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Revista de Tecnologia e Ciência

A reinvenção do computador

pág. 10

Distribuição Gratuita nº 02 | outubro 2013 Biotecnologia Empreendedorismo e Inovação Web e Design Sustentabilidade e Ambiente Polyteck | www.pltk.com.br | 1 Engenharia, Energia e Materiais Nanotecnologia


Editorial

Comunicação na

ciência e tecnologia

aproximadamente 100 alunos de cursos relacionados à tecnologia e à ciência em três instituições de ensino superior de Curitiba. As entrevistas foram conduzidas pessoalmente e seguiram um roteiro informal; os resultados coletados foram analisados de forma qualitativa.

Ciência e tecnologia tratada de forma superficial e errada

Estudantes acompanham notícias superficiais e inconsistentes. Falta interdisciplinaridade nas universidades. A edição de outubro da revista Science trouxe uma seção especial sobre comunicação na ciência. Uma das reportagens revelou a falta de escrutínio na seleção de papers publicados em periódicos de acesso aberto. Nesse artigo, o seguinte experimento foi relatado: papers similares, que continham erros básicos e evidentes, foram submetidos para vários periódicos de acesso aberto. O detalhe é que, além dos erros, os autores e as instituições eram fictícios. Qualquer revisor com conhecimentos de química do ensino médio e capacidade para entender uma plotagem de dados seria capaz de perceber as falhas conceituais nos artigos submetidos. O resultado deste experimento foi surpreendente: dos 304 jornais de acesso aberto que receberam os artigos, 157 aceitaram os papers para publicação e 98 os rejeitaram. Outros 49 não deram resposta até a publicação da revista, 29 destes pareciam ter sido abandonados pelos criadores e os outros 20 enviaram um e-mail para os autores avisando que

o artigo continuava sob revisão. Como os erros nos trabalhos eram óbvios para qualquer leitor com conhecimento médio de ciência, a reportagem da Science mostrou que os artigos provavelmente não foram lidos antes de serem aceitos para publicação, além de não terem passado por revisão por pares. O artigo original discute as implicações dessa falta de escrutínio na seleção dos papers e rende uma boa leitura, assim como os outros artigos dessa edição especial da Science. O tema “Comunicação na ciência” também abre espaço para nós, da Polyteck, expormos os resultados de uma pesquisa de mercado que incentivou a publicação da revista. Realizamos uma pesquisa qualitativa com o objetivo de entender como o estudante universitário atualiza seus conhecimentos sobre tecnologia e ciência, quais assuntos o interessa e quais são as principais fontes de informação que ele utiliza. Para isso, foram entrevistados

Grande parte dos estudantes entrevistados demonstrou interesse por tecnologia e ciência, porém poucos disseram ler artigos científicos. Alguns responderam que leem blogs e sites especializados e a maioria disse que só acompanha o que é publicado pelos grandes jornais e portais de comunicação. Os meios de comunicação generalistas, na maioria das vezes, são superficiais ao abordar estes temas. Isso a princípio não é um defeito, pois estes jornais são direcionados ao público leigo que, supõe-se, não tem suporte educacional para compreender tais assuntos de forma aprofundada. Além da superficialidade, estes meios de comunicação muitas vezes cometem gafes e erros ao publicar notícias de tecnologia e ciência. Um exemplo disso ocorreu no começo deste mês: ao comentar sobre a entrega do prêmio Nobel de Física, o jornal O Estado de S. Paulo escreveu em sua página no Facebook (facebook.com/ estadao): “Nobel de Física: Prêmio vai para os descobridores da ‘Partícula de Deus’. Peter Higgs e François Englert identificaram partículas que explicam a formação da vida como a conhecemos.”. Em primeiro lugar: um físico comete suicídio no mundo cada vez que o Bóson de Higgs é tratado como “Partícula de Deus”. Em segundo lugar, os pesquisadores não identificaram, mas sim desenvolveram um modelo teórico que previa a existência de tal partícula. Em terceiro, esta partícula subatômica não

Peer-review Os periódicos de alto impacto adotam um sistema de revisão por pares, conhecido como peer-review, para garantir a qualidade dos trabalhos publicados. Este processo fornece um nível de segurança sobre a confiabilidade das conclusões dos estudos, fazendo com que o cientista não precise verificar a veracidade de cada informação pessoalmente.

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Editorial

explica a vida como a conhecemos, e sim a origem da massa das outras partículas elementares. Este é apenas um entre muitos casos de divulgação científica inconsistente e superficial feita pelos grandes jornais e portais de comunicação. Os universitários entrevistados na pesquisa disseram utilizar preferencialmente estas fontes de informação, o que, na nossa opinião, prejudica seriamente a formação do estudante universitário. O aluno acaba adquirindo conhecimentos errôneos e superficiais, e, na maioria das vezes, não se dá ao trabalho de verificar as fontes (quando elas são citadas).

Boa parte dos universitários entrevistados não demonstrou interesse em temas não relacionados ao curso que frequentam. A percepção que tivemos é que, de certa forma, cada curso encontra-se isolado em relação aos outros e a comunicação entre diversas áreas do conhecimento é falha dentro do

ambiente acadêmico. Esse ponto de vista foi compartilhado conosco por vários professores e alunos, que comentaram sentir essa distância entre as áreas do conhecimento. Este “isolamento” parece se estender desde os alunos de graduação até os docentes das instituições. Ao mesmo tempo, percebemos que já existe um esforço muito grande para transformar as universidades em espaços mais interdisciplinares. Isso foi observado através da existência de vários projetos de pesquisa que envolvem várias áreas do conhecimento, das agências de inovação e dos esforços de alguns departamentos e professores. Porém, ainda fica a impressão de que as engrenagens não se encaixam perfeitamente e que esses projetos, de certa forma, rangem e até quebram ao tentar girar juntos. Na nossa opinião, a troca de informações entre diferentes áreas é o que possibilita a construção do conhecimento, e isto não tem ocorrido nas universidades de forma eficiente. É possível até sugerir que essa falha na comunicação dentro

A Polyteck é uma publicação mensal da Editora Polyteck. É permitida a reprodução de reportagens e artigos, desde que citada a fonte. É vetada a reprodução de imagens e ilustrações, pois estas são protegidas pelas leis de direito autoral vigentes. Os pontos de vista expressos

nos artigos não refletem necessariamente a posição da Editora Polyteck. Diretor Executivo: André Sionek Diretor Comercial: Fábio A. S. Rahal Diretora de Redação: Raisa Requi Jakubiak Revisão: Gabrielle Caroccia Imagens: Shutterstock, stock.xchng Tiragem: 10 mil exemplares Distribuição: Universidades, empresas e institutos de pesquisa de Curitiba.

