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10 ÃO 0 PÁ PR G E IN M A IU S M

E D

Agosto 2016 | www.sciam.com.br

Como os mes aprimoram

o cérebro

INTELIGÊNCIA ARTIFICIAL

Os carros que vão dispensar o motorista

MEIO AMBIENTE

Busca por petróleo gera terremotos

9 771676 979006

ISSN 1676-9791

00169

ANO 14 | no 169 R$ 19,90 | 4,90 €

Jogos de ação podem aperfeiçoar as capacidades cognitivas ASTRONOMIA

Lainakea, nosso endereço cósmico


AG O S TO 2 0 1 6 N Ú M E R O 1 6 9, A N O 1 4

mas os órgãos de conservação ficaram para trás. K. Ullas Karanth

O poder dos games para turbinar o cérebro

AST RO N OMIA

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Perfurando terremotos A relação entre abalos sísmicos e produção de petróleo e gás está se tornando cada vez mais evidente. No entanto, as reações das agências reguladoras ainda são lentas. Anna Kuchment CO N S E RVAÇÃO

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No rastro dos tigres A ciência que pesquisa esses felinos esquivos avançou bastante,

Fotografia de Jeff Wilson

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PÁ PR G E IN M A IU S M

0 ANO 14 | no 169 R$ 19 90 | 4 90 €

COMO OS GAMES APRIMORAM O CÉREBRO

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IS N 16 6- 791

0016

A segunda vinda do Ebola Déficits cerebrais e outros problemas atormentam muitos sobreviventes do vírus na Libéria. As suspeitas recaem sobre remanescentes virais ocultos e respostas imunológicas exageradas Seema Yasmin

AMBIENTE

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D IÇ 10 ÃO

SAÚ DE PÚBL IC A

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E

A ascensão da IA A promessa de carros que se autodirigem e de softwares capazes de aprender novas habilidades por conta própria provocou um renascimento da inteligência artificial e, com ela, temores de que nossas máquinas algum dia poderão voltar-se contra nós.

Nosso lugar Descobrimos que a Via Láctea faz parte de um imenso superaglomerado de galáxias que forma uma das maiores estruturas conhecidas do Universo. Esse achado é apenas o começo de um novo esforço para mapear o Cosmos. Noam I. Libeskind e R. Brent Tully

I N T E L I GÊ N CI A A RT IFICIAL

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Metal bípede Por que é tão difícil construir um robô que anda? John Pavlus

EDIÇÃO N0 1 9 AGOSTO 20 6

Atirar em zumbis e repelir alienígenas pode levar a uma melhora duradoura de habilidades mentais. Daphne Bavelier e C. Shawn Green

ROBÓTIC A

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71676 97 006

CI Ê N CI A CO GN I T IVA

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Como os games aprimoram

o cérebro

INTELIGÊNCIA ARTIFICIAL

Os carros que vão dispensar o motorista

MEIO AMBIENTE

Busca por petróleo gera terremotos

Jogos de ação podem aperfeiçoar as capacidades cognitivas A TRONOMIA

Lainakea, nosso endereço cósmico

EVO LU Ç Ã O

N A C A PA

Longa vida aos humanos

O hábito de jogar games de ação, que por muito tempo foi considerado uma forma de lazer Ǹø_¸xlø_CîžþCiîßCąTx³x…Ÿ‰¸äž³xäÇxßCl¸äi ampliando a atenção e a habilidade de processar informação rapidamente. Os ganhos gerados pelos jogos são maiores que os oferecidos por técnicas formais de treinamento cerebral. §øäîßDcT¸lx ølx ø†ø­

Genomas modernos e múmias antigas dão pistas sobre o motivo de a longevidade do Homo sapiens exceder em muito a de outros primatas. Heather Pringle

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5 Carta do editor 6 Expediente C IÊNC IA EM PAUTA

7 Não deixe a História morrer Antes que as guerras e o tempo destruam nosso patrimônio cultural, precisamos salvá-lo em bibliotecas digitais 3D. Dos Editores

8 Memória FÓRUM

9 Um retorno à Lua é crucial 7

Não é apenas uma escala para Marte — é uma forma de desenvolver novas indústrias. Clive R. Neal

12 Avanços Um dispositivo especial colocado à frente do próximo grande telescópio da Nasa poderia ajudar a captar imagens de mundos habitáveis. Algumas mariposas que habitam cidades evoluíram para evitar lâmpadas, mas essa adaptação é útil? Dermatologistas e bioengenheiros desenvolvem um protetor que não penetra na pele. Alojar ratos-domésticos criados em laboratório com roedores “sujos” de lojas de animais de estimação resulta em modelos humanos melhores. O desejo humano de saber é mais poderoso do que pensamos. OBS ERVATÓRIO

20 A incrível corrida de cem metros rasos A prova exige uma potência equivalente à necessária para subir um andar num segundo. Otaviano Helene C IÊNC IA DA S A ÚDE

22 Medindo os efeitos do chumbo 22

Pesquisas sugerem que exposição à água contaminada por chumbo em Flint, Michigan, não precisa provocar danos duradouros. Ellen Ruppel Shell DES A FIOS DO COS MOS & C ÉU D O MÊS

24 A misteriosa origem das luas marcianas Perseidas e uma conjunção tripla. Salvador Nogueira

96 Livros C IÊNC IA EM GRÁ FICO

98 Menu de uma só palavra As dietas alimentares ao redor do mundo estão mais parecidas do que costumavam ser. Mark Fischetti 24

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CARTA DO EDITOR

Pablo Nogueira é editor da IY_[dj_ÒY7c[h_YWd8hWi_b$

O poder das perguntas simples Onde estamos? Esse é o tipo de pergunta simples que pode levar a respostas complexas. Enquanto escrevo estas linhas, estou no bairro de Pinheiros, em São Paulo. Mas também estou no Brasil e na América do Sul. No planeta Terra e na área interna do Sistema Solar. Estou na região da Via Láctea conhecida como Braço de Órion. Estou no... Quanto mais nosso conhecimento sobre o Universo se desenvolve, mais rica se torna a resposta à pergunta “onde estamos”. A mais recente referência que podemos dar a quem nos faz essa indagação tem o nome de Laniakea. É uma palavra havaiana que significa “céus sem fim” , e designa a maior estrutura cósmica já identificada. Ela se expande por 400 milhões de anos-luz, abriga 100 mil grandes galáxias e tem massa equivalente a 100 quatrilhões (1015) de sóis. A descoberta de Laniakea foi anunciada com destaque este ano na prestigiada revista científica Nature. E nesta edição você tem a oportunidade de ler um artigo escrito por R. Brent Tully, o líder do grupo que encontrou Laniakea, explicando como foi feita a pesquisa, e como ela pode ajudar a desvendar a enigmática energia escura. Outra pergunta simples é a que deu origem à pesquisa que

estampa a capa deste mês. Pesquisadores de um laboratório de psicologia na universidade de Rochester, em NY, EUA, ficaram intrigados ao constatar que alguns jovens submetidos a um certo teste psicológico computadorizado obtinham uma pontuação bem acima da média. Seria um problema do próprio teste? A investigacão mostrou que todos eram fanáticos por um determinado game, e que a prática contínua do jogo havia aperfeiçoado suas capacidades mentais. Com o acúmulo de estudos apontando resultados semelhantes, já existem hoje empresas que desenvolvem games com o propósito específico de beneficiar pessoas com deficiências e problemas cognitivos. Nesta edição você encontra também robôs que andam, tigres, terremotos provocados pelo homem e três artigos abordando os avanços na área de Inteligência Artificial. Especialistas preevem que nas próximas décadas vamos achar normal ver em nossas estradas carros parcialmente autônomos — isto é, capazes de se conduzirem sozinhos em condições específicas. Sorte a sua, leitor, que aqui na Scientific American Brasil pode conhecer o futuro com antecedência. Boa leitura!

ALGUNS COLABORADORES

Clive R. Neal Professor de geologia da Universidade de Notre Dame. Ele pesquisa a origem e a evolução da Lua e recentemente presidiu o grupo de revisão sênior das missões espaciais estendidas para a Divisão de Ciência Planetária da Nasa.

Otaviano Helene Mestre e doutor em física pela Universidade de São Paulo, onde é professor, trabalha em áreas que incluem problemas relacionados ao tratamento estatístico de dados experimentais.

Ellen Ruppel Shell Codirige o programa de pós-graduação r¡™«Í§D›”Ò¡«Z”r§ÜûZ«fD7§”èrÍҔfDfr de Boston. Ela escreveu sobre testes de alergia na edição de novembro de 2015.

Salvador Nogueira Jornalista de ciência especializado em astronomia e astronáutica. É autor de oito livros, dentre eles HkceWe_dÒd_je0 FWiiWZe[\kjkheZWWl[djkhW^kcWdWdW Yedgk_ijWZe[ifW‚e e ;njhWj[hh[ijh[i0EdZ[ [b[i[ij€e[YeceWY_…dY_Wj[djW [dYedjh|#bei.

Yoshua Bengio Professor de ciência da computação na Universidade de Montreal e um dos pioneiros no desenvolvimento dos métodos de aprendizagem profunda que levaram ao atual renascimento da ”§Ür›”†ù§Z”DDÍܔZ”D›»

Steven E. Shladover Ajudou a criar o programa Parceiros para

Tecnologia Avançada de Transporte da Califórnia do Instituto de Estudos do Transporte da Universidade da Califórnia em Berkeley, nos anos 1980. Engenheiro mecânico por formação, é bacharel, mestre e doutor pelo MIT.

Stuart Russell Professor de ciência da computação na Universidade da Califórnia em Berkeley, e rÒµrZ”D›”ÒÜDr¡”§Ür›”†ù§Z”DDÍܔZ”D›»

Anna Kuchment Editora colaboradora daIY_[dj_ÒY 7c[h_YWde escreve sobre ciência no Dallas Cehd_d]D[mi$Antes foi repórter, escritora e editora da revista D[mim[[a. Autora de J^[<eh]ejj[d9kh[, que trata do potencial de vírus bacteriófagos como arma contra a resistência a antibióticos.

K. Ullas Karanth é cientista sênios da Wildlife Conservation Society, sediada na cidade de Nova York. Treinado originalmente como engenheiro, mais tarde ele se tornou biólogo conservacionista. Karanth estuda tigres há mais de 30 anos.

Noam I. Libeskind Cosmólogo do Instituto Leibniz de Astrofísica, em Potsdam, Alemanha. Usa supercomputadores para modelar a evolução do Universo e a formação de galáxias, com foco na Via Láctea, Grupo Local e galáxias anãs que nos rodeiam.

R. Brent Tully É astrônomo da Universidade do Havaí e há 40 anos, vem medindo as distâncias de

galáxias e mapeando sua distribuição e movimentos no espaço. É autor do mais completo catálogo das nossas redondezas cósmicas.

Seema Yasmin Escritora e médica, escreveu para a IY_[dj_ÒY7c[h_YWdda Libéria.

Heather Pringle Jornalista canadense e correspondentecolaboradora da revista Science.

John Pavlus Escritor e cineasta com foco em temas de ciência, tecnologia e design. Seu trabalho foi publicado nas revistas 8beecX[h] 8ki_d[iim[[a e C?JJ[Y^debe]oH[l_[m, entre outros veículos de comunicação.

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ANALISTAS WEB Lucas Carlos Lacerda e Lucas Alberto da Silva COORDENADOR DE CRIAÇÃO E DESIGNER Gabriel Andrade  PRESIDENTE Edimilson Cardial DIRETORIA Carolina Martinez, Marcio Cardial e Rita Martinez ANO 14 – AGOSTO DE 2016 ISSN 1676979-1   EDITOR Pablo Nogueira EDITOR DE ARTE  Daniel das Neves ESTAGIÁRIA  Isabela Augusto (web) COLABORADORES Luiz Roberto Malta e Maria Stella Valli (revisão); Aracy Mendes da Costa, Laura Knapp, Suzana Schindler (tradução) PROCESSAMENTO DE IMAGEM Paulo Cesar Salgado PRODUÇÃO GRÁFICA Sidney Luiz dos Santos ANALISTA DE VENDAS AVULSAS  Ana Paula Reis   COMUNICAÇÃO E EVENTOS GERENTE Almir Lopes almir@editorasegmento.com.br ESCRITÓRIOS REGIONAIS: Brasília – Sonia Brandão (61) 3321-4304/ 9973-4304 sonia@editorasegmento.com.br Paraná – Marisa Oliveira (41) 3027-8490/9267-2307 parana@editorasegmento.com.br TECNOLOGIA GERENTE Paulo Cordeiro ANALISTA PROGRAMADOR  Diego de Andrade MARKETING/WEB DIRETORA Carolina Martinez GERENTE Ana Carolina Madrid EVENTOS Lila Muniz DESENVOLVEDOR Jonatas Moraes Brito 

ASSINATURAS GERENTE: Cristina Albuquerque LOJA SEGMENTO Mariana Monné EVENTOS ASSINATURAS Ana Lúcia Souza VENDAS TELEMARKETING ATIVO Cleide Orlandoni FINANCEIRO CONTAS A PAGAR Siumara Celeste PLANEJAMENTO Cinthya Müller FATURAMENTO Weslley Patrik SUPERVISÃO Tamires R. Santos SCIENTIFIC AMERICAN BRASIL é uma publicação mensal da Editora Segmento, sob licença de Scientific American, Inc. SCIENTIFIC AMERICAN INTERNATIONAL EDITOR IN CHIEF: Mariette DiChristina EXECUTIVE EDITOR: Fred Guterl MANAGING EDITOR: Ricki L. Rusting SENIOR EDITORS: Mark Fischetti, Josch Fischman, Seth Fletcher, Christine Gorman, Clara Moskowitz, Gary Stix, Kate Wong DESIGN DIRECTOR: Michael Mrak PHOTOGRAPHY EDITOR: Monica Bradley PRESIDENT: Steven Inchcoombe EXECUTIVE VICE-PRESIDENT: Michael Florek SCIENTIFIC AMERICAN ON-LINE Visite nosso site e participe de nossas redes sociais digitais. www.sciam.com.br www.facebook.com/sciambrasil www.twitter.com/sciambrasil REDAÇÃO Comentários sobre o conteúdo editorial, sugestões, críticas às matérias e releases.redacaosciam@editorasegmento.com.br tel.: 11 3039-5600 - fax: 11 3039-5610

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CIÊNCIA EM PAUTA O PINI ÃO E A N Á LI S E D O C O N S E L H O E D ITO R I A L DA SC IENTIFIC A MERIC AN

Não deixe a História morrer Antes que as guerras e o tempo destruam nosso patrimônio cultural, precisamos salvá-lo em bibliotecas digitais 3D Dos editores Em 163 países, mil locais históricos naturais e culturais formam o mais precioso patrimônio da humanidade. A Unesco os chama de Sítios de Patrimônio Mundial e entre eles estão desde o Parque Nacional Virunga, na República Democrática do Congo, até a antiga cidade de Palmira, na Síria, e o Monte Rushmore, nos EUA. A cada dia perde-se um pouco desse patrimônio. Guerras, mudanças climáticas e poluição deixam sua marca, assim como o vento e a chuva. Já se foram os Budas de Bamiyan (dinamitados pelo Talibã em 2001), no Afeganistão, e monumentos de Palmira (parcialmente destruída pelo Estado Islâmico em 2015). Os US$ 4 milhões anuais que a Unesco aloca para preservação mal chegam para cuidar das quatro dúzias de sítios em risco iminente de serem perdidos para sempre. Mas há uma alternativa. As novas tecnologias digitais de conservação permitem preservá-los virtualmente, por meio de escaneamento, modelagem e armazenamento 3D. Esses projetos podem ser realizados por meio de parcerias entre governos, universidades, empresas e entidades sem fins lucrativos. Para fazer um modelo em 3D, um escâner a laser executa uma varredura de luz de um objeto e coleta a resultante nuvem

Ilustração de Deshi Deng

de pontos topológica. Para reproduzir cada pormenor, o aparelho capta imagens sobrepostas de todos os ângulos possíveis. Um computador então costura uma grande imagem de superfície e traça linhas de um ponto a outro para criar um modelo em moldura de arame. Câmeras digitais de alta resolução adicionam cor e textura. Quando totalmente montados, os modelos podem ser vistos, impressos ou manipulados. Digitalizações fazem mais do que conservar uma memória num banco de dados. Com mensurações altamente acuradas, os arqueólogos podem descobrir passagens ocultas ou revelar antigos truques de engenharia. Crianças na escola podem explorar locais que talvez nunca visitassem. E, quando um local for destruído, as digitalizações podem ser usadas para reconstruí-lo. Isso já aconteceu com um Sítio de Patrimônio Mundial, os Túmulos de Kasubi, em Uganda. Erguidos em madeira em 1882, foram destruídos num incêndio em 2010 e reconstruídos em 2014, com base em grande parte em modelos em 3D feitos em 2009. Mais de cem Sítios de Patrimônio Mundial já estão preservados em modelos 3D e os conservacionistas estão se apressando para registrar o máximo deles, especialmente em regiões de conflito no Oriente Médio e Norte da África. Em 2003 Ben Kacyra, iraquiano-americano nascido em Mossul, cofundou a empresa sem fins lucrativos CyArk, hoje líder em preservação em 3D. Kacyra fez fortuna desenvolvendo e aplicando os primeiros sistemas de escaneamento laser em 3D portáteis do mundo; sua organização também foi pioneira (e agora é a maior) a usar a tecnologia para preservação em larga escala. Os 500 projetos da CyArk têm como objetivo conservar digitalmente 500 Sítios de Patrimônio Mundial, unindo fundos públicos e privados, apoio governamental e pesquisa de ponta para tornar o trabalho o mais acurado e útil possível. Todos os projetos estão arquivados em servidores públicos e em abrigos seguros de bancos de dados. Conservacionistas do mundo todo copiam a CyArk. Para escanear o Monte Rushmore, a empresa forneceu pessoal, experiência e parte do dinheiro. O Serviço Nacional de Parques americano contribui com mais recursos e uma equipe para escanear as narinas e abaixo das sobrancelhas das esculturas dos presidentes. Uma equipe de engenharia e a universidade local prestaram consultoria sobre a geologia da região. A Agência do Patrimônio Nacional Escocês e o Estúdio de Design Digital da Escola de Arte de Glasgow coletaram dados e os utilizaram como instrumentos para visualizar e conservar a montanha. Prédios de importância local também podem ser preservados. Como firmas de engenharia, arquitetura e outras usam digitalização 3D em seu trabalho, muitas cidades têm companhias locais de escaneamento. Tim Crammond, gerente da Laser Scanning America, cobra US$ 1 mil ao dia para coletar e processar dados, mas, diz ele, “apesar de chegarem muitos pedidos de interessados no escaneamento em 3D para preservação, parece não haver recursos”. Embora cada caso seja único, um típico projeto de escaneamento de Patrimônio Mundial custa US$ 50 mil. Com US$ 50 milhões, modelos de todos os mil Sítios de Patrimônio Mundial poderiam ser armazenados para sempre. Exortamos governos, universidades e entidades sem fins lucrativos a apoiarem a conservação digital de nossa história antes que a percamos.

