cosmética. Eles fazem pesquisas com nanopartículas de modo que elas interajam com a luz e modifiquem sua cor. Então, em vez de pintarmos os cabelos de preto ou vermelho, usaríamos substâncias com essas nanopartículas que, programadas para reagir à luz assim ou assado, dariam a impressão de que o cabelo é preto ou vermelho. Trocando em miúdos: vem aí o cabelo “programável”.

Na Intel, a pesquisa sobre os materiais já foi abordada nos Intel Developer Foruns (IDFs). O CTO (diretor de tecnologia) da gigante dos processadores, Justin Rattner, classificou a tecnologia num IDF como a forma definitiva de impressão digital de objetos de qualquer forma imaginável. A estimativa de Rattner é que, se por enquanto a maioria dos protótipos de catoms tem quatro centímetros de diâmetro (como os protótipos mostrados nas páginas anteriores) o desafio de tornar programável o coração da matéria deve levar de uns cinco a dez anos.

E o futuro dos materiais programáveis também depende da transmissão de energia sem fio. Eu disse “de energia”, porque a transmissão de informações já acontece comumente, haja vista a profusão de celulares, smartphones e pontos de acesso WiFi mundo afora. Os materiais autônomos conseguiriam gerar energia suficiente para o processamento em seus circuitos, mas ainda se questiona de quanta energia precisariam para se aproximarem uns dos outros e constituírem as novas formas solicitadas pelas instruções da programação.

Não por acaso, a Intel também está de olho nessa área e criou um protótipo com duas espirais de cobre distantes aproximadamente 60 centímetros uma da outra. Através de um campo eletromagnético, uma espiral transmite de forma wireless a energia elétrica para a outra, em cujo topo há uma lâmpada que se acende. O campo gerado poderia ser usado não só nas pesquisas, mas para carregar notebooks, netbooks, celulares e smartphones. Haja espírito inventivo.

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