Falta de comunicação entre as disciplinas

das universidades pode ser parcialmente responsável pela baixa produção de artigos científicos nacionais de alto impacto, assim como pela tímida participação brasileira no desenvolvimento de tecnologias de ponta. A nossa percepção a é de que a criatividade está intimamente relacionada com a diversidade de experiências e conhecimento. Quem possui conhecimentos mais amplos e diversos parece ter maior probabilidade de encontrar soluções criativas para problemas. Acreditamos que é na interdisciplinaridade que nascem as grandes revoluções tecnológicas, os produtos inovadores e as descobertas científicas mais significativas. Por isso, convidamos você a fazer a sua parte. Leia mais conteúdo de qualidade, compartilhe mais conhecimento, informe-se sobre outras áreas e torne-se o pesquisador, empresário, professor ou profissional que vai reinventar o Brasil. Este é um artigo de opinião e não passou por revisão por pares. Nós estamos ansiosos para ouvir a sua opinião! Se você discorda, quer complementar ou fazer um comentário sobre algo que foi dito neste artigo, acesse o QR Code abaixo, a nossa página no Facebook ou envie um e-mail. e Fontes: »» Marcia McNutt, Science, 342, 6154, 13 (2013) »» John Bohannon, Science, 342, 6154, 60-65 (2013)

Contato: facebook.com/Polyteck contato@pltk.com.br

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Informações sobre anúncios e parcerias encontram-se em www.pltk.com.br. /Polyteck Editora Polyteck Ltda. Av. Marechal Deodoro, 262, 1º Andar Centro, Curitiba-PR 80.010-010 CNPJ: 18.786.870/0001-01

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GRÁFICA

&

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Transplante de fezes? Apesar de parecer uma técnica atrasada e de mau gosto, o transplante fecal oferece esperança para o tratamento de várias doenças. Um artigo publicado em 1958 por Ben Eiseman, médico da Universidade do Colorado, em Denver, descrevia como a infusão de fezes havia curado quatro pacientes de uma doença chamada colite pseudomembranosa. A técnica, de certa forma primitiva e de mau gosto, permaneceu pouco explorada pela comunidade médica devido ao advento dos antibióticos. Porém, em 2006, os médicos Max Nieuwdorp e Joep Bartelsman, da Academic Medical Center (AMC), em Amsterdã, resolveram utilizar a técnica em uma paciente de 81 anos de idade. Após antibióticos dizimarem a população microbiana do cólon da paciente, uma bactéria oportunista chamada Clostridium difficile havia se multiplicado, desregulando a flora intestinal e causando uma terrível diarreia e inflamação do intestino. Os médicos lavaram o cólon da mulher, esperando eliminar a população de C. difficile, e inseriram a flora bacteriana saudável de um doador, neste caso o filho da paciente. Para isso, misturaram as fezes do doador com solução salina em um liquidificador e esguicharam a mistura diretamente no duodeno da paciente através de um cateter nasal. Três dias depois do tratamento, a mulher deixou o hospital andando.

Estudos, tratamentos e riscos O gastroenterologista Thomas Borody, do Centro Australiano para Doenças Digestivas em Five Dock, realizou transplantes fecais em mais de 3.000 pacientes desde 1988. Os pacientes transplantados sofrem de várias doenças como infecção por C. difficile, síndrome do intestino irritável, doença inflamatória intestinal, prisão de ventre e artrite. No ano passado, Borody relatou melhoras em 92% dos 62 pacientes com colite ulcerativa que foram tratados com transplante fecal e reportou

recuperação integral em 68% deles. Apesar de Borody ser reconhecido como um pioneiro, ele nunca realizou um estudo randomizado sobre transplantes fecais. Outros pesquisadores relataram resultados encorajadores para doenças não gastrointestinais que parecem estar associadas com alterações na flora microbiana, tais como o mal de Parkinson, autismo e esclerose múltipla. Na maioria das vezes, no entanto, as reivindicações baseiam-se em alguns casos, ou em uma série de casos sem um grupo de controle.

Foram relatados resultados encorajadores “ para doenças não gastrointestinais, tais como mal de Parkinson, autismo e esclerose múltipla.” Um estudo publicado por Nieuwdorp mostrou a eficácia do transplante fecal comparado com vancomicina, que é o tratamento padrão para C. difficile, ou de vancomicina combinada com lavagem intestinal. Os pesquisadores queriam avaliar 120 pacientes, mas o estudo precisou ser interrompido após apenas 43 deles passarem pelo procedimento. Desses pacientes, 94% foram curados (contra 31% e 23%, respectivamente, nos grupos de controle) e o comitê de ética considerou desnecessário submeter mais pacientes ao transplante, uma vez que os resultados obtidos até então eram conclusivos. Outro pioneiro do transplante fecal, Lawrence Brandt, do Centro Médico Montefiore, em Nova York, está fazendo um segundo estudo sobre casos recorrentes de C. difficile. No estudo tanto o paciente quanto um doador fornecem suas fezes, e o paciente é tratado com uma delas: a sua própria ou a do doador, sem saber qual está recebendo.

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Como funciona o transplante fecal Em um transplante fecal, fezes de um doador saudável são usadas para recompor a flora microbiana do intestino do paciente.

Escolha do doador Os doadores passam por uma bateria de exames para detectar possíveis vírus, bactérias e parasitas que podem ser transmitidos através das fezes, incluindo HIV, citomegalovírus e hepatites B e C.

Preparação do transplante As preparações exatas variam, mas geralmente as fezes são misturadas com uma solução salina e depois filtradas. A solução resultante pode ser congelada antes do uso.

Transplante O intestino do paciente é lavado na preparação para o transplante. Existem duas formas de realizar o transplante: (a) as fezes podem ser aplicadas no duodeno através da inserção de um pequeno tubo pela boca ou nariz do paciente; (b) ou as fezes são inseridas no cólon ascendente, através de colonoscopia.