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50, 100 & 150 ANOS DE MEMÓRIA IN OVAÇ Õ E S E D E S C O B E R TA S N A R R A DA S PE L A S C IE N TIFI C A M E R I C A N

 ¸­Çž§Cl¸Ǹß C³žx§_Í2_š§x³¸† AGOSTO

suave 1966 Pouso na Lua “A 600 milhas (965,6 km) de onde a sonda russa Luna 9 fez o primeiro pouso controlado na Lua em fevereiro, a espaçonave americana Surveyor 1 desceu no Mar das Tormentas e começou a enviar milhares de fotografias. As imagens mostraram uma área com a aparência de um recém-transformado campo com rochas e pedras se projetando de uma fina camada de pó. As plataformas de pouso do veículo deixaram pegadas circulares com cerca de 2,5 cm de profundidade sobre “raios” em miniatura semelhantes aos que devem ter sido produzidos por um pequeno meteorito. Todas as evidências indicam que a superfície pode facilmente suportar astronautas e espaçonaves.”

1966

1916

Lubriicando o tempo

SCIENTIFIC AMERICAN, VOL. CXV, Nº. 3; JULHO 15, 1916

Economia alimentar “A pequena granja avícola não pode competir em eficiência com uma moderna fazenda mecanizada. A avicultura exige hoje muito capital, alta capacidade técnica, tino empresarial e menos trabalhadores. O novo papel das aves na dieta americana representa uma mudança não menos acentuada que a da posição avícola na agricultura. Peru e frango eram itens especiais reservados para o jantar de domingo ou as comemorações festivas. Hoje são um alimento básico do dia a dia. Os aves têm agora preço competitivo na comparação com carnes vermelhas e peixes e são oferecidas em novas formas atraentes. A nobre galinha envelhecida que precisava de várias horas de cozimento para se tornar comestível foi relegada à ração canina enlatada e é substituída no mercado por jovens frangos fritos, grelhados ou pelos pacotes com frango pré-cozido.”

em velocidade as correntes do mar, são necessários quase tantos homens quanto para manter um navio a vapor contra a maré. Como os escravos de navios não estão mais disponíveis e os custos atuais para trabalhos manuais prevalecem, foi preciso encontrar uma forma de atracar o Zepelim mais de acordo com o espírito da presente era. Isso foi conseguido com a instalação de trilhos de cada lado e cabos presos a roldanas que deslizam para dentro do hangar puxando a aeronave [veja ilustração]. Imagens da tecnologia de ponta da aviação em 1916 podem ser vistas em 2_w²íˆ_Ĉ¬wޝ_C²Ì_·¬é¤÷¦õĆ¾èéCýC흷²

1866

“Nessa nossa época apressada em que mesmo os segundos contam na vida dos negócios, pode soar paradoxal dizer que nós devemos nossa pontualidade e economia de tempo ao brincalhão boto. E, de fato, os relógios de todos os tipos e

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1866 Imaginando o helicóptero “O sr. F. H. Wenham leu recentemente um artigo na Sociedade Aeronáutica da Grã-Bretanha intitulado ‘Algumas Observações sobre Locomoção Aérea e as Leis pelas quais Corpos Pesados Impelidos Através do Ar São Sustentados’. O trabalho cita experimentos que mostram que uma potência de três a quatro cavalos-vapor é necessária para cada 100 libras-peso erguidas na atmosfera por meio de uma rosca ou moinho de vento, girando com seu eixo fixado verticalmente. O autor conclui que qualquer máquina construída dentro desse princípio, para erguer ou transportar corpos pesados, deve terminar em fracasso, uma vez que não há força motriz contínua suficientemente leve para sustentar sequer seu próprio peso.

Mais quente que julho

o 1916 Atracando Zepelim “Para fazer um grande Zepelim entrar em seu hangar, imóvel contra o vento que supera amplamente

ainda os menos dignificados cronômetros não funcionariam um mês após o outro com regularidade sem o lubrificante obtido de suas mandíbulas. Esse óleo tem a propriedade única de conseguir manter fluidez no verão e no inverno. O óleo tampouco oxida, evapora ou fica rançoso. Essas condições são atendidas com exatidão apenas pelo óleo de mandíbula de boto, e não surpreende que o produto refinado seja vendido no atacado em torno de US$ 25 o galão.”

1916: O grande e frágil Zepelim é protegido da intempérie em seu cavernoso hangar

“É provável que nunca na história desse país houve um verão com calor tão severo. Nas aulas de geografia diziam que o clima das zonas temperadas consiste em “extremos de calor e frio”. É verdade. Não é um exagero dizer que o termômetro aqui [em Nova York] mostrou nas primeiras semanas de julho temperatura parecida com algo do gênero abaixo do equador. A existência fica limitada ao simples esforço de seguir o muito citado conselho: ‘fique frio’.”


Clive R. Neal é professor de geologia da Universidade de Notre Dame. Ele pesquisa a origem e a evolução da Lua e recentemente presidiu o grupo de revisão sênior das missões espaciais estendidas para a Divisão de Ciência Planetária da Nasa.

Um retorno à Lua é crucial Não é apenas uma escala para Marte — é uma forma de desenvolver novas indústrias

GETTY IMAGES

Clive R. Neal Há poucos meses, quando o diretor-geral da Agência Espacial Europeia (ESA), Johann-Dietrich Woerner, apresentou um plano para liderar a criação de uma aldeia lunar internacional, tive uma sensação de déjà-vu. Em janeiro de 2004 o então presidente norte-americano George W. Bush anunciou sua Visão para a Exploração do Espaço, pela qual os Estados Unidos liderariam o mundo de volta à Lua. Quando chegássemos lá e aprendêssemos a viver e trabalhar em outro mundo, nos dirigiríamos a Marte como destino final. A ideia de Bush era tão inspiradora que, além da Nasa, outras 13 agências espaciais internacionais aceitaram participar do projeto de retorno à Lua. Infelizmente, a implantação do programa foi um fracasso. A Nasa tentou reviver os dias de glória do programa Apollo concentrando-se em veículos de uso único que levariam todo o material desde a Terra até a Lua. O Apollo foi uma conquista fantástica, mas era insustentável, uma das razões para seu cancelamento nos anos 1970. A visão de Bush também se mostrou muito dispendiosa e, em 2010, o presidente Barack Obama declarou que os Estados Unidos não precisavam voltar à Lua, afirmando, em essência, que como já estivemos lá o objetivo foi alcançado. Em vez disso, iríamos para Marte sem esse passo intermediário. Mas voltar à Lua é crucial para o futuro da exploração espacial — e não só pela experiência que ganharíamos em vida fora de nosso planeta. O satélite também é rico em recursos, sobretudo água congelada, que pode ser decomposta em oxigênio e hidrogênio via eletrólise. Esses elementos podem ser usados em células de combustível e na produção de combustível líquido para foguetes. Se formos mesmo para Marte (ou qualquer outro lugar), transportar esse combustível desde a superfície da Terra é ineficiente. Muito melhor lançá-lo diretamente da Lua, onde a gravidade equivale a 1/6 à da Terra. Voltar à Lua também poderia servir de inspiração à próxima geração e para aprimoramentos tecnológicos como fez a missão

FORUM FRO N T E IR A S DA C IÊ N C I A C OM E N TA DA S P O R E S PE C I A LI S TA S

Apollo — mas de uma forma sustentável e gradual. O contribuinte precisa ver um retorno do investimento e não apenas o desenvolvimento de tecnologia. Um posto de reabastecimento de aeronaves orbitando a Lua, por exemplo — com refino de combustível a partir de recursos lunares, operado pela iniciativa privada e vendendo seus produtos para diversas agências espaciais — é um trampolim comercial para trazer a Lua para nossa esfera de influência econômica. Atividades assim podem resultar numa significativa redução nos lançamentos de massa da superfície da Terra, cortando custos das missões espaciais. Isso poderia originar uma série de indústrias que criariam empregos bem remunerados em alta tecnologia. O próximo passo na exploração lunar deve ser o envio de prospectores robóticos para definir a extensão, forma, distribuição e facilidade de extração e refino desses recursos identificados a partir da órbita. Um esforço internacional poderia facilitar essa operação crucial. A Nasa tem uma missão, a Resource Prospector, em desenvolvimento, mas seu orçamento é limitado e pode ser cortado a qualquer momento. A Rússia também tem um programa sobre recursos lunares em parceria com a ESA. E não nos esqueçamos da China, que em 2013 se tornou a terceira nação a fazer um bem-sucedido pouso suave na Lua. A China planeja trazer amostras da Lua para a Terra nos próximos dois anos, de novo seguindo os EUA e a Rússia. Atualmente a visão dos Estados Unidos para a exploração humana do espaço envolve o uso de uma nave robótica para capturar uma pequena rocha de um asteroide e redirecioná-la para a órbita da Lua. Os humanos vão então explorar essa rocha como um ensaio para uma eventual viagem a Marte. Mas a chamada Missão de Redirecionamento de Asteroide não será aplicável a Marte, em grande medida porque o trabalho em microgravidade é algo bem diferente de trabalhar na superfície de um planeta. Basicamente, é uma via rápida para chegar a lugar nenhum. O que nos traz de volta à aldeia lunar de Woerner, que foi aplaudida por países exploradores do espaço ao ser apresentada no encontro “Lua 2020-2030”, liderado pela Agência Espacial Europeia em dezembro. No momento os Estados Unidos acompanham nos bastidores o que outras nações estão fazendo. Sim, Marte é o nosso destino final. Mas o país tem um caminho mal planejado para chegar lá. A Lua é o recurso de capacitação e a chave para que possamos atingir esse objetivo. Precisamos redefinir o modo como enxergamos a exploração do espaço pela humanidade, para que qualquer dinheiro destinado às viagens espaciais possa ser encarado como um investimento em nosso futuro.

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ED. 06 - AGOSTO 2016

Nova tecnologia desenvolvida no Inpe melhora estimativas sobre queimadas

C

ientistas do Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (Inpe) contam com uma nova tecnologia para monitorar com precisão incêndios e queimadas no Brasil. Um algoritmo (ou comandos computacionais) desenvolvido no Inpe permite o mapeamento das áreas destruídas pelo fogo a partir de dados de sensoriamento remoto obtidos da Nasa, a Agência Espacial Norte-Americana. A nova ferramenta já foi adotada pelo Grupo de Monitoramento de Queimadas e Incêndios para gerar estimativas mais confiáveis, inclusive, retroativamente.

Com base nas imagens de satélites, os pesquisadores conseguiam acompanhar os focos de incêndio, ou seja, o local da chama. Agora, é possível dimensionar a área tomada pelo

fogo ano a ano desde 2005 em cada bioma. Isso porque o algoritmo desenvolvido tem resolução espacial de 1 quilômetro quadrado. Segundo a pesquisadora Renata Libonati, que desenvolveu a ferramenta durante pós-graduação no Inpe, o Brasil usava tecnologia desenvolvida pela Nasa para todo o planeta. A desvantagem é que o sensoriamento em escala global, feito de forma generalizada, não considera as características de cada bioma, como tipo de vegetação, solo e clima. “Com esse algoritmo, nós conseguimos refinar as informações sobre as queimadas no Brasil”, diz Libonati. A ferramenta abre uma nova perspectiva para as ações de monitoramento e fiscalização do país. Além disso, permite que o Brasil avance nas políticas de controle de emissão de poluentes.

O

clima tende a ficar com longos períodos secos e extremos de chuva intensa, com menor grau de previsibilidade, até 2100. O alerta foi feito pelo coordenador do INCT de Mudanças Climáticas, Carlos Nobre, durante lançamento do livro “Modelagem Climática e Vulnerabilidades Setoriais à Mudança do Clima no Brasil”, na 68ª Reunião Anual da Sociedade Brasileira para o Progresso da Ciência (SBPC), em julho deste ano, em Porto Seguro (BA).

“Os impactos e os riscos são tão grandes que, na minha opinião, não existe outra possibilidade que não seja a mais rápida redução de gases de efeito estufa, como a COP 21 [21ª Conferência do Clima] preconizou: zerar as emissões até 2050 ou 2060 e chegar a emissões negativas, ou seja, tirar CO2 [dióxido de carbono] da atmosfera”, afirmou o pesquisador. “Esse é um enorme desafio, mas é um problema do qual não temos como fugir se nós não quisermos entregar aos nossos netos e bisnetos um mundo muito difícil de viver.”


INFORME PUBLICITÁRIO

uas novas conexões de 100 Gb/s entre São Paulo e Miami foram ativadas, ampliando a saída internacional da rede acadêmica brasileira, a Ipê. As novas conexões, em operação por meio de cabos submarinos nos oceanos Atlântico e Pacífico, fazem parte do projeto Amlight Express and Protect, financiado pela National Science Foundation (NSF), pela Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (Fapesp) e pela Rede Nacional de Ensino e Pesquisa (RNP), organização social ligada ao Ministério da Ciência, Tecnologia, Inovações e Comunicações. O consórcio Amlight gerencia as conexões entre Estados Unidos e América Latina para ensino e pesquisa.

D

“Em 2017, outros seis links com a mesma capacidade entre

m dos maiores projetos de fibra óptica subaquática do mundo, o programa Amazônia Conectada, completou um ano em julho com o primeiro trecho de 242,5 quilômetros concluído. A fibra interliga os municípios de Coari a Tefé via leito do Rio Solimões. A expectativa é que a infraestrutura de telecomunicações beneficie 144 mil pessoas nos dois municípios. Atualmente, a internet que chega às duas cidades é via satélite e tem custo elevado. E a rede de fibra óptica atende apenas Manaus.

U

“É um projeto absolutamente estratégico. Nesse trecho, vai atender institutos como o Mamirauá, Instituto do Patrimônio Histórico e Artístico Nacional (Iphan) e a Universidade Federal do Amazonas, por exemplo. Os custos das conexões de satélites, que hoje sai por algo entre R$ 3 mil e R$ 5 mil o preço do megabyte, passarão, com o cabo óptico, a aproximadamente R$ 50 por mês. Teremos

Miami e a América Latina devem entrar em operação”, informou o engenheiro de redes da Universidade Internacional da Flórida (FIU, em inglês) Jerônimo Bezerra. Segundo ele, as conexões internacionais de 100 Gb/s estabelecem novos parâmetros em conectividade de alto desempenho nas Américas e possibilitam oportunidades de colaboração científica. Uma das iniciativas beneficiadas será o projeto internacional de Astronomia Large Synoptic Survey Telescope (LSST), que conta com a participação de 50 pesquisadores brasileiros. O LSST é um telescópio em construção em Cerro Pachón, no Chile, previsto para entrar em operação em 2022 e que terá capacidade para fazer o mapeamento de quase metade do céu por um período de dez anos.

aumento da velocidade e mais qualidade na comunicação por preços menores. É uma ideia estruturante para aquela região”, afirma o diretor-geral da Rede Nacional de Ensino e Pesquisa (RNP), Nelson Simões, organização social vinculada ao Ministério da Ciência, Tecnologia, Inovações e Comunicações (MCTIC), parceira no desenvolvimento do programa, ao lado do Ministério da Defesa. O cabo subfluvial de 390 toneladas ligando os municípios faz parte da infovia do Rio Solimões, uma das cinco que serão construídas pelo governo federal por meio dos leitos dos rios que cortam a Amazônia. Somente no Solimões, 15 municípios serão atendidos. Mas a meta do programa é fazer mais. Redes subfluviais ópticas serão estendidas por aproximadamente 7,8 mil quilômetros dos principais rios, beneficiando 3,8 milhões de habitantes em 52 municípios.

Sem conexão Na região amazônica, a internet não chega a todos os municípios, o que prejudica os serviços públicos. Quando há conexão, a velocidade é lenta e o serviço, caro. Com as fibras subfluviais, o objetivo é oferecer 100 gigabytes por segundo, o que viabiliza uma série de serviços de rede de dados com a mesma qualidade encontrada em outras regiões do país: internet banda larga, telemedicina, ensino a distância, instituições de educação e pesquisa, e interconexão entre saúde. Além disso, o programa vai contribuir também para aperfeiçoar as comunicações militares na fronteira, trazendo ganhos para a defesa nacional.