Efeitos positivos Pesquisadores relataram efeitos positivos do transplante fecal em, pelo menos, 15 diferentes doenças. Porém, para a maioria delas, as evidências ainda são fracas. Doenças gastrointestinais: Infecção recorrente por C. difficile; síndrome do intestino irritável; constipação crônica; colite ulcerativa; doença de Crohn. Doenças não gastrointestinais: Síndrome metabólica; esclerose múltipla; autismo; mal de Parkinson; acne; insonia; depressão.

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Fonte: Jop de Vrieze, Science, 341, 954-957 (2013) | Ilustração: Polyteck

Perspectivas No futuro os pesquisadores esperam substituir o transplante de fecal por um mix de cepas bacterianas derivadas das fezes humanas, sem cheiro e crescidas em laboratório. Elas poderiam ser aplicadas pelos métodos existentes ou em cápsulas.


Para reduzir os riscos, os doadores devem passar por uma bateria de exames para detectar a presença de vírus, bactérias e parasitas que podem ser transmitidos através das fezes, incluindo HIV, citomegalovírus e hepatites B e C. Porém, os médicos não podem ter certeza absoluta de que as fezes “estão limpas”. Além disso, doenças não infecciosas são uma outra preocupação, pois já foi mostrado que certas composições da flora intestinal estão relacionadas a doenças como diabetes, aterosclerose e autismo.

Mecanismos Entender como os transplantes fecais funcionam é a chave para torná-los mais seguros. Nieuwdorp, em conjunto com Willem de Vos, ecologista microbiano na Universidade de Wageningen, na Holanda, mostraram que, em alguns pacientes de C. difficile, certas espécies importantes de bactérias anaeróbias estão ausentes, enquanto outras não desejáveis são dominantes. A investigação também demonstrou que a baixa diversidade microbiana nos pacientes era restaurada após o transplante. A esperança é que, com o desenrolar dos estudos, os médicos possam identificar as bactérias necessárias ao tratamento e, em vez de realizar um transplante de fezes, apenas infundir as espécies necessárias nos pacientes. Eles esperam que estes coquetéis de bactérias ofereçam os benefícios de um transplante fecal completo, porém com menos riscos. Nieuwdorp vê enormes possibilidades para tais terapias, mas afirma que isso vai levar tempo. Por enquanto, ele está feliz com o fato de que

Max Nieuwdorp prepara fezes humanas para transplante. Foto: Tim Wong/AMC Press Office

o tabu sobre transplante fecal desapareceu e que os estudos mostram um caminho promissor pela frente. e Escrito com base nos seguintes trabalhos: »» Jop de Vrieze, Science, 341, 6149, 954-957 (2013); »»Aroniadis OC et al., Curr. Opin. Gastroenterol., 29 (2013); »» Lawrence J. Brandt et al., Gastrointestinal Endoscopy, 78 (2013) »» Borody TJ et al., Gastroenterol. Rep., 15 (2013).

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A crise ainda não

acab u

De paredes de gelo subterrâneas a Geigers de bolso. Veja como o governo e a população japonesa vêm enfrentando os problemas da contaminação por radiação. Mais de dois anos já se passaram desde o terremoto e tsunami que causaram o acidente na usina nuclear Fukushima Daichii. Pode parecer algo distante para nós, por estarmos no outro lado do mundo, mas o governo japonês e a operadora da usina continuam lutando contra o risco de novas explosões e contra novos focos de contaminação. Além disso, o trabalho de descontaminação das áreas atingidas pela radiação continua. Enquanto isso, a população ainda vive apreensiva e poucos se arriscam a voltar para as suas casas.

Vazamentos de água radioativa Segundo a operadora Tokyo Electric Power Company (Tepco), a água tem sido constantemente bombeada para resfriar os reatores. Isso é imprescindível para evitar que novas reações em cadeia aconteçam, causando novas explosões que podem ser ainda mais poderosas. Porém, armazenar as 400 toneladas de água radioativa, geradas todos os dias nesse processo, mostrou-se um grande desafio. Esses resíduos são armazenados em tanques dentro da própria usina, mas

vazamentos têm preocupado a Tepco e o governo japonês. Várias ocorrências já foram registradas, sendo a mais grave em agosto deste ano: 300 toneladas de água altamente radioativa vazaram dos tanques de armazenamento, alcançando o lençol freático e o oceano. Há problemas nas tubulações, rachaduras nos tanques de contenção e suspeita-se que resíduos dos próprios reatores danificados possam estar vazando. Com isso, o governo japonês sentiuse forçado a investir em soluções permanentes para evitar mais acidentes e

Contaminação das águas subterrâneas em Fukusima Tanques de armazenamento

Excesso de água usada para resfriar os reatores é transferida para os tanques

Reator Vazamento dos tanques

Central de refrigeração da parede de gelo

Turbina

Parede de gelo (em construção)

Parede de aço (em construção)

Lençol Freático Água contaminada fica contida entre as paredes de gelo Fonte: Reuters Ilustração: Polyteck

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Mar


Parede de Gelo

Reatores Nucleares

Ilustração: Polyteck

vazamentos. Uma delas é a construção de uma enorme “barreira de gelo” ao redor dos reatores que contêm a água contaminada, evitando, assim, que ela atinja o oceano.

A parede subterrânea de gelo Lembrando filmes de ficção científica, mas já utilizada antes para conter poluição, a ideia principal é congelar o solo ao redor da usina. Isso preveniria que a água dos lençóis freáticos penetrasse no local, carregando água contaminada para o Oceano Pacífico. Uma tubulação de canos equidistantes que contém fluido refrigerante será implantada ao redor da usina. O fluido, resfriado por uma unidade de refrigeração próxima ao complexo, é bombeado para o subsolo. Ele absorve o calor do solo ao seu redor e é bombeado novamente para a unidade de refrigeração. À medida que o calor é absorvido, a tubulação começa a ser envolvida com gelo. Espera-se que, após alguns meses, o espaço entre os tubos esteja completamente preenchido com gelo. Assim, estaria formada uma barreira física que impediria o vazamento de água que esteve em contato com o núcleo Allforlab.pdf 1 8/10/13 10:12 dos AM

reatores para o Oceano Pacífico. Mesmo que haja algum furo ou vazamento na parede de gelo, a água contaminada congelará rapidamente e impedindo mais vazamentos, pois a temperatura das paredes deverá ficar próxima de -40 ºC. O projeto deve custar cerca de US$ 470 milhões, que sairão dos impostos pagos pelos cidadãos japoneses.