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AVANÇOS

C O N Q U I S TA S E M C IÊ N C I A , T E C N O LO G I A E M E D I C IN A

ESPA ÇO

Como encontrar outra Terra Um dispositivo especial colocado à frente do próximo grande telescópio da Nasa poderia ajudar a captar imagens de mundos habitáveis Um telescópio espacial de próxima geração da Nasa é capaz de tirar fotos de outros planetas semelhantes à Terra? Astrônomos sonham há tempos com imagens desse tipo, que lhes permitiriam estudar mundos além do nosso Sistema Solar em busca de sinais de habitabilidade e vida. Mas por todo tempo que sonharam, a tecnologia necessária para concretizar isso parecia estar a muitas décadas de distância. Agora, no entanto, um crescente número de especialistas acredita que o Wide-Field Infrared Survey Telescope (WFIRST) da Nasa realmente poderia captar imagens de outras “Terras” — e isso em breve. A agência espacial americana começou a trabalhar formalmente no observatório em fevereiro deste ano e planeja lançá-lo em 2025. Quando for levado ao espaço, o WFIRST estará equipado com um espelho de 2,4 metros que promete imagens panorâmicas dos céus, e usará sua “visão de campo largo” para estudar energia escura, a misteriosa força que impulsiona a expansão cada vez mais acelerada do Universo. Porém outro tópico empolgante — a busca existencial para saber se estamos sozinhos no Universo ¥ExäîEž³‹øx³`žD³l¸D­žääT¸Í Pesquisadores descobriram mais de três mil planetas ao redor de outras estrelas e esperam encontrar dezenas de milhares de outros mais ao longo da próxima década. Estatísticas brutas sugerem que cada estrela no céu é acompanhada por pelo menos um desses chamados exoplanetas e que talvez uma em cada cinco estrelas semelhantes ao Sol sustenta um orbe, ou esfera rochosa em uma “zona habitável”, nem muito quente, nem muito fria, onde pode haver água líquida. A melhor maneira de descobrir se algum desses mundos é parecido

12 Scientific American Brasil | Agosto

com a Terra é vê-los, mas tirar uma foto de um planeta a anos-luz de distância não é nada fácil. Um mundo habitável poderia ser um tênue pontinho perdido no brilho ofuscante, incrivelmente intenso de sua estrela muito maior e dez bilhões de vezes mais brilhante. A turbulenta atmosfera da Terra, que torna luzes estelares indistintas ou desfocadas, também é um grande obstáculo para imagear planetas débeis a partir de observatórios baseados em terra e a maioria dos especialistas concorda que a solução é empregar telescópios espaciais. Mas nem o Telescópio Espacial Hubble da Nasa, nem seu sucessor superdimensionado, o Telescópio Espacial James Webb, programado para ser lançado em 2018, chegam perto do alto contraste necessário para isso. Para ajudar a captar imagens planetárias, o WFIRST terá um avançado coronógrafo; um instrumento dentro do telescópio Ôøx‰§îßD§øąxäîx§DßǸß­xž¸lxø­D`¸­Ç§xxa série de máscaras, espelhos e lentes. Mas esse instrumento foi uma adição tardia ao WFIRST, que não é ideal para um coronógrafo. Consequentemente, muitos especialistas predizem que ele não atingirá o contraste necessário para “fotografar” outras Terras. De fato, `DÇîDßž­Dx³ä`¸­¸xääDäyîT¸lxäD‰Dl¸ß que os planos tentativos da Nasa incluem adiar isso por algo em torno de mais 20 anos, enquanto a agência desenvolve a tecnologia e a “folga” orçamentária necessária para construir um telescópio espacial inteiramente novo depois do WFIRST. No entanto, um dispositivo chamado “starshade” pode ser um atalho. Trata-se de uma tela x­…¸ß­DlxžßDä丧j‰³D`¸­¸ÇDÇx§xl¸ tamanho de metade de um campo de futebol, Ôøx‹øîøDߞDlxąx³Dälx­ž§šDßxälxÔøž§º­xtros diretamente à frente do WFIRST, bloqueando a luz de uma estrela-alvo, assim como podemos tapar o sol no céu com um polegar esticado. Como starshades funcionam com praticamente qualquer telescópio, um instalado no WFIRST poderia lançar uma sombra

mais profunda e ver planetas mais tênues que um coronógrafo. Operando em conjunto, alinhados um atrás do outro, a starshade e o telescópio poderiam tirar fotos de talvez uns 40 planetas, inclusive alguns poucos que espelhariam os padrões da Terra em tamanho e órbita. “Se, e somente se, o WFIRST tivesse uma starshade ele poderia nos fornecer imagens de algumas Terras verdadeiramente azuis ³¸‰³D§lDÇß¹Āž­Dly`DlDjx­þxąlxxäÇxrarmos mais 20 anos” argumenta Jeremy Kasdin, professor da Universidade de Princeton, principal cientista do coronógrafo do telescópio. “Essa é uma oportunidade real para encontrar outra Terra mais cedo e por menos dinheiro antes de fazer um enorme investimento no próximo telescópio espacial gigante da Nasa.” Apesar de o WFIRST ainda estar a quase uma década de seu lançamento, a decisão de ir adiante com os preparativos para um “encontro” com uma starshade deve ser tomada logo, porque o telescópio precisa passar por peque³Dä­¸lž‰`DcÆxäÇDßDÇxß­žîžßÔøxäx䞳`߸nize com a tela estelar a dezenas de milhares de quilômetros de espaço vazio de distância. ¸­¸îD§jø­D­žääT¸äîDßäšDlx¸‰`žD§Ç߸priamente dita não existe. Em vez disso, informa Paul Hertz, diretor da divisão de astrofísica da Nasa, a agência está “em um modo de não exclusão de uma starshade”. Até agora, o fato de não excluir uma tela estelar parece muito ser um esforço determinado para construir uma: quando a Nasa anunciou o início formal l¸Ç߸¥xî¸=235jx§DîD­Uy­`¸³‰ß­¸ø que o telescópio seria lançado em uma órbita a 1,5 milhão de quilômetros da Terra, onde as `¸³lžcÆxääT¸äø‰`žx³îx­x³îxîßD³Ôøž§DäÇDßD uma starshade funcionar. Além disso, a agência americana recentemente formou o Grupo de Trabalho de Prontidão Starshade e designou a starshade formalmente como “atividade de desenvolvimento de tecnologia” — medidas que poderiam acelerar seu progresso. De fato, no porão do amplo Laboratório Frick


N ÃO D E I X E D E L E R

• Sonda espacial Juno, da Nasa, chega a Júpiter • A evolução do Zika vírus • Um novo método para extrair urânio de água marinha

1

CORTESIA DE NASA/JPL-CALTECH

2

3

Estas imagens sequenciais mostram como uma starshade poderia ser posicionada com um futuro telescópio espacial. Inicialmente dobrada para lançamento ao espaço (1), a starshade se desconectaria e desdobraria (2) e então voaria para longe (3) para sua posição dezenas de milhares de quilômetros à frente do telescópio.

de Química, em Princeton, Kasdin já está trabalhando em uma plataforma de testes: um tubo de um metro de largura e 75 metros de `¸­Çߞ­x³î¸`¸­ø­D`F­xßDD‰ĀDlDx­ uma extremidade, um laser na outra e uma äîDßäšDlx­ž³žDîøߞąDlD³¸­xž¸Í îy¸‰³D§ deste verão boreal, prevê ele, a plataforma experimental terá demonstrado a proporção de contraste necessária que, aumentada proporcionalmente para seu tamanho total, poderia permitir o imageamento de planetas semelhantes à Terra. Enquanto isso, a empresa aeroespacial Northrop Grumman testou starshades miniaturizadas em um leito lacustre seco em Nevada e em um telescópio solar gigante no Arizona. E no Laboratório de Jato-Propulsão da Nasa, pesquisadores estão demonstrando como fabricar as delicadas pétalas de uma starshade em escala maior, acomodar toda a estrutura dobrada dentro de ø­…¸øxîxjxǸ߉­Ǹäž`ž¸³E§Dxlxäl¸UßE-la até atingir o tamanho de um campo interno de beisebol (a área quadrada chamada diamante). %x­î¸lDäDälž‰`ø§lDlxäÇDßDþžDUž§žąDßø­D starshade são tecnológicas. Uma tela estelar para o WFIRST poderia custar facilmente um bilhão de dólares — um gasto extra ultraexcessivo para ser incluído no orçamento do telescópio. Consequentemente, ela teria de ser primeiramente proposta e aprovada como um projeto independente, com seu próprio supri­x³î¸äøUäîD³`žD§lx‰³D³`žD­x³î¸lD%DäDÍ Este é um obstáculo muito alto para uma tecnologia ainda incipiente superar, mas a recompensa poderia ser histórica: fornecer a primeira imagem de uma “Terra” desconhecida é um acontecimento que só pode ocorrer uma vez. Devemos tentar fazer isso o mais rápido possível ou adiar a tentativa por mais algumas décadas? A Nasa e a comunidade astronômica precisam decidir logo. —Lee Billings

www.sciam.com.br 13


AVANĂ&#x2021;OS ORG AN I S M OS M O DELO

ENERGIA

Camundongos laboratoriais sĂŁo limpos demais

Energia hĂ­drica

Cientistas normalmente encomendam camundongos laboratoriais on-line, mas o imunologista David Masopust foi alĂŠm disso. Enquanto realizava pesquisas anos atrĂĄs na Universidade Emory, ele viajou de carro atĂŠ um celeiro a vĂĄrias horas de distância para capturar, ele mesmo, os roedores. Masopust suspeitava que ratos-domĂŠsticos de laboratĂłrio fornecidos comercialmente nĂŁo tinham algumas cĂŠlulas imunes essenciais porque seus sistemas imunes eram â&#x20AC;&#x153;inexperientesâ&#x20AC;? â&#x20AC;&#x201D; resultado de terem sido criados em instalaçþes extremamente higiĂŞnicas. O imunologista, agora professor na Universidade de Minnesota, resolveu testar sua suspeita formalmente ao longo de uma dĂŠcada e descobriu que ela estava certa: camundongos de laboratĂłrio utilizados pela comunidade cientĂ­Â&#x2030;`DxĂ&#x2021;x§¸­ø³l¸Â&#x2026;DĂ&#x;­D`zøÎÂ&#x17E;`¸Ă&#x2021;DĂ&#x;DĂŽxätar medicamentos e vacinas para doenças humanas sĂŁo, em alguns aspectos, modelos insatisfatĂłrios do sistema imune humano adulto. Conforme publicado nesta primavera boreal no periĂłdico Nature, Masopust e seus colegas descobriram que ratosdomĂŠsticos criados em instalaçþes livres de germes tinham sistemas imunes que se pareciam mais com os de bebĂŞs humanos que os de adultos, a julgar pelos tipos de cĂŠlulas imunes presentes e os genes ativos nelas. CĂŠlulas de memĂłria T CD8+, por exemplo, que agem como â&#x20AC;&#x153;socorristasâ&#x20AC;? em casos de infecção, eram praticamente indetectĂĄveis em camundongos laboratoriais adultos, mas estavam claramente presentes em ratosdomĂŠsticos de celeiros e camundongos de lojas de animais de estimação. â&#x20AC;&#x153;JĂĄ äDUÂ&#x;D­¸älÂ&#x17E;ää¸j­DäyU¸­Â&#x2030;ÂłD§­x³Îx ver isso provadoâ&#x20AC;?, alegra-se Purvesh Khatri, imunologista de sistemas computacionais na Universidade Stanford, que nĂŁo esteve envolvido no estudo.

14 Scientific American Brasil | Agosto

AlĂŠm disso, quando os pesquisadores alojaram camundongos de laboratĂłrio â&#x20AC;&#x153;limposâ&#x20AC;? com ratos-domĂŠsticos â&#x20AC;&#x153;sujosâ&#x20AC;? de lojas de animais (que eram portadores de germes), cerca de 20% dos animais de laboratĂłrio morreram de infecçþes em poucos meses. Os roedores que sobreviveram, no entanto, desenvolveram repertĂłrios imunes mais robustos, e a atividade gĂŞnica de suas cĂŠlulas imunes mudou para se assemelhar Ă de humanos adultos. Em experimentos de acompanhamento, esses camundongos com-

O estudo poderia explicar em parte por que terapias testadas em animais muitas vezes falham em ensaios humanos.

Nos oceanos hĂĄ ĂĽĂšÂ&#x160;`Â&#x;y´ïyÚà F´Â&#x;šĂ&#x2C6;DĂ DÂ&#x2020;šà´y`yĂ y¨yĂŻĂ Â&#x;`Â&#x;mDmyKĂĽÂ&#x2018;Ă D´myĂĽ`Â&#x;mDmyĂĽŽÚ´mÂ&#x;DÂ&#x;ĂĽĂ&#x2C6;šàÂŽÂ&#x;¨{´Â&#x;šü Â&#x20AC;ĂĽyĂ&#x2C6;ĂšmyàŽšüyÄ ĂŻĂ D Â&#x17E;¨šĂ&#x17D;7ÂŽĂ&#x2C6;àšŒyïš`ÚüïyDmšĂ&#x2C6;y¨š yĂ&#x2C6;DĂ ĂŻDÂŽy´ïšmy´yĂ Â&#x2018;Â&#x;DĂ&#x160;šĂ&#x2039;mšü7 yĂĽĂŻE Â&#x2020;DÄ&#x2020;y´mšDĂżD´cšü´šïEĂżyÂ&#x;ĂĽi`Â&#x;y´ïÂ&#x;ĂĽĂŻDĂĽmš"DUšàDïºàÂ&#x;š %D`Â&#x;š´D¨my'D§2Â&#x;mÂ&#x2018;yymš"DUšàDïºàÂ&#x;š%D`Â&#x;š´D¨ 0D`Â&#x;Â&#x160;`%šàïÂ&#x203A;Ä&#x20AC;yĂĽĂŻ`Ă Â&#x;DĂ DÂŽڎÂŽDĂŻyĂ Â&#x;D¨jUDĂĽyDmš´š ĂŻĂ DUD¨Â&#x203A;šmyĂ&#x2C6;yĂĽĂ&#x2022;ĂšÂ&#x;ĂĽDmšàyĂĽÂŚDĂ&#x2C6;š´yĂĽyĂĽjĂ&#x2022;ĂšyĂ&#x2C6;šmyĂ yĂŻÂ&#x;Ă DĂ ÚàF´Â&#x;šmDEÂ&#x2018;ĂšDÂŽDĂ Â&#x;´Â&#x203A;DĂ&#x17D;'ÂŽDĂŻyĂ Â&#x;D¨`š´üÂ&#x;ĂĽĂŻyyÂŽ Â&#x160;UĂ DĂĽĂŻĂ D´cDmDĂĽmyĂ&#x2C6;š¨Â&#x;yĂŻÂ&#x;¨y´šĂ yĂżyĂĽĂŻÂ&#x;mDĂĽ`šŽDÂŽÂ&#x;mÂšÄ Â&#x;ÂŽDĂ&#x17D;ÂŽEÂ&#x2018;ĂšDÂŽDĂ Â&#x;´Â&#x203A;DjDDÂŽÂ&#x;mÂšÄ Â&#x;ÂŽDDĂŻĂ DÂ&#x;y Ă&#x2C6;Ă y´mymÂ&#x;ÂşÄ Â&#x;mšmyÚàF´Â&#x;šKĂĽĂŻĂ D´cDĂĽjĂ&#x2022;ĂšyĂ&#x2C6;šmyÂŽĂĽyĂ  mDšàmyÂŽmyĂ&#x20AC;Â&#x2039;`ÂŽmymÂ&#x;FÂŽyïàšyĂĽyyĂĽĂŻy´myĂ Ă&#x2C6;šà ĂżEĂ Â&#x;šüÂŽyïàšüĂ&#x17D;yĂ&#x2C6;šÂ&#x;ĂĽjڎĂŻĂ DĂŻDÂŽy´ïšD` mÂ&#x;`šĂ y`ĂšĂ&#x2C6;yĂ DšÚàF´Â&#x;š`šŽš š´ümyÚàD´Â&#x;¨šjڎĂ&#x2C6;àšmÚïšĂ&#x2022;Ăšy Ă yĂ&#x2022;ĂšyĂ Ă&#x2C6;àš`yĂĽĂĽDÂŽy´ïšyy´àÂ&#x;Ă&#x2022;Ăšy`Â&#x;ÂŽy´ïšD´ïyĂĽmy ĂĽyïšà´DĂ `šŽUÚüï ÿy¨Ă&#x17D;'Ă&#x2C6;àš`yüüšDÂ&#x;´mDzÂ&#x;´yÂ&#x160;`Â&#x;y´ïyy`DàšjÂŽDĂĽD`Â&#x203A;DĂ D¨ïyà´DĂŻÂ&#x;ĂżDĂĽĂ&#x2C6;DĂ DDyÄ ĂŻĂ DcTš ĂĽÂ&#x;ĂĽĂŻyÂŽEĂŻÂ&#x;`D my ÂŽÂ&#x;´zĂ Â&#x;š my ÚàF´Â&#x;š z ´y`yĂĽĂĽEĂ Â&#x;šĂ&#x2C6;DĂ D Ă&#x2C6;¨D´yÂŚDĂ  š Â&#x2020;ÚïÚàš mD y´yĂ Â&#x2018;Â&#x;D ´Ú`¨yDĂ j mÂ&#x;Ä&#x2020; 3ĂŻyĂ&#x2C6;Â&#x203A;y´ !Ú´Â&#x2018; mš ĂĽ`Ă Â&#x;ïºàÂ&#x;š my ´yĂ Â&#x2018;Â&#x;D %Ăš`¨yDĂ  mš šj´Tš y´ÿš¨ÿÂ&#x;mš ´š Ă&#x2C6;àšŒyïšĂ&#x17D; ĂĽĂ&#x2C6;yĂ DÂ&#x17E;ĂĽy Ă&#x2022;Ăšy DĂĽ Â&#x2020;š´ïyĂĽĂŻyĂ Ă yĂĽĂŻĂ yĂĽ my ÚàF´Â&#x;š ĂĽÂş mÚàyÂŽ ÂŽDÂ&#x;ĂĽ Ă&#x20AC;Ä&#x2C6;Ä&#x2C6; šÚ áÄ&#x2C6;Ä&#x2C6; D´šüĂ&#x17D; Ă&#x161;0Ă y`Â&#x;ĂĽDŽšü DmšïDĂ  D Ă&#x2C6;yĂ ĂĽĂ&#x2C6;y`ĂŻÂ&#x;ĂżD my ÂŽDÂ&#x;ĂĽ ¨š´Â&#x2018;š Ă&#x2C6;Ă DÄ&#x2020;š yÂŽ Ă y¨DcTš D yĂĽĂŻy Ă y`ÚàüšĂ&#x203A;j ĂĽy´ïy´`Â&#x;D !Ú´Â&#x2018;Ă&#x17D; Â&#x20AC;Jennifer Hackett