Geigers de bolso: cada um tem o seu Enquanto o governo luta contra os problemas de contenção da radiação, a população convive com áreas contaminadas: muitas cidades foram evacuadas e as pessoas precisaram recomeçar suas vidas em outros lugares. Outras localidades já foram descontaminadas e consideradas seguras. Parte dos antigos moradores está voltando, mas outros continuam céticos e preocupados. Um fato curioso é que, logo após o acidente, o estoque mundial de contadores Geiger, equipamento utilizado para medir o nível de radiação, simplesmente desapareceu do mercado. A realidade é que todos querem ter a certeza de que não terão problemas com a radiação. Dois grupos de voluntários foram

organizados para promover ajuda nas áreas afetadas pelo desastre: Safecast e Radiation Watch. Como não foi possível fornecer contadores Geiger para a população, como inicialmente planejado, a Safecast resolveu o problema de outra maneira: desenvolveu seus próprios detectores, chamados de bGeige, que foram amarrados a alguns carros. Eles realizam leituras de 5 em 5 segundos e as sincronizam com as coordenadas de GPS. As informações são disponibilizadas para a população através mapas na internet. Em paralelo, o Radiation Watch vem trabalhando no desenvolvimento de monitores de radiação que podem ser conectados com smartphones. Os voluntários do grupo lançaram seu primeiro Pocket Geiger (“Geiger de Bolso”) em agosto de 2011, que levava cerca de 20 minutos para realizar medidas de dose. O monitor consiste em um fotodiodo PIN sensível à radiação e um aplicativo para smartphone que sincroniza os dados com informações de GPS. A versão mais recente do aparelho custa US$ 70 e leva apenas dois minutos para realizar uma medida, e está disponível para iPhone e Android. O Radiation Watch afirma que já existem cerca de 12.000 usuários do Pocket Geiger. e Fontes: »» Eliza Strickland, IEEE Spectrum, 04/09/2013. »» http://blog.safecast.org/ »» http://www.bbc.co.uk/news/world-asia-23940214 acesso em 12/10/2013

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A reinvenção do computador

O primeiro computador totalmente construído com transístores de nanotubos de carbono promete reinventar a indústria de semicondutores. Comparando com os padrões modernos, alguém desavisado poderia achar obsoleto o computador desenvolvido em Stanford, pela equipe dos professores H.-S. Philip Wong e Subhasish Mitra. Composto por 178 transístores baseados em nanotubos de carbono (NTC), opera em apenas 1 bit de informação. Isso é muito inferior ao Intel 4004, lançado no final de 1971, que continha 2300 transístores e operava com 4 bits. Máquinas modernas têm microchips com bilhões de transístores e operam em 32 ou 64 bits de informação. Mas não se engane: essa máquina “rústica” pode ser a pioneira de uma grande revolução na indústria de semicondutores.

Por que o carbono? A busca por dispositivos cada vez menores, mais rápidos e de preço acessível tem criado uma reviravolta na indústria de semicondutores. Baseada fortemente em dispositivos à base de silício, ela tenta agora se reinventar procurando materiais alternativos. Cada vez menores, o tamanho dos transístores CMOS baseados em silício parece ter chegado a um limite inferior. Esses problemas são, em grande parte, decorrentes da própria arquitetura dos dispositivos: um transístor CMOS padrão é constituído de quatro partes – fonte, dreno, um canal que conecta os dois e o gate, que controla o canal. Quando o gate é ligado, ele cria um caminho condutor que permite que os elétrons ou buracos viajem da fonte para o dreno. Quando o gate é desligado, o caminho condutor desaparece. Acontece

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Os nanotubos de carbono (NTC) são alótropos do carbono com uma nanoestrutura cilíndrica. Um nanotubo consiste basicamente em uma folha de grafeno enrolada. As propriedades térmicas, mecânicas e elétricas dos nanotubos dependem do ângulo com o qual essa folha de carbono foi enrolada. A imagem acima mostra vários NTC emaranhados e foi obtida por microscopia eletrônica de varredura. Foto: Shutterstock.


Diagrama de fabricação do computador de nanotubos. Os passos 1 a 4 mostram a preparação do substrato de silício para a fabricação do circuito. Os passos 5 a 8 mostram a transferência dos CNTs do wafer de quartzo (onde os nanotubos altamente alinhados foram crescidos) para o substrato de SiO2. Os passos 9 a 11 mostram a finalização da fabricação do dispositivo. Foto: Max M. Shulaker et al./Nature Adaptado para o português. Reprinted by permission from Macmillan Publishers Ltd: Nature (501, 526–530), copyright (2013)

que, com a diminuição da distância entre a fonte e o dreno, o controle do gate sobre o canal ficou mais fraco. Devido às pequenas distâncias dentro do dispositivo, os efeitos quânticos, como as correntes de tunelamento, tornam-se mais evidentes. Elas fazem com que os portadores de carga passem da fonte para o dreno, mesmo com o gate desligado. Esse efeito gera uma pequena dissipação de calor que, quando somada com as dissipações dos outros bilhões de transístores, acaba fazendo o processador esquentar muito rápido. Especialistas afirmam que essas dificuldades apontam para o fim da Lei de Moore, que diz que o número de transístores em circuitos integrados dobra a cada dois anos Uma das alternativas mais promissoras é o uso de polímeros no lugar do silício, gálio, arsênico e outros materiais semicondutores. Os chamados “dispositivos semicondutores orgânicos”, entre outras vantagens, são muito mais baratos, leves e principalmente mais flexíveis. Dentre esses materiais, os NTC há muito tempo demonstraram seu potencial. O número de aplicações dos nanotubos é notável: desde melhorar a resistência de tacos de beisebol, até aplicações nas indústrias eletrônica e farmacêutica. Entre muitas propriedades interessantes, sua elevada condutividade torna-se um atrativo para fabricantes de semicondutores. Os primeiros transístores a utilizarem os NTC foram construídos em 1998 por grupos de pesquisa da IBM e da Delft University of Technology. Na época, o sonho de qualquer pesquisador da área era ser capaz de construir dispositivos comerciais que pudessem ser comercializados em grande escala. Porém, algumas dificuldades inerentes aos nanotubos impediram que isso fosse realizado. Elas advêm do fato de que, por mais que seja relativamente fácil crescer os NTC usando deposição por evaporação, o processo tende a produzir, em um mesmo conjunto, nanotubos com propriedades elétricas diferentes: nanotubos semicondutores e metálicos. Os de natureza metálica são indesejados, uma vez que

podem causar curtos-circuitos no sistema. Além disso, há o problema do emaranhamento entre os nanotubos. Dependendo do tipo do substrato usado, eles podem crescer paralelos ou emaranhados. Mesmo com um substrato que force o crescimento paralelo, uma pequena fração dos NTC irá inevitavelmente crescer desalinhada.