EM NĂ&#x161;MEROS

bateram infecçþes bacterianas exatamente tĂŁo bem quanto seus congĂŞneres vacinados contra os patĂłgenos. Esses resultados sugerem que fazer com que camundongos laboratoriais compartilhem espaço com animais silvestres ou de lojas de animais de estimação poderia dar a pesquisadores uma perspectiva mais realista da progressĂŁo de doenças e de respostas a tratamentos em humanos adultos. AlĂŠm disso, ao mostrar que camundongos de laboratĂłrio nĂŁo modelam com precisĂŁo aspectos imunes fundamentais, o estudo pode explicar parcialmente por que terapias testadas em animais muitas vezes falham em ensaios humanos. â&#x20AC;&#x153;VariĂĄveis que importam no mundo real nĂŁo estĂŁo presentes em experimentos controladosâ&#x20AC;?, diz Khatri. â&#x20AC;&#x201D;Esther Landhuis

3.3

MICROGRAMAS POR LITRO

Concentração de urânio em ågua marinha

4

BILHĂ&#x2022;ES DE TONELADAS

Total de urânio existente em toda a ågua marinha da Terra

6

GRAMAS

Peso de urânio extraído por quilo de material adsorvente

8

SEMANAS

Tempo necessĂĄrio para extrair seis gramas

27.000 QUILOGRAMAS Quantidade de combustível de urânio necessårio para alimentar uma usina nuclear de 1 gigawatt durante um ano

Ilustração de Thomas Fuchs

FONTES: COSTAS TSOURIS LABORATĂ&#x201C;RIO NACIONAL DE OAK RIDGE (PRIMEIRO, TERCEIRO E QUARTO ITENS); COSTAS TSOURIS LABORATĂ&#x201C;RIO NACIONAL DE OAK RIDGE E STEPHEN KUNG ESCRITĂ&#x201C;RIO DE ENERGIA NUCLEAR, DEPARTAMENTO DE ENERGIA (SEGUNDO ITEM); ASSOCIAĂ&#x2021;Ă&#x192;O NUCLEAR MUNDIAL (QUINTO ITEM)

Alojar ratos-domĂŠsticos criados em laboratĂłrio com roedores â&#x20AC;&#x153;sujosâ&#x20AC;? de lojas de animais de estimação resulta em melhores modelos para humanos

Urânio marinho poderå fornecer combustível para usinas


CORTESIA DOS ARQUIVOS NACIONAIS DO JAPĂ&#x192;O

Um desenho prĂŠ-moderno do que pode ser uma aurora [boreal] no manuscrito chinĂŞs â&#x20AC;&#x153;TianyuĂĄn YĂšlĂŹ XiĂĄngyĂŹfĂšâ&#x20AC;?.

ASTRONOMIA

Detetives solares Documentos antigos revelam as atividades do Sol antes l¸ Ă&#x;xÂ?Â&#x17E;äÎĂ&#x;¸ `Â&#x17E;x³ÎÂ&#x;Â&#x2030;`¸ AtĂŠ Galileu dar o pontapĂŠ inicial na astronomia moderna, no inĂ­cio do sĂŠculo 17, o registro das atividades solares estava basicamente vazio â&#x20AC;&#x201D; ou assim acreditavam cientistas. Para lançar luz sobre a histĂłria de nossa estrela, pesquisadores da Universidade de Kyoto, no JapĂŁo, começaram a vasculhar textos antigos. AtĂŠ agora, eles encontraram dezenas de aparentes referĂŞncias a manchas, auroras e outros eventos solares que remontam ao sĂŠculo sĂŠtimo â&#x20AC;&#x201D; embora em termos que exijam mais interpretação que os desenhos de Galileu. â&#x20AC;&#x153;Embora [cientistas] possam usar nĂşcleos de gelo, anĂŠis de ĂĄrvores e sedimentos para obter pistas sobre mudanças meteorolĂłgicas e climĂĄticas passadas, coisas como clima espacial e auroras deixam poucos ou nenhum vestĂ­gioâ&#x20AC;?, salienta Bruce Tsurutani, fĂ­sico de plasma espacial da Nasa que nĂŁo estĂĄ envolvido na pesqui-

sa japonesa.â&#x20AC;&#x153;Portanto, precisamos de informaçþes que o prĂłprio homem registrou.â&#x20AC;? Com isso em mente, uma equipe de historiadores e astrĂ´nomos em Kyoto analisou centenas de documentos manuscritos da Dinastia Tang, da China, assim como manuscritos japoneses e europeus datando mais ou menos do mesmo perĂ­odo, ou seja, do sĂŠculo sĂŠtimo ao sĂŠculo 10. Conforme relatado on-line em abril em Publications of the Astronomical

versidade de Kyoto. Auroras sĂŁo causadas pela colisĂŁo de partĂ­culas carregadas do Sol com partĂ­culas na atmosfera da Terra. Geralmente, esses espetĂĄculos de luzes ocorrem em forma de anĂŠis ao redor dos polos magnĂŠticos de nosso planeta. No ano passado, o grupo tambĂŠm publicou uma lista abrangente do que muito provavelmente sĂŁo manchas solares mencionadas na Â&#x161;Â&#x17E;äΚĂ&#x;Â&#x17E;D¸Â&#x2030;`Â&#x17E;D§lDÂ&#x17E;ÂłDäÎÂ&#x17E;D3¸³Â?lD Â&#x161;Â&#x17E;ÂłD (sĂŠculos 10 a 13), onde sĂŁo descritas como ameixas, pĂŞssegos ou ovos no Sol. Ao todo, os pesquisadores registraram 38 manchas solares, 13 arco-Ă­ris incomuns ou brancos, e 193 outros eventos parecidos com auroras, que estĂŁo compilados em um banco de dados on-line aberto e pesquisĂĄvel. NĂŁo hĂĄ como ter certeza se os textos se referem a atividades da estrela do Sistema Solar, diz o astrĂ´nomo Hiroaki Isobe, um dos autores do artigo. A interpretação dos usos lx §Â&#x17E;ÂłÂ?øDÂ?x³ä D³ÎÂ&#x17E;Ă&#x201D;øDlDä y ø­ lxäDÂ&#x2030;¸ äÂ&#x17E;Âłgular, assim como ĂŠ deduzir a verdadeira natureza dos eventos que autores antigos muitas vezes interpretavam como sinais. â&#x20AC;&#x153;[Descriçþes de] tsunamis e terremotos sĂŁo claras, mas para historiadores ĂŠ muito difĂ­cil saber o que uma descrição como â&#x20AC;&#x2DC;o cĂŠu xäÎDĂžD ĂžxĂ&#x;­x§Â&#x161;¸Ă&#x153; äÂ&#x17E;Â?ÂłÂ&#x17E;Â&#x2030;`DĂ&#x161;j lÂ&#x17E;Ä&#x2026; DÄ DÂŚDĂżDĂ?

equipe de Kyoto quer reunir mais evidĂŞncias de que suas conclusĂľes sĂŁo corretas ao colaborar com pesquisadores da Europa, ArĂĄbia Saudita e Coreia do Sul, que tambĂŠm realizam estudos histĂłricos de eventos solares. Um registro de longo prazo das atividades do Sol poderia essencialmente exibir padrĂľes que, por exemplo, revelassem a cientistas algo mais sobre o deslocamento dos polos

Os pesquisadores se depararam reiteradas vezes com os termos â&#x20AC;&#x153;arco-Ă­ris brancosâ&#x20AC;? e â&#x20AC;&#x153;arco-Ă­ris incomunsâ&#x20AC;?. Society of Japan, os pesquisadores se depararam reiteradas vezes com os termos â&#x20AC;&#x153;arco-Ă­ris brancosâ&#x20AC;? e â&#x20AC;&#x153;arco-Ă­ris incomunsâ&#x20AC;?. De fato, esses espetĂĄculos foram registrados e descritos nas mesmas datas nos documentos de todas as trĂŞs regiĂľes. Como pessoas em locais geograÂ&#x2030;`D­x³ÎxĂŽT¸lÂ&#x17E;äÎD³ÎxäĂ&#x;x§DĂŽDĂ&#x;D­äÂ&#x17E;­ø§ÎDÂłxDmente os fenĂ´menos, as descriçþes sĂł podem ser explicadas como auroras, argumenta o principal autor do artigo, Hisashi Hayakawa, estudante na Escola Superior de Letras da Uni-

magnĂŠticos da Terra e o efeito, se ĂŠ que hĂĄ algum, que a atividade magnĂŠtica do Sol tem sobre o clima do nosso planeta. Um registro desses tambĂŠm poderia proporcionar um entendimento melhor de erupçþes solares, que podem fritar satĂŠlites, causar apagĂľes elĂŠtricos e interromper as telecomunicaçþes. â&#x20AC;&#x153;Para predizer o futuro, temos de conhecer o passadoâ&#x20AC;?, resume Isobe. â&#x20AC;&#x201D;Rachel Nuwer

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AVANĂ&#x2021;OS C I Ă&#x160; N CI A D OS M AT ER IAIS

Nanoproteção solar Dermatologistas e bioengenheiros desenvolvem um protetor que nĂŁo penetra na pele Sob a intensa radiação丧DĂ&#x;lxĂžxĂ&#x;T¸Â&#x2030;§ÎĂ&#x;¸ä podem ajudar a proteger a pele contra uma terrĂ­vel queimadura, mas alguns dos ingredientes ativos comuns nesses sprays e loçþes ĂŽD­Uy­Ă&#x2021;¸lx­äxÂ&#x17E;ÂłÂ&#x2030;§ÎĂ&#x;DĂ&#x;DĂŽĂ&#x;DĂžyälDĂ&#x2021;x§xx entrar na corrente sanguĂ­nea. Embora nĂŁo esteja claro se isso representa quaisquer riscos, o dermatologista Michael Girardi, da Universidade Yale, acredita que vale a pena desenvolver alternativas. Em colaboração com o departamento de bioengenharia da universidade, ele elaborou uma fĂłrmula de protetor solar projetada para manter as substâncias quĂ­micas apenas na superfĂ­cie da pele. Os ingredientes em protetores solares que absorvem a radiação ultravioleta (UV) do Sol em geral sĂŁo molĂŠculas orgânicas (em vez dos

FAZENDO NOTĂ?CIAS

Notas

RĂĄpidas

Ăłxidos de metal que bloqueiam os raios solares em bloqueadores). NĂŁo hĂĄ evidĂŞncias de que essas molĂŠculas absorventes podem prejudicar humanos diretamente. Um pequeno volume de pesquisas que incluem estudos animais e culturas celulares, no entanto, mostra que alguns podem se ligar a receptores hormonais. Esses resultados sugerem potencial para perturbar o sistema endĂłcrino do corpo, isto ĂŠ, o trânsito de hormĂ´nios que regulam a reprodução e outras funçþes. %DĂŽx³ÎDĂŽÂ&#x17E;ĂžDlxlxäx³Þ¸§ÞxĂ&#x;ø­Â&#x2030;§ÎĂ&#x;¸ solar que nĂŁo penetrasse na pele, Girardi e sua equipe encapsularam as molĂŠculas do absorvente comum de raios UV padimato O em nanopartĂ­culas de um polĂ­mero biodegradĂĄvel que se liga a proteĂ­nas em cĂŠlu§Dä`øÎFÂłxDäĂ?ääDäĂ&#x2021;DĂ&#x;ĂŽÂ&#x;`ø§Däø§ÎĂ&#x;DÂ&#x2030;ÂłDä aderem a essas cĂŠlulas mesmo quando molhadas e sĂł saem ao serem esfregadas com uma toalha. A nova formulação prote-

2%' 7%'

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16 Scientific American Brasil | Agosto

geu peles de camundongos de danos UV tĂŁo bem Ă&#x201D;øD³Î¸ø­Â&#x2030;§ÎĂ&#x;¸`¸³ÞxÂłÂ? cional, segundo recente estudo de Girardi publicado em Nature Materials. Kenneth Kraemer, dermatologista do Instituto Nacional do Câncer nĂŁo envolvido no projeto, estĂĄ impressionado. â&#x20AC;&#x153;Se ĂŠ possĂ­vel minimizar o risco de protetores solares entrarem na corrente sanguĂ­nea, isso ĂŠ positivoâ&#x20AC;?, avalia. Ainda assim, levarĂĄ muito tempo antes que a fĂłrmula apareça em bolsas de praia. Neste verĂŁo Girardi conduzirĂĄ um estudo piloto com cerca de 25 pessoas para determinar o FPS do nanoprotetor solar em vĂĄrias con`x³ÎĂ&#x;DcĂ&#x2020;xäĂ?ÂłĂ&#x201D;øD³Î¸Â&#x17E;ää¸jĂ&#x201D;øD§Ă&#x201D;øxĂ&#x;Â&#x2030;§ÎĂ&#x;¸ ou protetor solar ĂŠ melhor do que sair ao ar livre desprotegido quando se trata de evitar queimaduras de sol, rugas e danos causados por raios UV que podem provocar câncer. â&#x20AC;&#x201D;Katherine Bourzac

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DÂ&#x2018;{´`Â&#x;DyĂĽĂ&#x2C6;D`Â&#x;D¨mšĂ&#x2C6;D ü ¨D´cšÚšĂĽzĂŻÂ&#x;Žšyú¨ïÂ&#x;Žš ĂĽDĂŻz¨Â&#x;ĂŻy´y`yĂĽĂĽEĂ Â&#x;šĂ&#x2C6;DĂ D `Ă Â&#x;DĂ ĂĽyĂšĂ&#x2C6;Ă ÂşĂ&#x2C6;Ă Â&#x;šĂĽÂ&#x;ĂĽĂŻyÂŽD my03Ă&#x17D;ĂĽĂŻDmšü7´Â&#x;mšüj 2úüüÂ&#x;Dj Â&#x203A;Â&#x;´DyÚàšĂ&#x2C6;D ĂŻDÂŽUzÂŽĂŻ{ÂŽĂ ymyĂĽ myĂĽĂŻÂ&#x;´DmDĂĽyÄ `¨ÚüÂ&#x;ĂżDÂŽy´ïy K´DĂżyÂ&#x2018;DcTšĂ&#x2C6;šàĂĽDĂŻz¨Â&#x;ĂŻyĂ&#x17D; 27 %  àš´yĂĽmyDĂĽDĂĽÂ&#x160;Ä DĂĽyĂĽĂŻTšĂ&#x2C6;àšÂ&#x2018;Ă DÂŽDmšüĂ&#x2C6;DĂ D¨yĂżDĂ ĂĽD´Â&#x2018;Ăšy yĂ yÂŽzmÂ&#x;šüyÂŽyĂ Â&#x2018;y´`Â&#x;DÂ&#x;ĂĽĂ&#x2C6;DĂ D`¨ ´Â&#x;`DĂĽĂ yŽšïDĂĽ´yĂĽĂŻyĂżyĂ Tš DÂ&#x2020;Ă Â&#x;`D´šĂ&#x17D;'ĂĽmàš´yĂĽĂ&#x2C6;šmyÂŽ´DĂżyÂ&#x2018;DĂ DÚšŽDÂŽy´ïyDĂŻz áĂ&#x20AC;Â&#x;´üïD¨DcĂ&#x2021;yĂĽyĂżÂ&#x;DÂŚDĂ DĂŻzĂ&#x20AC;áÄ&#x2C6;§ŽyÂŽڎDĂżÂ&#x;DÂ&#x2018;yÂŽĂ&#x17D;


SA Ă&#x161;D E

As conexĂľes globais do Zika vĂ­rus

Antigo ancestral do Zika ymyšÚïà šü Â&#x152;DĂżÂ&#x;ÿ àÚü africanos Os ramos desta ĂĄrvore evolutiva unidos de forma mais prĂłxima um ao outro mostram cepas de vĂ­rus com a menor divergĂŞncia genĂŠtica e, portanto, o maior grau de parentesco. ¨DĂżÂ&#x;ÿ àÚü DÂ&#x2020;Ă Â&#x;`D´šü Â&#x;Ă ÂŽTšü "Â&#x;´Â&#x203A;DÂ&#x2018;yÂŽ DÂ&#x2020;Ă Â&#x;`D´D "Â&#x;´Â&#x203A;DÂ&#x2018;yÂŽ DĂĽÂ&#x;EĂŻÂ&#x;`D

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40%Âą50%

Geneticamente, as cepas de Zika que circulam atualmente pelas AmĂŠricas parecem ter descendido mais diretamente de linhagens de origem asiĂĄtica. Uma teoria ĂŠ que um viajante da PolinĂŠsia Francesa levou o vĂ­rus para o Brasil em sua corrente sanguĂ­nea em 2013.

GrĂĄďŹ co de Tiffany Farrant-Gonzalez

< àÚümyĂŻy`ĂŻDmšüĂ&#x20AC;ÂľÂ&#x17D;ĂŠÂą2007 EvidĂŞncias em insetos, macacos ou humanos Düšü Â&#x203A;ڎD´šü `š´Â&#x160;Ă ÂŽDmšü

2007Âą2014 surtos Düšü Â&#x203A;ڎD´šü `š´Â&#x160;Ă ÂŽDmšü

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Samoa Americana Ilhas Marshall Samoa Fiji Tonga Nova CaledĂ´nia Senegal, 1972 KEDV/DakArD14701 Ă frica do Sul, ? SPOV/SM6_V1 NigĂŠria, 1952 SPOV/CHUKU Uganda, 1947 ZIKV/MR766 Senegal, 2001 ZIKV/DakArD157995 RepĂşblica Centro-Africana, ? ZIKV/DaKArB15076 RepĂşblica Centro-Africana, ? ZIKV/DakArB7701 RepĂşblica Centro-Africana, 1976 ZIKV/DakArB13565 NigĂŠria, 1968 ZIKV/IBH30656 Senegal, 1997 ZIKV/DakArD128000 Senegal, 1984 ZIKV/DakAr41666 Senegal, 1984 ZIKV/DakAr41662 Senegal, 1984 ZIKV/DakAr41525 Senegal, 1984 ZIKV/DakAr41671 Senegal, 1984 ZIKV/DakAr41519 Senegal, 1968 ZIKV/DakArD7117 MalĂĄsia, 1966 ZIKV/P6_740 MicronĂŠsia, 2007 ZIKV/MicronĂŠsia Camboja, 2009 ZIKV/FSS13025 PolinĂŠsia Francesa, 2013 ZIKV/HPF Brasil, 2015 ZIKV/SPH2015 Haiti, 2014 ZIKV/1225 Brasil, 2015 ZIKV/Natal_RGN Guatemala, 2015 ZIKV/8375 Guatemala, 2015 ZIKV/103344 Porto Rico, 2015 ZIKV/PRVABC59 Brasil, 2015 ZIKV/BeH819015 Suriname, 2015 ZIKV/Z1106033 Brasil, 2015 ZIKV/BeH819966 Brasil, 2015 ZIKV/BeH818995 Brasil, 2015 ZIKV/BeH815744

1940

1950

1960

1970

1980

Ano detectado

FONTES: ZIKA VIRUS VECTORS AND RESERVOIRS, SCOTT C. WEAVER, DIVISĂ&#x192;O MĂ&#x2030;DICA ACADĂ&#x160;MICA DA UNIVERSIDADE DO TEXAS, 26 DE FEVEREIRO DE 2016; â&#x20AC;&#x153;ZIKA VIRUS OUTSIDE AFRICAâ&#x20AC;?, EDWARD B. HAYES, EM EMERGING INFECTIOUS DISEASES, VOL. 15, NÂş. 9; SETEMBRO DE 2009; CENTROS PARA O CONTROLE E PREVENĂ&#x2021;Ă&#x192;O DE DOENĂ&#x2021;AS

O Zika ĂŠ mais pernicioso do que autoridades de saĂşde pĂşblica previam. Hoje ele circula em mais de 50 paĂ­ses. E, desde meados de maio, sete paĂ­ses ou territĂłrios relataram casos de microcefalia ou outros defeitos congĂŞnitos ligados ao vĂ­rus, transmitido por picada de mosquito, transfusĂŁo de sangue ou contato sexual com um infectado. Ele tambĂŠm pode passar da mĂŁe para feto na gestação. Apesar da ampla propagação do Zika ao longo de quase 70 anos (Ă direita), hĂĄ pouca diferença genĂŠtica entre as vĂĄrias cepas (abaixo), segundo pesquisadores da DivisĂŁo MĂŠdica AcadĂŞmica da Universidade do Texas (UTMB, na sigla em inglĂŞs). A cepa presente nas AmĂŠricas e outra detectada antes na PolinĂŠsia Francesa, por exemplo, sĂŁo quase indistinguĂ­veis (grupo em destaque no quadrado cinza, abaixo). Se o vĂ­rus mudou tĂŁo pouco com o tempo, por que se manifesta tĂŁo sĂşbita e ameaçadoramente agora? Cientistas ainda nĂŁo tĂŞm certeza, mas novos trabalhos experimentais com mosquitos sugerem que ele era capaz de causar efeitos prejudiciais Ă  saĂşde e surtos desde o princĂ­pio. Portanto, ĂŠ improvĂĄvel que mutaçþes tenham permitido a evolução de novas habilidades. Em vez disso, autoridades de saĂşde pĂşblica provavelmente nĂŁo entendiam o potencial do Zika, porque, atĂŠ recentemente, o vĂ­rus circulava principalmente em locais remotos.â&#x20AC;&#x201D;Dina Fine Maron

1990

2000

2010

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AVANÇOS PS ICOLOGIA

Curiosidade mórbida O desejo humano de saber é mais poderoso do que pensamos

ES PAÇO

Jornada a Júpiter A sonda espacial Juno, da Nasa, chega ao planeta após uma viagem de cinco anos

EM NÚMEROS

2,8 BILHÕES DE QUILÔMETROS Distância total percorrida

11 PAINÉIS SOLARES Juno é a primeira nave espacial movida a energia solar a operar tão longe do Sol

Por que pessoas procuram informações sobre o novo relacionamento de um ex, leem comentários negativos na internet e fazem outras coisas que serão dolorosas? Porque humanos têm uma necessidade inerente de esclarecer incertezas, segundo recente estudo divulgado em Psychological Science. A pesquisa revela que a compulsão de saber é tão forte que pessoas procurarão saciar sua curiosidade até quando é evidente que a resposta doerá. Em uma série de quatro experimentos, cientistas comportamentais da Booth School of Business da Universidade de Chicago e da Wisconsin School of Business testaram a disposi-

ñé A primeira nave espacial a fazer uma sondagem profunda abaixo das espessas nuvens de Júpiter chegou ao gigante gasoso em 4 de julho. Batizada Juno [na mitologia romana, Juno é a esposa de Júpiter e rainha dos deuses olímpicos], a sonda da Nasa coletará dados que poderiam elucidar a origem e evolução do planeta, reunir detalhes sobre sua longeva tempestade (a Grande Mancha Vermelha) e enviar de volta à Terra as imagens coloridas de maior resolução de Júpiter até hoje. Júpiter aparentemente nasceu das sobras de gás e poeira da nebulosa primordial que formou o nosso Sol, mas exatamente como ocorreu esse nascimento, ou até se o planeta tem um núcleo sólido, não se sabe. “Aprender sobre a formação de Júpiter nos esclarece sobre a formação de todos os planetas e o que se passou nos primórdios do Sistema Solar”, resume Scott Bolton, pesquisador principal do projeto. Com esse objetivo em mente, a equipe da Nasa programou a sonda Juno, lotada de sensores, para medir a composição química da atmosfera do planeta e mapear seus

18 Scientific American Brasil | Agosto

Número de vezes que Juno orbitará os polos de Júpiter

US$ 1,1

COMPORTAMENTO ANIMAL

BILHÃO Custo da missão até hoje

LINHA DO TEMPO DA MISSÃO

‹| AGO | ÷ĈÀÀ

Lançamento de Juno

µ| OUT | ÷ĈÀñ

Passagem pela Terra, assistência gravitacional

4 | JUL | ÷ĈÀê

| FEV | ÷ĈÀ~

Chegada a Término da missão Júpiter

campos gravitacionais e magnéticos. O radiômetro de micro-ondas da nave também “espiará” cerca de 550 quilômetros abaixo das nuvens que recobrem a superfície do gigante. Juno é apenas a segunda missão espacial dedicada ao Rei dos Planetas desde que a sonda Galileu chegou em 1995 e passou oito anos ali. A estadia de Juno será muito mais breve: a sonda exorbitará e se consumirá (queimará) na atmosfera de Júpiter após cerca de 20 meses. —Bryan Lufkin

Luzes não atraem mariposas urbanas Algumas mariposas que habitam cidades evoluíram para evitar lâmpadas, mas essa adaptação é útil? O ditado “como uma mariposa [é atraída] para uma chama” pode ter de ser extinto. Alguns desses insetos em áreas urbanas banhadas em luz evoluíram ÇDßDßxäžäîžßDž§ø­ž³DcÆxäDß`žDžäjlx acordo com um novo estudo publicado em Biology Letters. Enquanto estava na escola de graduação em Basileia, na Suíça, o biólogo


CORTESIA DE NASA/LABORATÓRIO DE JATO-PROPULSÃO/INSTITUTO DE CIÊNCIA ESPACIAL (JÚPITER); FONTE: NASA (EM NÚMEROS) ASHLEY COOPER ALAMY (À DIREITA); GETTY IMAGES (À ESQUERDA)

ção de alunos de se expor a estímulos aversivos em um esforço para satisfazer a curiosidade. Em um ensaio, cada participante foi apresentado a um monte de canetas que o pesquisador alegou serem de um experimento anterior. A pegadinha? Metade das canetas dariam um choque elétrico quando fossem apertadas, ou “clicadas”. Vinte e sete estudantes foram informal¸ä lx ÔøDžä `D³xîDä xäîDþD­ x§xîߞ‰`Ddas; outros 27 só sabiam que algumas foram manipuladas. Quando deixados sozinhos na sala, os alunos que não sabiam quais assessórios lhes dariam um choque apertaram mais canetas e receberam mais choques do que os estudantes que sabiam o que aconteceria. Experimentos posteriores replicaram esse efeito com outros estímulos, como o som de unhas raspando em um quadro-negro e …¸î¸ßD‰Dä lx ž³äxî¸ä ßxÇø³D³îxäÍ O impulso para descobrir está arraigado em humanos, tal como as necessidades básicas de alimentos ou sexo, explica Christopher Hsee, coautor do artigo. A curiosidade frequentemente é considerada um bom instinto — ela pode levar a novos avanços

Curiosidade frequentemente é considerada um bom instinto, mas às vezes esse tipo de indagação pode ser “um tiro que sai pela culatra”. `žx³îŸ‰`¸äj Ç¸ß xĀx­Ç§¸ j ­Dä Kä þxąxä xääD necessidade inquisitiva pode dar errado, ou ser um “tiro que sai pela culatra”.“A compreensão de que a curiosidade pode levá-lo a fazer coisas autodestrutivas é profunda”, observa George Loewenstein, professor de economia e psicologia na Universidade Carnegie Mellon, pioneiro do xäîøl¸ `žx³îŸ‰`¸ lD `øߞ¸äžlDlxÍ Resistir à curiosidade mórbida, no entanto, y ǸääŸþx§Í ­ ø­ xĀÇxߞ­x³î¸ ‰³D§j ÇDßîž`žpantes que foram encorajados a predizer como

evolutivo Florian Altermatt observou cuidadosamente o número de ž³äxî¸ä³¸îøß³¸äÔøxD‹øŸD­x­UD³l¸äÇDßD§F­ÇDlDälxßøDÍÙø estava mais interessado em que espécies eram atraídas para a luz; mas então notei que menos espécies faziam isso em uma cidade”, recorda Altermatt, que agora está na Universidade de Zurique. Os dados foram colocados de lado em favor de sua pesquisa de doutorado (Ph.D.), mas a questão de se insetos urbanos são ou não imunes ao irresistível chamariz luminoso persistiu em sua mente. Cinco anos depois, ele e Dieter Ebert, cientista ambiental da Universidade de Basileia, decidiram investigar formalmente. Os pesquisadores primeiro coletaram larvas de mariposas ypono-

se sentiriam depois de ver uma imagem desagradável mostraram-se menos propensos a optar por vê-la. Esses resultados sugerem que imaginar com antecedência o resultado de satisfazer plenamente nossa curiosidade pode ajudar a determinar se o esforço vale a pena. “Pensar sobre consequências de longo prazo é fundamental para mitigar os possíveis efeitos negativos da curiosidade”, adverte Hsee. Em outras palavras, não leia comentários on-line. —Roni Jacobson

meuta (da família Yponomeutidae) de sítios urbanos e rurais espalhados pela França e Suíça. Em seguida, os insetos foram criados até atingirem a maturidade. Então, de uma só vez, os cientistas soltaram todas as mariposas adultas — 320 de áreas rurais e 728 de zonas urbanas — em um recinto escuro `¸­ø­D§F­ÇDlD‹ø¸ßxä`x³îx³D extremidade mais distante. Quase todas as mariposas nascidas no campo voaram para a lâmpada, mas apenas cerca de 60% dos espéci­xälx¸ßžx­øßUD³D‰ąxßD­¸­xä­¸Í'ßxäîD³îxl¸ßøǸÇxß­Dneceu perto de seu ponto de partida, oposto à luz. Esses resultados sugerem uma adaptação evolutiva a áreas com poluição luminosa. Esse tipo de mudança poderia salvar a vida de muitas mariposas: todas as noites, centenas de insetos podem morrer de fome em uma única lâmpada de rua, de acordo com estudos anteriores. Mas o comportamento também poderia ter desvantagens. “Não creio que essa adaptação possa realmente compensar os danos causados pela poluição luminosa”, adverte Altermatt. Em um esforço para evitar brilhantes luzes urbanas, por exemplo, mariposas que habitam cidades podem se restringir a áreas menores de terra e, assim, polinizar menos plantas e encontrar menos pares de acasalamento. —Jennifer Hackett

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Otaviano Helene, mestre e doutor em física pela Universidade de São Paulo, onde é professor, tem trabalhado em áreas que incluem problemas relacionados ao tratamento estatístico de dados experimentais. Mais recentemente, tem se dedicado ÜD¡O÷¡DÜÍDOD›«Òfrf”è曆D]õ«Z”r§ÜûZD»

OBSERVATÓRIO

14

A incrível corrida de cem metros rasos

Apesar de durar menos do que 10 s, a corrida de cem metros rasos é uma das atividades atléticas mais conhecidas e admiradas. Talvez os incríveis desempenhos do atleta jamaicano Usain Bolt tenham contribuído para essa popularidade. Afinal, Bolt bateu o recorde mundial três vezes sucessivamente, reduzindo-o em 0,16 s em relação ao recordista anterior, o também jamaicano Asafa Powell, ao finalizar a corrida em 9,58 s durante o Campeonato Mundial de Atletismo de 2009, em Berlim. Embora essa diferença possa parecer pequena, ela é considerada enorme para essa modalidade atlética. Afinal, desde que se começou a registrar os tempos de corrida até o centésimo de segundo, há mais de meio século, nenhum atleta masculino tinha conseguido reduzir o recorde em mais do que 0,07 s, e isso quando os tempos de corrida estavam acima dos 10 s. Houve, de fato, o recorde do também jamaicano, naturalizado canadense, Ben Johnson, de 1987, que reduziu o tempo de corrida em 0,10. Mas esse recorde acabou por não ser reconhecido por causa do uso de doping pelo atleta. Há, também, o incrível desempenho da atleta norte-americana Florence Griith Joyner que, em 1988, reduziu o recorde feminino anterior dos cem metros rasos em 0,27 s. Talvez pelo fato de esse incrível desempenho ter ocorrido há quase três décadas, ou pela morte prematura da atleta, em 1998, ou, ainda, pela possibilidade de ter havido, durante a prova, um vento favorável acima do máximo aceitável para que um recorde seja aceito, que é de 2 m/s, e que não foi corretamente registrado, ou por tudo isso combinado, o feito de Bolt em 2009 acabou por ofuscar a incrível marca de Florence. O desempenho de Usain Bolt deu origem a muitos trabalhos científicos, na área de esportes, claro, mas também nas áreas de fisiologia, psicologia, saúde, medicina, entre outras. Afinal, todos os pesquisadores queriam saber o que faz um atleta alcançar resultados tão expressivos. Os físicos também se interessaram pela extraordinária performance desse atleta e publicaram vários trabalhos em revistas especializadas. Vamos, então, ver o que a física pode nos revelar sobre a corrida de 100 metros rasos de Usain Bolt. A figura mostra como variou a velocidade de Bolt na corrida de 100 metros de Berlim, aquela completada em 9,58 s. No início da prova é quando o atleta tem a maior aceleração, da 20 Scientific American Brasil | Agosto 2016

10 Velocidade (m/s)

Prova exige uma potência equivalente à necessária para subir um andar num segundo Otaviano Helene

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8 6 4 2 0

2

4

6

8

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Tempo (s)

ordem de 10 m/s2. Isso significa que foi na largada que ele conseguiu fazer mais força na direção horizontal, empurrando seu corpo para a frente com uma força igual ao seu próprio peso. Além dessa força feita horizontalmente, há, claro, a componente da força na vertical, tanto para sustentar seu próprio peso como para levantar, aceleradamente, seu centro de massa. Por sinal, essa alta aceleração horizontal, que dura cerca de 2 segundos, obriga os atletas a darem os primeiros passos com o corpo inclinado para a frente de cerca de 45°. Mas não é nesse instante que os atletas, Bolt inclusive, produzem a maior potência mecânica para acelerar o corpo. Como potência mecânica é igual ao produto da força pela velocidade, a potência produzida no início é relativamente pequena, pois na largada a velocidade é nula, fazendo com que a velocidade média durante o primeiro empurrão seja pequena. A maior potência ocorre perto de um segundo depois da largada, quando o atleta dá o primeiro passo. Nesse instante, a potência mecânica média é da ordem 2.500 W. Essa potência é muito alta: ela corresponde a subir um andar em um segundo! Como consequência, mesmo atletas de ponta conseguem manter uma taxa de produção de energia assim tão alta apenas por um segundo, o que corresponde a dois passos, um com cada perna. Depois disso, a potência é reduzida rapidamente, até que aos 4 ou 5 s os atletas não conseguem mais acelerar seus corpos e toda a capacidade de produzir energia é usada para garantir os movimentos das pernas e arrastar o ar. Assim, na segunda metade da corrida muitos atletas, Bolt inclusive, começam a perder velocidade. E o que a física sugere que possamos ver nos Jogos Olímpicos do Rio de Janeiro? Há um fator limitante nas corridas rápidas por causa da resistência do ar, seu “arrasto”. Como o Rio de Janeiro fica quase ao nível do mar, a densidade e, consequentemente, a resistência do ar são relativamente grandes. Assim, a menos que surja outro Bolt – ou que ele nos surpreenda novamente – não devemos esperar recordes nas corridas curtas.