Truques e técnicas utilizadas Para contornar esses problemas, os pesquisadores de Stanford desenvolveram uma série de técnicas para cada passo do processo, o que acabou levando ao primeiro computador feito completamente com transístores efeito de campo com nanotubos de carbono (“Carbon Nanotube Field Effect Transistor” - CNFET, em inglês).

Em 1998, o sonho de qualquer “ pesquisador da área era ser capaz de usar nanotubos para construir dispositivos que pudessem ser produzidos em grande escala.” Antes do crescimento dos nanotubos, um wafer de silício foi preparado com uma camada de óxido de silício, de 110 nm, através de oxidação térmica. Os gates e a camada inferior de conexões elétricas do circuito foram impressos utilizando técnicas convencionais de litografia. Os pesquisadores utilizaram uma camada de Al2O3 de 24 nm como o material de alta constante dielétrica (k) para o gate inferior do transístor. Ela foi depositada através de deposição por camadas atômicas, cobrindo os gates e as conexões inferiores do wafer. Para finalizar a preparação e remover todos os contaminantes, o wafer foi limpo com plasma de oxigênio. Um substrato de quartzo recozido foi utilizado para o crescimento dos NTC. Faixas paralelas de

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ferro, que atuam como catalisadoras na reação, foram litograficamente impressas sobre o wafer de quartzo. Os nanotubos foram crescidos por deposição de vapor químico; então, o substrato com os nanotubos foi coberto por uma camada de 150 nm de ouro. Finalmente uma fita thermal release foi aplicada sobre o ouro. Nesses passos existem dois truques: o primeiro é o substrato de quartzo, que é responsável pelo alinhamento de 99,5% dos nanotubos de carbono; o segundo truque é que a fita thermal release remove os NTC cobertos com ouro do substrato de quartzo.

O computador de nanotubos “ é programável e pode rodar um sistema operacional básico”

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A fita com os NTC foi então aplicada sobre o wafer de silício previamente preparado e ambos foram aquecidos até 125 °C, temperatura na qual a fita perde sua adesão e pode ser removida, deixando os nanotubos cobertos com ouro sobre o wafer. A superfície foi tratada com plasma de oxigênio e argônio para remover os resíduos deixados pela fita. Em seguida, o ouro foi removido seletivamente através de corrosão química (“wet etch”), deixando os NTC altamente alinhados sobre o wafer de silício. As fontes e drenos dos transístores, assim como uma segunda camada metálica com as conexões elétricas, foram impressas logo após a transferência dos nanotubos para o wafer de silício. Nesse processo também foram utilizadas técnicas convencionais de litografia. O truque para evitar funções lógicas incorretas no circuito foi remover os NTC que ficaram mal posicionados. Para isso a área dos transístores foi coberta com photoresist e os NTC mal posicionados foram removidos com plasma de oxigênio. Isso garantiu um circuito imune a nanotubos deformados ou mal posicionados. Para garantir altas taxas de on/off nos transístores e um correto funcionamento lógico, foi

necessário remover mais de 99,99% dos NTC metálicos do circuito. O que se faz é aplicar um potencial que faça o gate desligar os NTC semicondutores e fazer uma alta corrente elétrica pulsada fluir pelos nanotubos metálicos. Esse “curto-circuito” causa o aquecimento dos nanotubos metálicos através de efeito Joule até que eles se oxidem, não conduzindo mais corrente elétrica. Em vez de fazer esse procedimento para os transístores individualmente, os pesquisadores empregaram um método chamado VLSI-compatible Metallic-CNT Removal (VMR), que permite causar um curto-circuito em centenas de transístores e milhares de NTC simultaneamente.

O computador pioneiro Mitra, um dos professores de Stanford responsáveis pelo computador de nanotubos, disse à IEEE Spectrum que “as pessoas diziam que não dava para construir nada com nanotubos de carbono. Agora essa questão está resolvida.” Portanto o computador de nanotubos não é apenas um avanço tecnológico, mas também uma quebra de paradigma na área dos semicondutores. Apesar das diferenças em relação às máquinas atuais, o computador construído pelos pesquisadores é capaz de realizar qualquer tarefa esperada de um processador. Similar aos primeiros computadores baseados em silício, o computador de nanotubos, que foi totalmente construído com CNFETs, pode executar programas gravados e é reprogramável. Ele pode rodar um sistema operacional básico e realizar várias tarefas ao mesmo tempo. Os pesquisadores também executaram 20 diferentes instruções do conjunto de instruções comercial MIPS (Milhões de Instruções Por Segundo). O próximo passo inclui melhorar a velocidade do processador. Para isso, os pesquisadores precisam aumentar a densidade de NTC no substrato, que atualmente é de apenas cinco nanotubos por micrômetro. Os cientistas estimam que com uma densidade entre 100 e 200 nanotubos por micrômetro, a velocidade aumentará suficientemente para que o custo do processo seja justificável. Outro A imagem ao lado mostra dispositivos eletrônicos, impressos sobre um wafer de silício, sendo testados nos estágios finais do processo de fabricação. A indústria de semicondutores enfrenta dificuldades operacionais que estão diretamente relacionadas ao tamanho cada vez menor dos transístores fabricados. Em dispositivos menores que algumas dezenas de nanômetros surgem vários problemas relacionados à fuga de corrente elétrica e produção excessiva de calor. Esses problemas prejudicam o funcionamento, reduzem a velocidade de processamento e encurtam a vida útil do dispositivo. Foto: Shutterstock


aprimoramento refere-se à distribuição dos NTC pelo substrato. A densidade de NTC deve ser aproximadamente constante em toda a extensão dos transístores. Segundo Mitra, há trabalhos sendo realizados especificamente para solucionar essas questões. Com isso, fica a certeza de que estamos presenciando um avanço significativo no desenvolvimento de um novo tipo de computador. A expectativa é de que, em breve, a indústria de semicondutores adote esta nova tecnologia, assim teremos dispositivos eletrônicos mais rápidos, econômicos e baratos que os atuais. e

Fonte

CNFET CNTs Dreno

Artigo escrito com base nos trabalhos: »» Max M. Shulaker et al., Nature 501, 526–530. »» Rachel Courtland, IEEE Spectrum, 25/09/2013. »» Khaled Ahmed e Klaus Schuegraf, IEEE Spectrum, 28/10/2011. »» Patil, N. et al., IEEE, 573–576 (2009) »»Agradecemos ao prof. Cyro Ketzer Saul, do Departamento de Física da UFPR, pelo trabalho de revisão técnica do artigo.

No topo está uma foto do wafer de 4 polegadas após todo o processo de fabricação. Abaixo encontra-se uma imagem de microscopia eletrônica de varredura de um transístor de nanotubos de carbono por efeito de campo (CNFET) , mostrando a fonte (source), dreno (drain) e os nanotubos de carbono se estendendo na região do canal. Foto adaptada de: Max M. Shulaker et al./Nature. Reprinted by permission from Macmillan Publishers Ltd: Nature (501, 526– 530), copyright (2013)

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O sucesso destes dispositivos dependerá da criatividade

dos programadores e designers

Aplicativos inteligentes podem convencer as pessoas de que ter um computador vestível é um bom negócio.

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Os fabricantes de hardware e desenvolvedores de software estão apostando que os wearable computers, nome dado a computadores feitos para serem vestidos, vão se tornar uma nova plataforma para desenvolvimento de aplicativos. Uma das apostas são dispositivos como o Google Glass, que ainda está nos últimos estágios de validação antes do lançamento comercial. Outra novidade que tem ganhado muita atenção são os relógios inteligentes, conhecidos como smart watches. Os primeiros dispositivos lançados incluem o Galaxy Gear, da Samsung, o Toq, da Qualcomm, e o Pebble, que foi financiado por pessoas do mundo todo através do Kickstarter. Estes primeiros relógios estão ajudando a esclarecer o que funciona ou não no desenvolvimento de softwares para este novo tipo de plataforma. A Runkeeper, empresa que já desenvolveu um popular aplicativo de fitness para smartphones e para o Pebble, está agora trabalhando com a Samsung. Segundo Jason Jacobs, CEO da Runkeeper, o smart watch é um complemento ao smartphone e não um substituto. Ele é como um controle remoto que controla o aplicativo no smartphone. Parte do apelo em um relógio de pulso inteligente é que, além de deixar as mãos relativamente livres ao verificar as horas, previsão do tempo ou notificações, ele permite agilidade e discrição. Os diferentes tipos de sensores disponíveis em um smart watch e as limitações no tamanho da tela fazem com que as informações que um relógio inteligente pode apresentar ao usuário sejam muito

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diferentes das presentes em um telefone. Um aplicativo de fitness encaixa-se naturalmente em um relógio inteligente, mas a utilidade de outros tipos de programas é menos clara. Quando surgiram os primeiros tablets, falava-se que um laptop sem teclado nunca teria utilidade: por exemplo, ninguém imaginava que médicos usariam tablets para fazer o acompanhamento dos pacientes internados. Da mesma forma que ocorreu com os tablets, o sucesso dos relógios inteligentes está relacionado com o tipo de aplicativo que será criado para eles.

Oportunidade Não é preciso muito esforço para perceber que este tipo de dispositivo oferece muitas possibilidades para empreendedores e desenvolvedores de software. Se você programa em Android, ou tem alguma ideia para um aplicativo, agora é a hora de botar a mão na massa. Aproveitando esta janela de oportunidade, você se estabelecerá como um pioneiro e também ajudará na consolidação desse novo mercado. A esperança é que, ao longo do tempo, os dispositivos farão mais, custarão menos e vestirão melhor. Porém, o que realmente fará centenas de milhões de pessoas utilizarem esses computadores são a criatividade e o poder dos softwares, não importando se eles estão no relógio, óculos ou em sensores nas roupas. e Artigo escrito com base em: »»Tim Carmody, MIT Technology Review, 25/09/2013


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Sensor mimetiza

características da

pele humana

é reduzido, resultando na diminuição da resistência elétrica. A variação da resistência da PSR modula a corrente que flui através do OLED e altera o brilho da luz emitida. Para mudar a cor da luz emitida, basta uma simples alteração do material da camada emissiva dos OLEDs. Isso resulta na alteração do pico de comprimento de onda emitido pelo dispositivo, que pode ser ajustado para 489, 523, 562 ou 601 nm. Os pesquisadores mostraram também que o visor é resistente à flexão e que a matriz funciona adequadamente em diferentes curvaturas.

Pele eletrônica interativa

Um dispositivo flexível que responde à pressão abre caminho para peles eletrônicas que simulam o tato. A pele é um órgão flexível e robusto que cobre e protege o organismo humano contra danos externos. Ao mesmo tempo, também funciona como um sensor para toque, dor e temperatura. Este modelo biológico multifuncional está inspirando o desenvolvimento de equivalentes eletrônicos conhecidos como “pele eletrônica”, que consiste em uma matriz de sensores mecanicamente flexíveis ou elásticos. Ela pode ser aplicada em superfícies irregulares e tem a capacidade de mapear espacialmente e quantificar diversos estímulos. Estes dispositivos têm sido propostos como próteses biomiméticas e como ferramentas de diagnóstico, bem como um meio para criar robôs com percepções sensoriais semelhantes às humanas. Pesquisadores do Departamento de Engenharia Elétrica e Ciência da Computação da Universidade da Califórnia, em Berkeley, descreveram a primeira pele eletrônica interativa. Ela não só mapeia espacialmente a pressão aplicada, mas também fornece uma resposta visual instantânea através de um display de diodos orgânicos emissores de luz (OLEDs). Os OLEDs acendem no local onde o dispositivo é tocado e a

intensidade da luz emitida é proporcional à pressão aplicada.