CIÊNCIA DA SAÚDE

Ellen Ruppel Shell codirige o programa de pós-graduação r¡™«Í§D›”Ò¡«Z”r§ÜûZ«fD7§”èrÍҔfDfrfr «ÒÜ«§» ›DrÒZÍrèræÒ«OÍrÜrÒÜrÒfrD›r͆”D§Drf”]õ« fr§«èr¡OÍ«frä𮀻

Medindo os efeitos do chumbo Pesquisas sugerem que exposição à água contaminada por chumbo em Flint, Michigan, não precisa provocar danos duradouros Ellen Ruppel Shell Famílias nos EUA se mostraram alarmadas com as revelações, em 2015, dos níveis altos de chumbo na água potável da cidade de Flint, no estado norte-americano de Michigan, e com notícias semelhantes, mais recentes, envolvendo outras cidades e estados. É fácil entender a razão. “Crianças são particularmente vulneráveis aos efeitos neurotóxicos do chumbo”, declara a Organização Mundial da Saúde (OMS) em seu site. E prossegue: “Até níveis relativamente baixos de exposição podem causar danos neurológicos graves, e em certos casos irreversíveis”. Após saber que a água de Flint estava contaminada, alguns médicos disseram que o chumbo afetaria permanentemente o cérebro e talvez outros órgãos dos jovens. Advogados especializados em danos pessoais, ao pedirem a abertura de processos, falaram em “danos irreparáveis” e “envenenamento por chumbo”. Mas as crianças de Flint, e outras como elas, não estão condenadas. A declaração da OMS usa termos como “relativamente” e “pode”, mas não diz que o dano é certo. Os níveis de chumbo na água em Flint eram muito altos, e os níveis de chumbo no sangue subiram após a exposição. Mas especialistas envolvidos na fixação de padrões de exposição ao chumbo afirmam que as taxas sanguíneas em Flint – embora tenham atingido entre 5 e 10 µg/dl (microgramas por decilitro) na maioria dos casos, apesar de os números exatos não terem sido divulgados publicamente –, em geral, não resultam em disfunções neurológicas permanentes. Há até evidências de que uma estrutura anatômica chamada barreira hematoencefálica possa impedir que níveis baixos de chumbo entrem nas células cerebrais. Cientistas ressaltam que tais análises não são desculpa para inação. Ao contrário, dizem que as autoridades precisam não só eliminar as fontes de chumbo, mas também melhorar a nutrição e a educação, porque estudos indicam que tais medidas podem reduzir os efeitos negativos duradouros desses ataques ambientais. Mas a crença generalizada de que crianças com baixos níveis de chumbo no sangue estejam envenenadas ou com deficiência mental não só não é verdadeira como pode resultar num estigma prejudicial e em estresse. “Envenenamento é obviamente uma palavra pesada”, diz Marc Edwards, do Instituto Politécnico da Virgínia que documentou os chocantes níveis de chumbo em Flint. “Conversei com muitos pais em Flint e estou preocupado porque não quero que essas crianças sejam definidas pelo que ocorreu lá.”

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DADOS OBSCUROS

Boa parte da preocupação em relação ao chumbo em Flint vem da descoberta de que entre 2013 e 2015 o porcentual de crianças com níveis de chumbo no sangue de até 5 µg/dl ou acima dobrou, subindo de 2,4% para 4,9%. O alerta de pais, cientistas e advogados forçou as autoridades a pararem de negar o problema e removerem a causa: a água do Rio Flint é tão corrosiva que lixiviou chumbo dos antiquados canos de água da cidade. O que um nível sanguíneo de 5 µg/dl significa realmente? Em 2012 o neuropsicólogo Kim Dietrich, do Colégio de Medicina da Universidade de Cincinnati, ajudou os Centros para Controle e Prevenção de Doenças a estabelecerem essa marca como limite para uma ação oficial. Ele explica que o número foi baseado no que os especialistas chamam “princípio da precaução” – a ideia de que quando uma atividade apresenta ameaças de danos, devemos adotar medidas para impedi-la, mesmo que algumas relações de causa e efeito não estejam cientificamente determinadas. “Isso não significa que crianças com esse nível estejam envenenadas”, explica Dietrich. “Há poucos estudos de exposição a uma taxa baixa de chumbo, mas não há nada nos dados sugerindo que crianças terão impactos negativos por causa de exposição de curto prazo a baixos níveis” em sua vida. De fato, ele destaca, o número de 5 µg/dl foi fixado porque 97,5% das crianças ficam abaixo disso, não porque as taxas de chumbo no sangue nesse limite resultem em danos permanentes.

Ilustração de Christina Ung


CIÊNCIA DA SAÚDE

Embora alguns estudos tenham descoberto uma associação entre baixos níveis de chumbo no sangue e déficits cognitivos, nenhum estabeleceu uma conexão de causalidade. Robert Fischer, da Universidade Case Western Reserve, é especialista em estudos de avaliação e monitorou o problema do chumbo por décadas. Ele diz que tais estudos foram reiteradamente comprometidos por outros fatores ambientais que afetam o desempenho cognitivo. “A exposição ao chumbo também está relacionada à pobreza extrema, baixa disponibilidade de recursos e escolas fracas”, afirma, ressaltando que há tantos fatores entrelaçados que é quase impossível separá-los. Um estudo de crianças com taxas médias de chumbo no sangue acima de 17 µg/dl, publicado em 2013 em NeuroToxicology, concluiu: “Não está claro se a exposição ao chumbo ou fatores de interferência na primeira infância impulsionam essas associações”. Norman Paradis, que estuda projetos de testes clínicos no Centro Médico Dartmouth-Hitchock, diz que com níveis baixos de chumbo é difícil obter um sinal estatístico confiável, já que há muitas variáveis envolvidas. O modo como o cérebro é afetado por diferentes taxas de chumbo no sangue pode depender também da eficácia da barreira hematoencefálica, uma rede de vasos sanguíneos alinhados especialmente para bloquear a entrada de substâncias tóxicas no cérebro. A exposição prolongada a níveis elevados de chumbo (provavelmente bem acima de 5 ou 10 µg/dl) subverte esse sistema. Mas, para os níveis registrados em Flint, não está claro que se possa dizer o mesmo, segundo o endocrinologista William Pardridge. Autor de cinco livros e mais de 400 artigos sobre a barreira hematoencefálica, Pardridge é um renomado professor emérito de medicina e membro do laboratório de pesquisa da barreira hematoencefálica da Universidade da Califórnia. Ele explica que a maior parte do chumbo no sangue é transportada dentro das células vermelhas e que estas não cruzam a barreira. Assim, há pouco chumbo que possa ser carregado do sangue para o cérebro e ele vem do plasma sanguíneo, uma fonte muito menor. De fato, um estudo de 1993 em NeuroToxicology concluiu que, embora o envenenamento severo de chumbo em filhotes de ratos e crianças pequenas possa danificar a barreira hematoencefálica, “há pouca evidência de que haja dano ou mesmo distúrbio” quando os níveis são inferiores a 80 µg/dl. Em limites mais baixos, algum chumbo pode passar pela barreira, mas provavelmente será só uma fração da concentração existente no sangue.

Howard Hu, médico e reitor da Escola de Saúde Pública da Universidade de Toronto, com vários artigos sobre os efeitos do chumbo, concorda que a inter-relação de exposição ao chumbo e desigualdade social aponta para estratégias de intervenção. “Certamente algumas crianças são mais suscetíveis ao chumbo que outras — estamos apenas começando a olhar para essa variável”, diz ele. Mas um motivo de esperança, diz, é que o problema “pode ser atenuado por atenção dos pais, boa escola e boa nutrição.” Hu está entre os cientistas que descobriram que, nas crianças, deficiências nutricionais de ferro, cálcio ou zinco aumentam o risco da exposição ao chumbo por estimularem a sua absorção. Garantir que as crianças recebam o bastante desses nutrientes pode reduzir o risco, ele acredita. Mas a dieta é parte de um problema muito complexo. Falta de estímulo mental — como ocorre quando crianças recebem pouca atenção dos adultos, ou quando

A exposição a um baixo nível de chumbo pode ser atenuada pela atenção dos pais, boa escola e boa nutrição.

REMÉDIOS

Mas o que preocupa Mona Hanna-Attisha, pediatra e diretora da Iniciativa de Saúde Pública Pediátrica do Hospital Infantil Hurley, em Flint, é que qualquer déficit cognitivo associado com exposição ao chumbo, não importa em que nível, parece piorar com a pobreza, e a pobreza em Flint é desenfreada. “Ninguém está dizendo que todas essas crianças terão problemas. A maioria deve ficar bem”, ela disse por e-mail. “Mas não vamos esperar para ver quem ficará bem e quem não. Estamos tentando construir serviços robustos e abrangentes de nutrição, educação e saúde para mitigar o potencial impacto dessa exposição.”

suas escolas não têm recursos — também parece exacerbar os efeitos do chumbo, embora, novamente, não se saiba ao certo quanto do problema se deve ao metal, e quanto ao ambiente. Embora não haja estudos controlados com humanos, pesquisas com animais sugerem que um ambiente estimulante pode começar a compensar os danos ao cérebro causados pelo chumbo. Bruce Lanphear, da Universidade Simon Fraser, é o pesquisador líder de um estudo que examina a exposição fetal e na primeira infância ao chumbo e a outros produtos químicos neurotóxicos. “Estudos em ratos mostraram que os efeitos da exposição ao chumbo podem ser atenuados pelo estímulo ambiental”, conta Lanphear. Pesquisas iniciais mostraram que animais expostos ao chumbo, mas que tiveram ambientes aprimorados (gaiolas com outros ratos, labirintos de água, rodas de exercícios e outros estímulos) mostraram déficits menores que aqueles em situação de carência. A melhor atitude é reduzir a exposição ao chumbo ao mesmo tempo em que o entorno é aprimorado, crê Stuart Shalat, da Universidade do Estado da Geórgia. Ele diz que crianças pobres têm maiores probabilidades de serem expostas ao metal, e de sofrerem os piores efeitos dessa exposição por causa do acesso inadequado a serviços de saúde, alimentação apropriada e escolas de qualidade. “Deveria haver um senso de urgência para avaliar e minimizar a exposição”, opina. Mas quando crianças e o chumbo têm contato “fica cada vez mais claro que parte do dano tóxico pode ser minorado por práticas norteadas pelo bom senso. Devemos fazer todo o possível para que toda criança tenha a oportunidade de desenvolver seu potencial”.

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DESAFIOS DO COSMOS

Salvador Nogueira é jornalista de ciência especializado em astronomia e astronáutica. É autor de oito livros, dentre eles Rumo ao _dÒd_je0FWiiWZe[\kjkheZWWl[djkhW^kcWdWdWYedgk_ijWZe[ifW‚e e ;njhWj[hh[ijh[i0EdZ[[b[i[ij€e[YeceWY_…dY_Wj[djW[dYedjh|#bei.

A misteriosa origem das luas marcianas Simulação sugere que Planeta Vermelho teve até mais satélites no passado Salvador Nogueira

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A pancada teria sido entre o Planeta Vermelho e um outro objeto com um terço do seu tamanho — nada desprezível, portanto. A colisão de início atirou imensa quantidade de material na órbita marciana, de início formando um anel. Com o passar do tempo, esses detritos coalesceram para formar diversas luas — não só Fobos e Deimos, mas outras, hoje perdidas. E por que não uma só grande lua? De acordo com os cientistas, por conta da diferença de rotação entre a Terra e Marte. Nosso planeta, no início, mais de 4 bilhões de anos atrás, girava muito depressa, completando um dia em coisa de 4 horas. Já Marte girava bem mais devagar, numa rotação parecida com a atual, pouco mais de 24 horas. A simulação do processo em computador mostrou que isso ajuda a explicar por que Marte produziu mais de uma lua, e também sugere que o planeta teve pelo menos uma lua bem maior que as atuais. Onde ela está então? Acabou caindo de volta no planeta. Com efeito, sabemos que Fobos também está “descendo”, gradualmente reduzindo sua órbita, e no futuro será destruído, ao primeiro se despedaçar e depois despencar sobre Marte. O trabalho, liderado por Pascal Rosenblatt, pesquisador do Observatório Real da Bélgica, foi publicado no periódico Nature Geoscience e parece encaminhar o mistério. Resta buscar mais evidências que possam confirmá-lo, e elas podem estar nas luas marcianas. Hoje os cientistas estão bastante animados com os planos da Jaxa, a agência espacial japonesa, que pretende enviar uma sonda para colher amostras de Fobos e trazê-las de volta à Terra entre 2022 e 2026. A análise pode ajudar a elucidar de uma vez por todas esse mistério de origem.

Colisão de Marte com protoplaneta gigante pode ter gerado seus dois satélites naturais, como aconteceu com a Terra.

LABEX UNIVEARTHS/IPGP

As duas luas de Marte, Fobos e Deimos, são um desafio à compreensão. Descobertas em 1877, elas parecem mais com asteroides, com seu formato irregular e diâmetro modesto (média de 22 km para a primeira, 13 km para a segunda). Isso levou muitos astrônomos a aventarem a hipótese de que se trata mesmo de asteroides, capturados pela gravidade marciana e convertidos em satélites naturais. Mas algumas coisas não se encaixam nesse cenário. Uma delas é de natureza dinâmica — as órbitas das luas são quase perfeitamente circulares e bastante alinhadas com o equador marciano — e a outra é de natureza estrutural. Fobos é muito pouco denso para ter se formado como um asteroide. Ou seja, tem algo muito estranho aí, que sugere a busca por outra hipótese de formação. E se os satélites naturais marcianos tivessem nascido como o da Terra? Hoje temos evidências bastante concretas de que a Lua foi produzida por um impacto gigantesco entre nosso planeta e um outro objeto, do tamanho de Marte durante a fase final de formação do Sistema Solar. A colisão gigantesca atirou uma quantidade enorme de detritos na órbita terrestre, que no fim das contas coalesceu para produzir a Lua. Poderiam os satélites de Marte ter sido formados pelo mesmo processo, uma colisão gigante? Também não parece uma ideia muito boa, pois como explicar que, dado o mesmo processo, nosso mundo terminou com uma lua enorme, esférica e com mais de 3.400 km de diâmetro – uma das maiores do Sistema Solar – e o Planeta Vermelho acabou com dois pedregulhos pouco vistosos? No entanto, é o que a composição de Fobos parece sugerir que aconteceu, e agora um novo modelo, elaborado por cientistas belgas, franceses e japoneses, conseguiu reconciliar todos os fatos num enredo coerente. A exemplo da Terra, parece que Marte também ganhou seus satélites numa colisão violenta.


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CÉU DO MÊS

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AG O S TO

Perseidas e uma conjunção tripla Famosa chuva de meteoros tem seu auge na madrugada do dia 12, e Mercúrio, Vênus e Júpiter fazem um belo encontro no dia 27.

LUIZ CARLOS OLIVEIRA

No Hemisfério Norte, ela é talvez a mais festejada das chuvas anuais de meteoros, por ter um grande número de bólidos atingindo a atmosfera da Terra e acontecer em pleno verão boreal. No Sul, já não é tudo isso. Mesmo assim, os Perseidas são um espetáculo imperdível. O pico acontece na madrugada de 12 de agosto, quando a Terra atravessa a trilha de detritos deixada pelo cometa Swift-Tuttle, um astro periódico que passa por essas redondezas a cada 133 anos, num padrão similar ao do mais famoso Halley, que tem período de 76 anos. Com um núcleo de cerca de 26 km, o Swift-Tuttle fez sua última passagem próxima da Terra em 1992. Quando o nosso planeta cruza sua órbita, pequenos pedaços de gelo e rocha deixados para trás por ele queimam na atmosfera, produzindo a chuva de meteoros. Os Perseidas são assim chamados porque o radiante fica na constelação de Perseu, localizada no Hemisfério Norte. Por essa razão, o fenômeno é mais bem observado nas latitudes boreais, onde as taxas de meteoros atingem até 100 bólidos por hora. No Sul, esse número cai a cerca de um terço, e o melhor horário para observar é na madrugada do dia 12, uma hora antes do amanhecer. A essa hora, a constelação de Perseu já aparece na direção do horizonte Norte, e a Lua já terá se posto, evitando assim ofuscar com seu brilho as estrelas cadentes mais discretas.