Como funciona

Um wafer de silício é revestido com uma camada de poliimida de aproximadamente 24 µm. Em seguida, ele é processado utilizando passos convencionais de microfabricação para imprimir os circuitos, tais como fotolitografia e metalização. A camada de poliimida é retirada do wafer de silício com os dispositivos já impressos em sua superfície, resultando em um sistema eletrônico feito em plástico altamente flexível. Cada pixel da matriz consiste em um transístor de película fina (TFT) com nanotubos de carbono, sendo o dreno do transístor ligado ao ânodo de um OLED. Uma borracha sensível à pressão com nanopartículas de carbono incorporadas (PSR) é aplicada no topo da matriz de diodos, de forma que ela fique em contato elétrico com o cátodo de cada OLED. A superfície de borracha é revestida com uma tinta de prata que serve como aterramento. Quando a pressão é aplicada sobre a PSR, o caminho de tunelamento entre as nanopartículas de carbono na borracha

O sistema completo foi fabricado consistindo em matrizes de 16 x 16 pixels de TFTs, OLEDs e sensores de pressão integrados sobre um substrato de poliimida. Quando nenhuma pressão é aplicada, a resistência da PSR evita a passagem de corrente e todos os OLEDs ficam desligados. O aumento da corrente elétrica ocorre pela aplicação de pressão sobre a PSR: os OLEDs recebem mais corrente e acendem nesses locais. A integração de outros componentes e sensores pode ser feita utilizando uma plataforma semelhante, permitindo uma interface mais sofisticada e parecida com a pele humana. Os pesquisadores preveem que a plataforma apresentada pode encontrar uma grande variedade de aplicações em painéis automotivos, robótica e dispositivos de monitoramento médico e de saúde. As matrizes de pele eletrônica também podem ser exploradas para cobrir grandes áreas, tais como paredes de edifícios com papéis de parede interativos, utilizando o conceito apresentado. e Leia o trabalho original: »» Chuan Wang et al., Nature Materials 12, 899– 904 (2013)

Foto: Representação esquemática de um único pixel que consiste de um TFT com nanotubos de carbono, um OLED e um sensor de pressão (PSR) sobre um substrato de poliimida (esquerda). Ilustração de uma matriz de 16 x 16 pixels, funcionando como uma pele interativa, capaz de mapear e exibir visualmente a intensidade da pressão aplicada (direita). Foto: Chuan Wang et al./Nature - Reprinted by permission from Macmillan Publishers Ltd: Nature Materials (12, 899–904), copyright (2013)

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Como ter sucesso na

Pesquisa

Online

Confira os pontos essenciais para a realização de uma pesquisa eficiente por Rodolfo Ohl, country manager da SurveyMonkey Não há dúvidas de que a realização de pesquisas ajuda pessoas e organizações a tomarem melhores decisões. Ainda assim, muitos acabam deixando este passo importante de lado por acreditarem ser uma ação lenta e trabalhosa. É aí que entram as ferramentas online, que otimizam todo o processo da coleta e tornam a tabulação de dados muito mais rápida e eficiente. Porém, é importante tomar alguns cuidados para obter resultados que realmente contribuam para que você ou sua empresa enxergue o cenário e reúna as informações essenciais para nortear seus passos futuros.

Recentes estatísticas mostram “ que as maiores taxas de abertura e cliques acontecem na segundafeira, sexta-feira e no domingo.” Uma pesquisa bem feita fornece insights claros e confiáveis que ajudarão o estudante, profissional ou empreendedor a definir quais as melhores ações a serem tomadas. A finalidade pode ser diversa: as mais realizadas por nossos clientes são pesquisas de satisfação, avaliação de desempenho funcional, pesquisas de mercado, feedbacks de eventos, treinamentos e produtos. Dados e dicas importantes para garantir um bom resultado na aplicação de uma pesquisa foram coletados em nossos 14 anos de expertise no assunto. Isso nos permitiu reunir alguns pontos essenciais para a realização de uma pesquisa eficiente:

• Defina claramente o propósito da sua pesquisa online Objetivos confusos levam a resultados confusos. Um bom exemplo é o de uma empresa de software que desejava saber quais das novas funcionalidades eram mais importantes para seus clientes. A pesquisa perguntava “Como podemos melhorar nosso produto?”. As respostas variaram desde “Faça o mais simples” até “Adicione um botão de atualizar na página de recrutamento”. Resultado: embora as informações coletadas parecessem interessantes, estes dados não foram úteis para o gerente do produto. O que ele esperava era uma lista de funcionalidades a serem desenvolvidas, utilizando o input dos clientes como uma variável na priorização. Para não perder o rumo, invista tempo respondendo às seguintes perguntas:

Por que está criando esta pesquisa?

O que você espera alcançar com esta pesquisa?

Como você pretende utilizar os dados que serão coletados?

Quais decisões espera impactar com os resultados desta pesquisa?

Isso vai ajudar a estabelecer um objetivo claro e aumentar suas chances de sucesso. Boas pesquisas têm objetivos que são facilmente entendidos.

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• Mantenha a pesquisa curta e focada O ideal é focar em apenas um objetivo. Pesquisas curtas e focadas ajudam na qualidade e quantidade das respostas coletadas, uma vez que a taxa de abandono é menor.

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• Calcule o tempo de resposta

Na SurveyMonkey temos estudado bastante o tempo ideal para completar uma pesquisa. Aprendemos que o respondente investe cinco minutos ou menos para completá-la. Seis a 10 minutos são aceitáveis, mas vemos taxas significativas de abandono após 11 minutos.

• Não inclua perguntas fora do escopo da pesquisa

Faça uma avaliação genuína de cada questão para saber se elas realmente agregam informações e ajudam a atingir seu objetivo.

• Mantenha as questões simples

Faça perguntas diretas. Evite o uso de jargões ou siglas. Não presuma que seus respondentes conheçam os acrônimos utilizados na sua organização.

• Dê preferência às questões fechadas e saiba quando utilizar questões abertas

Questões fechadas são aquelas que dão alternativas ao respondente. Além de facilitarem o processo de análise, facilitam a resposta. As questões abertas permitem que as pessoas respondam à pergunta com suas próprias palavras. São ótimas para fornecer informações qualitativas e insights que talvez não tenham sido abordados no questionário.