Imagem de Carlos Eduardo Fairbairn, em Carrancas (MG), reuniu planetas, estrelas, nebulosas e uma galáxia. Os dois astros mais brilhantes são Marte (dir.) e Saturno (centro). Em meio à nebulosa, abaixo de Marte, temos a estrela Antares. E à esquerda, a faixa da Via Láctea.

Fora os Perseidas, agosto reserva uma incrível conjunção tripla entre Mercúrio, Vênus e Júpiter. O trio poderá ser encontrado na primeira hora da noite do dia 27, na direção do poente. E o encontro de Vênus e Júpiter em particular será belíssimo, pois estarão a apenas 0,1 grau um do outro. Sendo os dois planetas mais brilhantes, juntos devem propiciar um espetáculo notável. Será a conjunção mais próxima entre dois planetas em todo o ano de 2016, e a Lua minguante não deve atrapalhar em nada a observação. Além disso, outro encontro celeste sensacional, mas invisível a olho nu, deve estar acontecendo na mesma data. A sonda Juno tem sua primeira passagem próxima por Júpiter com os instrumentos ligados marcada para o dia 27, depois da manobra de inserção orbital realizada no dia 4 de julho. Nunca nenhuma espaçonave em órbita voou tão perto do gigante gasoso quanto a Juno, e as imagens que teremos da atmosfera joviana serão de arrepiar. Mas tudo vai depender de todos os passos da missão darem certo daqui até lá, o que não é de modo algum garantido. O ambiente de radiação nos arredores de Júpiter é extremamente agressivo, até mesmo para espaçonaves. Por isso os projetistas colocaram os principais sistemas eletrônicos da sonda num invólucro de titânio de 1,7 cm de espessura, a fim de tentar mitigar o impacto da chuva de partículas altamente energéticas. Então, no dia 27, quando estiver olhando para Júpiter, faça figas para a Juno. E bons céus a todos! (S.N.) www.sciam.com.br 25


VISIBILIDADE DOS PLANETAS

N

MERCÚRIO – Inicialmente em Leão e depois em Virgem, visível ao anoitecer na direção do pôr do sol. Próximo da Lua em 4. Em conjunção com Vênus em 27.

VÊNUS Visível ao anoitecer, na direção do pôr do sol, em Leão e depois Virgem. Próximo da Lua em 2. Em conjunção com Vênus e Júpiter em 27.

MARTE Visível a oeste na primeira metade da noite. Primeiro em Libra, depois em ÒZ«Íµ”õ«r'ăZ«»0Íþꔡ«fD"æDr¡®®»¡Z«§™æ§]õ«Z«¡3DÜæͧ«r¡䀻

JÚPITER Em Leão na primeira semana e depois em Virgem. Visível ao anoitecer na direção do pôr do sol no começo do mês. Próximo da Lua em 6 e em conjunção com Vênus em 27.

SATURNO ¡'ăZ«dè”Òûèr›fæÍD§ÜrDµÍ”¡r”ÍD¡rÜDfrfD§«”Ür»0Íþꔡ«fD"æD r¡®ädrÒÜDZ”«§ñ͔«r¡®Þrr¡Z«§™æ§]õ«Z«¡$DÍÜrr¡䀻»

URANO Visível a leste durante a madrugada, em Peixes. Próximo da Lua em 22.

NETUNO ¡ Âæñ͔«dè”Òûèr›fæÍD§ÜrÜ«fDD§«”Ür»0Íþꔡ«fD"æDr¡®¨»

L

DESTAQUES DO MÊS Máximo da chuva de meteoros Perseidas Conjunção de Vênus e Júpiter

S 26 Scientific American Brasil | Agosto 2016


CARTA CELESTE PARA O MĂ&#x160;S $DÂľDÂĄÂŤĂ&#x2019;Ă&#x153;Ă?DZáÌèÂ&#x201D;Ă&#x2019;ÝèrÂ&#x203A;òĂ&#x2019;ääÂ?Ă°Ă°frÂŽÂłfr DÂ&#x2020;ÂŤĂ&#x2019;Ă&#x153;ÂŤdòĂ&#x2019;äŽÂ?Ă°Ă°frÂŽÂ&#x20AC;frDÂ&#x2020;ÂŤĂ&#x2019;Ă&#x153;ÂŤròĂ&#x2019;äðÂ?Ă°Ă°fr Ă&#x17E;Ă°frDÂ&#x2020;ÂŤĂ&#x2019;Ă&#x153;ÂŤDÂľDĂ?Ă&#x153;Â&#x201D;Ă?fDÂ&#x203A;DĂ&#x153;Â&#x201D;Ă&#x153;ĂŚfrfräĂ&#x17E;iäĂ&#x2013;Ă&#x160;3ĂŚÂ&#x203A; (TrĂłpico de CapricĂłrnio).

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PASSAGEM DO SOL PELAS CONSTELAĂ&#x2021;Ă&#x2022;ES * ó§ZrĂ?fräŽĂ&#x2DC;Ă°Ă&#x2013;Ă&#x2DC;äðŽĂ&#x2014;DÂŽĂ°Ă&#x2DC;Ă°sĂ&#x2DC;äðŽĂ&#x2014;

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Mercúrio e Vênus em conjunção.

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Melhor ocasiĂŁo para visualizar o brilho da Terra Ă?r rĂ&#x153;Â&#x201D;fÂŤ§D{DZrrĂ&#x2019;ZĂŚĂ?DfD"ĂŚDÂĄÂ&#x201D;§Â&#x2020;ĂŚD§Ă&#x153;r{DÂ&#x203A;ZDfD (luz cinĂŠrea). O horĂĄrio refere-se ao nascer da Lua rÂĄ3þ0DĂŚÂ&#x203A;ÂŤÂť

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O PODER DOS GAMES PARA TURBINAR O CÉREBRO CIÊNCIA COGNITIVA

Atirar em zumbis e repelir alienígenas pode levar a uma melhora duradoura de habilidades mentais Daphne Bavelier e C. Shawn Green EM SÍNTESE

Jogos acelerados de tiros nem sempre foram considerados como atividades que melhoram o desempenho cerebral. Nos últimos 15 anos, no entanto, estudos mostraram que jogá-los frequentemente muda para melhor vários aspectos da cognição. Diversas

30 Scientific American Brasil | Agosto 2016

habilidades mentais ÈDày`y® åy Uy´yŠ`ŸDà mD ÈàEïŸca de jogar videogames, inclusive atenção, processa®y´ï¹ ®DŸå àEȟm¹ my Ÿ´†¹à®DcÇyå y ŒyāŸUŸ¨ŸmDmy para mudar de uma tarefa para outra e visualizar a rotação de um objeto. Testes rigorosos forneceram

evidências para essas melhorias. Preocupações persistem sobre se videogames promovem agressão ou jogatina compulsiva. Agora, pesquisadores começaram a desenvolver jogos de ação não violentos, voltam¹å ÈDàD Èyåå¹Då `¹® mzŠ`Ÿïå `¹‘´ŸïŸÿ¹åÎ


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Daphne Bavelier é professora no departamento de psicologia e ciências educacionais da Universidade de Genebra, na Suíça, e no departamento de ciências cerebrais e cognitivas da Universidade de Rochester, no estado de Nova York.

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C. Shawn Green é professor assistente no departamento de psicologia da Universidade de Wisconsin-Madison.

O FINAL DA DÉCADA DE 1990, NOSSO LABORATÓRIO NA UNIVERSIDADE DE Rochester conduziu estudos para explorar a então pouco ortodoxa ideia de que até o cérebro adulto podia desenvolver novas células cerebrais ou refazer seus próprios circuitos neuronais em resposta a novas experiências, um processo biológico chamado neuroplasticidade. Como parte dessa pesquisa, um de nós (Green), à época um assistente de laboratório não formado de 18 anos, codificou um teste psicológico computadorizado que avaliava com que eficácia um usuário conseguia procurar por uma forma em particular em meio a uma cena confusa e abarrotada. Green começou testando a si mesmo. Ao terminar, insistiu que houvera algum um erro não identificado na programação. Trabalhos publicados sobre esse teste sugeriam que seu desempenho deveria ter sido bem menos do que perfeito. No entanto, ele acumulava pontuações impecáveis. Sua orientadora (Bavelier) estava preocupada porque o problema demorava a ser resolvido. “Que tal parar de se avaliar e testar participantes inexperientes?”, indagou ela. Alguns dias depois, Green relatou que voluntários recém-recrutados também alcançaram desempenhos máximos. Decidida a solucionar o problema, Bavelier pediu para ser testada. Seu desempenho não foi, nem de longe, perfeito. Em vez disso, suas pontuações igualaram quase exatamente a média esperada. Quando Bavelier perguntou quem Green tinha testado como participantes, o assistente respondeu que havia examinado vários amigos íntimos. Nossa equipe passou algum tempo ponderando por que Green e seus colegas tinham se saído tão bem. No fim, identificamos um fator fundamental. Todos os membros do grupo tinham passado mais de 10 horas semanais jogando um novo videogame, chamado Team Fortress Classic (também conhecido como TFC). A descoberta levantou uma pergunta intrigante: será que jogar vídeogames “descerebrados” — aqueles cujo principal objetivo é derrotar zumbis, alienígenas, monstros e vilões — realmente podia levar a melhorias tão expressivas em uma habilidade cognitiva? O que começou como uma busca por um erro de computador levou a um novo esforço de pesquisa para avaliar o impacto desse hábito, tanto no cérebro como no comportamento. Quando iniciamos nossos estudos, jogar videogames de tiros não estava no topo de nenhuma lista de atividades para melhorar o funcionamento cerebral. Mas nos últimos 15 anos, nossas investigações e as de outros laboratórios estabeleceram que jogar videogames de ação pode mudar alguns aspectos da cognição para melhor. Durante nossa pesquisa, nós e outras equipes descobrimos que a atividade melhora diversas habilidades cognitivas. Pessoas que regularmente divertem-se com jogos de ação demonstram maior capacidade de se concentrar em detalhes visuais, o que é útil, por

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exemplo, para ler letras miúdas de um documento. Também possuem sensibilidade maior para contrastes visuais, algo importante quando se dirige em névoa espessa. Esses jogadores também giram objetos mentalmente com mais precisão — e por isso são capazes de julgar como um sofá de formato incomum pode se encaixar melhor num furgão de mudança superlotado. A execução multitarefa exigida para se alternar entre a leitura do cardápio e a conversa com um parceiro de jantar também ocorre com mais facilidade. Além disso, a capacidade de um jogador de reagir a eventos que se desenrolam rapidamente também melhora com a prática regular. Testes de tempo de reação de jogadores de games de ação mostram que seu desempenho melhorou em mais de 10% em comparação com quando ainda não haviam começado a jogar. O game como “instrutor de vida” pode até proporcionar uma ajuda no local de trabalho. Jogar games parece conferir a capacidade de tomar decisões corretas sob pressão, o tipo de habilidade procurada por empregadores em muitas profissões. Um estudo revelou que cirurgiões laparoscópicos que também eram jogadores foram capazes de concluir cirurgias mais rápido, enquanto mantinham a precisão necessária na sala de cirurgia. Cirurgiões jogadores também pareceram trabalhar de forma mais eficiente, não apenas mais rápida. Games como ferramentas de aprendizagem podem ser uma surpresa para os que se lembram de uma audiência no Congresso americano, no início dos anos 1990, que considerou os efeitos negativos em crianças que jogavam games como Mortal Kombat. Estudos recentes não confirmaram esses receios no que diz respeito a efeitos na função cognitiva, embora persistam preocupações sobre se os jogos promovem agressão ou jogatina compulsiva. Agora que pesquisadores começaram a entender como alguns videogames aprimoram a cognição em jogadores, ao melhorarem a atenção e os tempos de reação, eles passaram a desenvolver jogos não violentos voltados para pessoas com lesões cerebrais ou déficits cognitivos. Esse software pode ser mais eficaz, de fato, do que os chamados jogos de treinamento cerebral comercializados através da televisão e da internet como potencializadores cognitivos.


UMA TAXONOMIA DE JOGO

Coletânea de gêneros Videogames pertencem a um ecossistema complexo, com mais de 10 gêneros repartidos em centenas de subgêneros distintos. Além disso, há dezenas de milhares de títulos distintos entre as diversas categorias. Quanto a examinar os efeitos sobre a cognição, a maioria das pesquisas se concentrou num gênero em particular — jogos de ação, que incluem principalmente jogos de tiro em primeira e terceira pessoa, como o Call of Duty ou a série da franquia Gears of

War, mas também jogos que muitas vezes são rotulados como de ação/aventura (a série Grand Theft Auto), ação (a série Burnout) x 20 lx DcT¸ ÉD äyߞx $Dää †x`îÊj ÇDßD `žtar apenas alguns. Embora jogos de ação sejam melhores em aprimorar a percepção, atenção e outros aspectos cognitivos, não são os únicos a produzir outros benefícios além de servir somente como um passatempo divertido, como mostra a lista de conclusões abaixo.

AÇÃO: A maioria das pesquisas sobre jogar games para melhorar a cognição se concentrou em jogos de ação, um gênero que tem subgêneros, como jogos de tiro e de ação/aventura. Jogos de ação demonstraram uma gama de benefícios cognitivos que podem ser transferidos, ou aplicados ao trabalho e a outras atividades.

QUEBRA-CABEÇA 3-D: Encontrar uma porta de saída D¸øäDßø­Däyߞxlx…xßßD­x³îDä­xîDl¸¥¸¸0¸ßîD§ö ßxäø§î¸øx­¥¸Dl¸ßxäÔøxxĀžUžßD­ø­DþD³îDx­xäîDîžäîž`D­x³îx䞐³ž‰`DîžþDx­­xlžlDälx丧øcT¸lxÇ߸U§x­DäjšDUž§ždade espacial e persistência em relação a um grupo de comparação que jogou jogos de treinamento mental/cerebral do software Lumosity.

ESTRATÉGIA EM TEMPO REAL: Jogar um desses ¥¸¸äj`šD­Dl¸ä3îDß ßD…îjÔøxîz­ø­DîßD­Dlx‰`cT¸ `žx³îŸ‰`D­ž§žîDßÔøxx³þ¸§þxøxßßDx³îßxþEߞDäxäÇy`žxäD§E`îž`DäjÇ߸løąžø­x§š¸ßžDäx­‹xĀžUž§žlDlx`¸³žîžþDjD capacidade de mudar rapidamente de uma tarefa para outra.

PRÓ-SOCIAL: 7­DßxþžäT¸lxöćć´lxxäîøl¸älžþø§Dl¸ä no periódico Personality and Social Psychology Bulletin constaî¸øÔøxÇxää¸D䥸þx³älxþEߞ¸äÇDŸäxäÔøx¥¸DþD­¥¸¸ä “pró-sociais”, que envolvem personagens que se ajudam mutuamente, mais tarde colaboraram mais quando interagiam com seus pares.

ESTIMULANDO O CÉREBRO

CORTESIA DE ACTIVISION (CALL OF DUTY: BLACK OPS III); CORTESIA DE BLIZZARD (STARCRAFT III: HEART OF THE SWARM); CORTESIA DE VALVE CORPORATION (PORTAL 2); CORTESIA DE 2K GAMES (CITY CRISIS)

Pesquisas sobre jogos que envolvem esportes de ação, estratégia em tempo real e RPG de ação sugerem que eles podem ter um impacto similar, melhorando alguns aspectos da cognição. Além disso, jogos que não afetem a cognição podem melhorar comportamentos sociais ou empatia. Pesquisadores que estudam jogos sociais tendem a categorizar games de maneira diferente, às vezes dividindo o mundo dos jogos eletrônicos em tipos violentos e não violentos.

O estereótipo do ávido jogador de Call of Duty e outros jogos de ação é alguém que é impulsivo e facilmente distraído. Nossos estudos contradizem esse preconceito. Jogadores que mergulham nos acontecimentos dinâmicos e acelerados de mundos imaginários digitais ganham significativos benefícios cognitivos. Grande parte de nossa pesquisa se concentrou em como jogos de ação afetam a atenção de um jogador — os processos mentais que levam a encontrar informações relevantes em nosso ambiente. Estudos de atenção têm sido conduzidos desde que a psicologia emergiu como uma ciência social no século 19. Os jogos Call of Duty e Medal of Honor agora se tornaram ferramentas em instalações de pesquisas devido à sua capacidade de melhorar a atenção. Um jogador tem de transitar entre um estado de concentração enquanto monitora o cenário do jogo em busca de potenciais inimigos, alternando propositadamente entre o que psicólogos chamam atenção concentrada e distribuída. Os estudos mostram que rechaçar ondas de zumbis requer que os jogadores suprimam informações distrativas, ou se arrisquem a sua própria destruição. Em especial, quem joga detecta alvos melhor do que quem não joga, e evita se distrair com os eventos isolados que ocorrem à medida que o jogo segue em ritmo acelerado. Um zumbi sempre será seguido por outros. O jogador que se desvia atrás de um zumbi solitário se arrisca a ser atacado por legiões de outros. Em um estudo, usamos um conhecido teste psicológico para demonstrar a superioridade das habilidades de atenção de um jogador de games de ação. O teste expõe sujeitos a uma série de cartas, intercaladas com dígitos ocasionais. Cada item pisca na tela em intervalos de 100 milissegundos, menos que um piscar de olhos.