• Mantenha as escalas de avaliação padronizadas em todo o questionário Escalas de avaliação são uma ótima forma de analisar e comparar um conjunto de variáveis. Caso escolha utilizá-las em seu questionário, mantenha a padronização em todas as perguntas. Alterar sua escala de avaliação no questionário aumentará as chances de os respondentes ficarem confusos e fornecerem respostas não confiáveis.

• Mantenha um ordenamento lógico

Certifique-se de que o fluxo do seu questionário está ordenado de maneira lógica. Comece com uma curta introdução que motive o respondente a completar a pesquisa (exemplo bem simples, mas funcional: “Ajude a melhorar nossos serviços para você.”). Uma boa ideia é começar com questões mais amplas e depois afunilar o escopo das perguntas. É melhor coletar dados demográficos e sensitivos no final da pesquisa, a não ser que esta informação sirva para filtrar e desqualificar participantes.

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• Realize um pré-teste

Antes de divulgar sua pesquisa, peça para alguns conhecidos ou colegas de trabalho respondê-la. Desta forma você pode encontrar falhas ou interpretações equivocadas das questões.

• Saiba escolher bem o dia de enviar a pesquisa para sua audiência

Recentes estatísticas mostram que as maiores taxas de abertura e cliques acontecem segunda-feira, sexta-feira e domingo. No entanto, o mais importante para acertar e ter um bom índice de respostas é considerar o perfil da sua audiência. Em uma pesquisa com funcionários, por exemplo, o ideal seria enviá-la em um dia útil. Enviar uma pesquisa no final do mês, que é época de fechamento de relatórios e balanços mensais, pode ser uma boa aposta dependendo do perfil dos entrevistados.

• Envie lembretes

Enviar lembretes para quem ainda respondeu à pesquisa pode ajudar a aumentar significativamente a taxa de respostas. Mas lembre-se: isso não é necessariamente apropriado para todas as pesquisas. e »» Rodolfo Ohl é o country manager Brasil da SurveyMonkey, empresa líder global em pesquisas. Bacharel e mestre em administração de empresas pela FECAP – Fundação Escola de Comércio Álvares Penteado –, Rodolfo possui rica experiência na implantação e gestão de subsidiárias de unidades de negócios de empresas líderes da internet, como Monster.com, Catho, Manager, além da própria SurveyMonkey, onde trabalha atualmente. »»A SurveyMonkey é a maior empresa de pesquisa online do mundo, e ajuda seus clientes a coletarem mais de 1 milhão de respostas para pesquisas todos os dias. A SurveyMonkey revolucionou a forma com que as pessoas entregam e recebem feedback, tornando este processo acessível, fácil e flexível a vários níveis de orçamento. A empresa foi fundada em 1999 e está focada em ajudar as pessoas a tomarem melhores decisões. São mais de 15 milhões de clientes no mundo todo, entre eles, 99% das empresas indicadas pela Fortune 500, instituições acadêmicas, organizações e empresas no mundo todo. No Brasil, são 380 mil clientes. A empresa tem sede em Palo Alto, Califórnia e conta com mais de 200 colaboradores.

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10:51 PM

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Barco autônomo

tenta cruzar

o Atlântico

alimenta o motor acoplado ao fundo do casco é carregada através de painéis solares localizados no topo da embarcação. Quando as condições climáticas são boas, a bateria carrega o suficiente durante o dia para manter o motor em funcionamento à noite. Caso as condições não sejam as melhores, o motor desliga e o barco fica à deriva até que a bateria seja carregada novamente. Fortes tempestades não devem ser um problema para o barco, pois o formato do deck e o chumbo colocado no fundo da quilha garantem que a embarcação volte à sua posição original caso ela vire. Uma característica curiosa é que o barco é programado para parar e navegar de ré a cada cinco horas. Segundo a equipe, essa manobra ajuda a livrar a quilha de qualquer objeto que possa ter ficado preso na embarcação durante o percurso.

Problemas

Embarcação projetada por estudantes pode entrar para a história da navegação. A Scout é um barco de quatro metros de comprimento projetado para atravessar o Oceano Atlântico. Isso não seria grande coisa, caso a embarcação não o fizesse de forma completamente autônoma, utilizando apenas comandos pré-programados e informações sobre o ambiente que o seu sistema coleta através de sensores acoplados. Projetada em 2010 por estudantes de Engenharia Civil, Mecânica, Eletrônica e Ciência da Computação, a embarcação foi lançada no dia 24 de agosto deste ano em Rhode Island, nos EUA, e espera-se que chegue à Espanha em apenas alguns meses. Até agora, ela já percorreu aproximadamente 2.000 dos 5.900 km entre

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o ponto de partida e o de chegada. Diferentemente de seus predecessores, a Scout é completamente autônoma. Seu sistema manda updates três vezes por hora, utilizando um transmissor Iridium. Assim, é possível monitorar a posição, velocidade, nível da bateria e algumas outras condições do barco, mas novas instruções não podem ser enviadas para ele.

Tecnologia O casco da Scout foi construído com materiais de ponta (espuma Divinycell envolta por fibra de carbono), porém o restante do barco é relativamente simples. A bateria lítio-ferro-fosfato que

No dia 28 de setembro, a Scout deixou de enviar informações para a equipe. Ela já teve períodos de silêncio antes, que foram corrigidos com a reinicialização automática do sistema que cuida da comunicação por satélite. Porém, geralmente estes blecautes não duraram mais que 12 horas. Após quase três dias de completo silêncio, o barco ativou um sistema de backup que envia informações sobre a posição duas vezes ao dia para a equipe. A principio, por efeito dos ventos e correntes marítimas, o barco parecia navegar na direção correta, mas agora está claro que a Scout está à deriva. Os idealizadores do barco esperam que, devido às correntes marítimas, o barco passe próximo à Carolina do Norte no próximo ano. Eles planejam recuperar a embarcação, corrigir os problemas e tentar novamente. Novas informações sobre a embarcação e a sua saga estão na fan page da Scout no Facebook. Você pode conhecer o site do projeto, entender melhor a embarcação, acompanhar a trajetória da Scout rumo à Espanha e torcer pelo sucesso da missão pelo QR Code desta notícia, ou acessando: www.pltk.com.br/scout e Este artigo foi escrito com base em: »» http://www.gotransat.com/ »» David Schneider, IEEE Spectrum, 27/09/2013

Foto: Scout Transatlantic


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Polyteck | Edição 02