Os examinandos que não curtem videogames de ação costumam ter pouca dificuldade para identificar o primeiro dígito da sequência. Mas se um segundo dígito aparecer logo em seguida, eles muitas vezes não o notam — um fenômeno psicológico conhecido como piscada atencional. Alguns jogadores experientes de jogos de ação, no entanto, quase não piscam, e conseguem captar todo dígito-alvo à medida que ele passa na tela. Exames de varredura cerebral fornecem mais evidências de benefícios. Regiões muito espalhadas distantes entre si no córtex cerebral, que regulam a atenção, mudam sua atividade mais acentuadamente em jogadores de games de ação do que em não jogadores. Entre elas estão o córtex pré-frontal dorsolateral, que ajuda a manter a atenção; o córtex parietal, que muda o foco entre diferentes alvos; e o córtex cingulado, que monitora nosso comportamento. MAIS RÁPIDO, MAIS RÁPIDO

Jogadores de videogames de ação ganham mais de jogos como Burnout e Grand Theft Auto que apenas um foco melhor. Quanto maior a habilidade que adquirem, mais rápido eles processam informações no rápido fluxo de eventos que compõem cada cena do jogo. Para psicólogos, a velocidade de processamento de informação é uma medida-chave da eficiência do funcionamento cognitivo, e jogos de ação parecem ser ferramentas excelentes para tornar o tempo de reação mais rápido. O jogador deve decidir se um objeto em movimento é amigo ou inimigo e escolher que arma usar, para onde apontar e quando disparar, tudo isso em mais ou menos 1 s. Uma maior eficiência no controle da atenção tem um efeito cascata sobre muitas formas de processamento neural. Ela pode garantir que o cérebro extraia mais informação visual, auditiva e outra sobre uma tarefa em execução — e que exclua fontes de distração ou ruído.

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T E S T E S D E H A B I L I DA D E

Treinamento cerebral ou não? 0DßDlxîxß­ž³Dßäx¥¸DߐD­xälxDcT¸­x§š¸ßDDÇxß`xÇcT¸x outros aspectos da cognição, garantindo que os benefícios resultam do próprio jogo e não de algum outro fator, pesquisadores comparam o desempenho em testes cognitivos (mostrados à direita) de um grupo que joga um game de ação durante algumas semanas e um grupo de controle que treina em um jogo sem ação (nonaction gameÊÍ'䥸Dl¸ßxälxD­xälxDcT¸xĀžUx­­x§š¸ßžDä mais acentuadas no intervalo que se estende de antes a depois do îxäîxx­`¸­ÇDßDcT¸`¸­¸ßøǸlx`¸³î߸§xx¸äUx³x…Ÿ`ž¸ä ainda persistem cinco meses depois. Teste ministrado antes das sessões de jogos

Grupo de ação

Grupo de controle

Teste ministrado novamente após as sessões de jogos

dada habilidade. Mais importante, requerem que os participantes se alternem entre tarefas de atenção focada e dividida à medida que o jogo progride, exigindo alto nível de controle atencional. Os jogos criam um rico ambiente em que novos desafios surgem sem parar, sempre tirando os jogadores de suas zonas de conforto. Por fim, os games recompensam os jogadores em muitas escalas de tempo distintas: segundos (derrotar um único inimigo), minutos (concluir uma única missão), horas (completar um capítulo ou campanha), dias (terminar um jogo completo) — todas etapas que promovem planejamento ao longo de diferentes horizontes de tempo. Os jogos são uma experiência gratificante que promove aprendizagem e pode ser aplicada a situações reais: melhor rotação mental em aulas de ciências ou matemática, ou uma rápida freagem de um carro se uma criança passar correndo na rua para pegar uma bola. UM VERDADEIRO JOGO CEREBRAL

Pesquisadores já começaram a aprender com os estudos de videogames comerciais e aplicam esse conhecimento a uma nova geração de jogos terapêuticos que têm pouca semelhança com os monótonos testes psicológicos. Posit Science, Pear Therapeutics e Akili Interactive (Bavelier é conselheira cofundadora da Akili) são algumas empresas, dentre um número crescente, que buscam utilizar videogames como ferramentas clínicas de avaliação ou de terapia. A Akili, por exemplo, desenvolve um jogo terapêutico para melhorar a atenção e diminuir a distração. Este e outros jogos visam populações clínicas como crianças com déficit de atenção ou adultos mais idosos com sintomas de declínio cognitivo. Levará tempo para que esses games ganhem aceitação. No fim, para serem incorporados como

Ilustração de Jen Christiansen

FONTE: “BRAIN PLASTICITY THROUGH THE LIFE SPAN: LEARNING TO LEARN AND ACTION VIDEO GAMES”, DAPHNE BAVELIER ET AL., EM ANNUAL REVIEW OF NEUROSCIENCE, VOL. 35; JULHO DE 2012

Nos níveis mais altos de processamento cognitivo, uma pessoa pode demonstrar elevado grau de flexibilidade para transferir sua atenção de uma tarefa para outra. Esses não são meros resultados de testes laboratoriais. Um controle melhor da atenção ajuda na adaptação a novas situações e auxilia, em geral, a acelerar a aprendizagem. Para podermos fazer uma declaração clara sobre os efeitos desses jogos, tivemos de fornecer uma sólida demonstração de que os benefícios de videogames de ação são genuínos, e que jogar esses games realmente causa concentração superior e tempos de reação mais rápidos em jogadores. Afinal, pode ser que esses jogos simplesmente atraiam jogadores com atenção excepcional, o que, por sua vez, leva a um desempenho estelar tanto em jogos como em testes posteriores para avaliação do funcionamento cognitivo deles. Para demonstrar uma verdadeira relação de causa e efeito, cientistas recrutam um grupo de pessoas que raramente jogam videogames. Depois de passarem por um teste preliminar de habilidades cognitivas, esse grupo maior é dividido aleatoriamente em dois. Uma turma joga um jogo de ação, enquanto um grupo de controle se envolve em um jogo social ou outro game que não seja de ação. Cada grupo é solicitado a jogar durante cerca de uma hora por dia, cinco dias por semana e durante um período de várias semanas. Alguns dias depois Desse treinamento sustentado, os participantes são testados novamente com os mesmos testes psicológicos que fizeram antes de começar a jogar os jogos. Grupos treinados em games de ação exibem ganhos consistentemente maiores em cognição do que os grupos controle. Estudos controlados permitem que pesquisadores descartem fatores que, de outra forma, poderiam ser responsáveis pelos benefícios apresentados por qualquer um dos grupos — a possibilidade, por exemplo, de alguém submetido a um teste psicológico tender a ter um desempenho melhor quando reavaliado. Esses estudos também demonstram que nem todos os videogames têm os mesmos efeitos. Jogos de ação que enfatizam atenção, flexibilidade cognitiva e velocidade produzem ganhos inequívocos. Jogos que não envolvem ação — os que não demandam aqueles processos cognitivos — resultam em poucas melhorias. Apesar dos alegados benefícios de jogos de ação, os diversos estudos não constituem uma licença para jogar compulsivamente. Uma indulgência obsessiva para jogar hora após hora é desnecessária. Jogadores ganharam vantagens cognitivas em nosso estudo depois de intervalos de jogo curtos e diários. Outros gêneros, como os Role-Playing Games e os jogos de estratégia em tempo real, geram efeitos similares. Ironicamente, poucos, ou talvez nenhum, dos jogos comercializados como de “treinamento cerebral” fazem jus às alegações de ajudar pessoas com déficits cognitivos, ou que buscam um funcionamento mental acima da média. As primeiras gerações de jogos “cerebrais” consistiam, em grande parte, em áridas tarefas psicológicas laboratoriais “disfarçadas” com o visual dos jogos ou com sons envolventes, e não demonstravam qualquer benefício cognitivo generalizável. De fato, melhorar cada vez mais em um exercício específico de psicologia provavelmente não ajudará o jogador a planejar uma rota eficiente no supermercado. Embora os games de ação não sejam projetados como ferramentas de ensino, ainda assim incorporam princípios fundamentais de aprendizagem. São, por exemplo, divertidos, pré-requisito pedagógico essencial e que muitas vezes é pouco considerado. A programação dos jogos também incorpora um cuidadoso compassamento e estruturação do nível de jogo. O número de atacantes aumenta à medida que o jogo avança. Jogadores permanecem concentrados enquanto recebem a quantidade certa de prática para dominar uma


Consegue vê-la agora? Uma tarefa de sensibilidade ao contraste mede a Tempo capacidade de detectar ligeiras diferenças na luz versus na escuridão em uma tela de computador. Participantes observam uma tela em dois intervalos de tempo e têm de indicar quando aparece uma chamada“mancha de Gabor”, que consiste em linhas borradas alternadamente claras e escuras. Manchas, ou linhas com graus variáveis de contraste são utilizadas para determinar o contraste mínimo que o participante consegue enxergar.

Mancha ou Intervalo 1 linhas de Gabor

Gire-o mentalmente Um teste mental de rotação examina as capacidades de visualização espacial de jogadores que são solicitados a determinar qual dos três objetos girados à direita corresponde ao “Objeto 1” (à extrema esquerda)

Tempo

Melhora da sensibilidade (escala em unidades logarítmicas) Dois dias depois Acão Controle

Cinco meses depois

Flash de 30 milissegundos (ms)

Encontre-o rapidamente A útil tarefa de campo de visão, ou campo de vista, como é chamada, mede atenção espacial, ou a capacidade de encontrar um alvo rapidamente, ignorando ao mesmo tempo distrações em uma imagem desordenada e abarrotada, apresentada brevemente. Participantes do teste têm de encontrar o quadrado sólido (o alvo) e indicar onde está localizado.

Intervalo 2

Estímulo

Flash de 30 ms

Alvo Máscara

Selecione a localização do alvo

Pior Melhor

0.1

0.2

10

20

1

2

Melhora de busca (por cento correto) Dois dias depois Cinco meses depois 0

600 ms

Flash de 30 ms

Objeto 1

Selecione o painel que mostra uma vista girada do objeto 1 Melhora de rotação*

600 ms

Dois dias depois Cinco meses depois 0

*escala expressa como a raiz quadrada de itens corretos.

ferramentas clínicas, deverão ser avaliados por entidades independentes como agências reguladoras, ou pela comunidade científica. Embora jogos de ação forneçam um alicerce para o desenvolvimento de games terapêuticos, diversos pontos fracos devem ser corrigidos. Primeiro, um jogo deve se adaptar às necessidades do paciente. Muitas pessoas com déficit de atenção exibem poucas melhoras a partir do uso de jogos de ação convencionais, embora esses games melhorem a atenção em indivíduos saudáveis. A maioria dos jogadores aborda os jogos empregando um modelo mental de como eventos se desenrolam; isso lhes permite antecipar o que acontecerá depois. Já pessoas com déficit de atenção têm um estilo mais reativo, que lhes dificulta visualizar o que vem pela frente. Desenvolvedores de jogos tentam reestruturar o formato tradicional dos games para estimular jogadores com déficit de atenção a assumir um papel mais ativo no planejamento de estratégias de movimentos futuros. Uma reformulação similar será essencial para os jogos destinados a aumentar o tempo de reação de idosos para, digamos, melhorar habilidades de condução. Apenas baixar uma cópia de Medal of Honor não será suficiente. O ritmo alucinante da maioria dos games de ação usados por jovens adultos pode ser demais para os idosos, e eles muitas vezes obtêm poucos benefícios de produtos comerciais. Jogos ajustados às suas necessidades exigirão um ritmo mais moderado para que possam ser desafiantes, mas não impossíveis. Um nível mais simples de jogo também será necessário nos games destinados a melhorar a acuidade visual em pacientes com ambliopia (olho preguiçoso), outro grupo alvo dos criadores de jogos. Por fim, a natureza violenta de muitos games também precisará ser reduzida naqueles destinados a intervenções clínicas. Pode ser apropriado que um jogo termine quando um motorista sai de súbito da estrada,

mas partes do corpo voando pelos ares depois do acidente são supérfluas. Para ir além da matança de zumbis e gerar benefícios terapêuticos reais, cientistas com experiência em aprendizagem, psicologia e neurociência terão de trabalhar com artistas gráficos, produtores e designers para criar conteúdos convincentes e interessantes. A inspiração que nossa equipe encontrou em Team Fortress Classic ainda tem possibilidades inexploradas. Jogos para crianças disléxicas ou pacientes com traumatismo craniano podem ser ainda mais personalizados, usando-se sensores para monitorar ondas cerebrais para ajustar o nível de jogo automaticamente. Tão importante quanto a tecnologia será o cuidado em alinhar o conteúdo e as habilidades de um jogo com as forças e fraquezas cognitivas específicas de seus jogadores. Uma sensibilidade às necessidades de diversos grupos será um requisito essencial para que jogos “cerebrais” de próxima geração tenham sucesso.

PARA CONHECER MAIS

Video game training enhances cognitive control in older adults. J. A. Anguera et al. em Nature, vol. 501, págs. 97–101; 5 de setembro de 2013. Brain plasticity through the life span: learning to learn and action video games. Daphne Bavelier et al. em Annual Review of Neuroscience, vol. 35, págs. 391–416; julho de 2012. Palestras de C. Shawn Green sobre videogames e aprendizagem como parte de um massivo curso aberto on-line da Universidade de Wisconsin-Madison; role até o pé da página para ver os vídeos em: http://greenlab.psych.wisc.edu D E N OSSOS A RQU I VOS

Turbinando o CérebroÎ DàĂ 3ïŸāè ymŸcT¹ ´Å µĈj ´¹ÿy®U๠my ÷ĈĈµÎ

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S E * ********** * * IA * REPORTAGEM * ESPECIAL ** * ********** **********

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A promessa de carros que se autodirigem e de sotwares capazes de aprender novas habilidades por conta própria provocou um renascimento da inteligência artificial e, com ela, temores de que nossas máquinas algum dia poderão voltar-se contra nós Ilustrações Tavis Coburn

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C I Ê N C I A D A C O M P U TA Ç Ã O

MÁQUINAS QUE APRENDEM Após décadas de decepção, a inteligência artiicial ainal se aproxima das promessas que acompanharam seu nascimento, graças a uma poderosa técnica chamada aprendizagem profunda Yoshua Bengio ***********************

s computadores geraram grande entusiasmo nos anos 1950, quando começaram a vencer humanos em jogos de xadrez e provar teoremas de matemática. Na década de 1960, aumentou a esperança de que os cientistas logo replicariam o cérebro humano em hardware e software, e que a “inteligência artificial” (IA) em breve se igualaria ao desempenho humano em qualquer tarefa. Em 1967, Marvin Minsky, do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT), que faleceu no início deste ano, proclamou que o desafio da IA seria resolvido dentro de uma geração. EM SÍNTESE

Ÿ´ïy¨Ÿ‘{´`ŸD Dà`ŸD¨ nasceu como um campo de estudo sério em meados dos anos 1950. À época, pesquisadores esperavam emular a inteligência humana no decorrer de uma geração apenas.

As esperanças foram frustradas ÕùD´m¹ Š`¹ù `¨D๠Õùy ¹å D¨‘¹àŸï®¹å e o poder computacional da época não estavam à altura da tarefa. Alguns céticos até consideraram a iniciativa como pura arrogância.

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Um renascimento ocorreu durante os últimos anos, quando softwares modelados aproximadamente de acordo com redes neuronais cerebrais demonstraram que a promessa inicial da IA talvez ainda possa ser concretizada.

A aprendizagem profunda, técnica que utiliza redes neurais complexas, tem a capacidade de aprender conceitos abstratos e já se aproxima de um desempenho quase humano em algumas tarefas.


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Aquele otimismo, é claro, provou-se prematuro. Softwares concebidos para ajudar médicos a fazer diagnósticos melhores e redes modeladas de acordo com o cérebro humano para reconhecer o conteúdo de fotografias não estão à altura da expectativa inicial. Os algoritmos daqueles primeiros anos não eram sofisticados e precisavam de mais dados do que havia à época. O processamento de computadores também era fraco demais para fornecer a energia exigida para o funcionamento de máquinas capazes de executar os massivos cálculos necessários para, pelo menos, se aproximar das complexidades do pensamento humano. Em meados da década de 2000, o sonho de construir máquinas com uma inteligência comparável à humana tinha quase sumido da comunidade científica. À época, até o termo “IA” pareceu sair do domínio da ciência séria. Cientistas e escritores descrevem as esperanças frustradas do período que se estende dos anos 1970 até meados dos anos 2000 como uma série de “invernos da IA”. Quanta diferença faz uma década. A partir de 2005, as perspectivas da IA mudaram tremendamente. Foi então que a aprendizagem profunda, uma abordagem para construir máquinas inteligentes inspirada nas neurociências, começou a tomar forma. Nos últimos anos, o aprendizado profundo tornou-se uma força impulsionando a pesquisa de IA. Grandes empresas de tecnologia da informação estão injetando bilhões em seu desenvolvimento. A aprendizagem profunda se refere à simulação de redes neuronais que aos poucos “aprendem” a reconhecer imagens, entender a fala ou até a tomar decisões por conta própria. A técnica se baseia nas chamadas redes neurais artificiais, um elemento central da atual pesquisa de IA. Redes neurais artificiais não imitam com precisão a maneira como neurônios reais atuam. Em vez disso, elas se baseiam em princípios matemáticos gerais que lhes permitem aprender, a partir de exemplos, a reconhecer pessoas e objetos numa foto, ou a traduzir os principais idiomas do mundo. A tecnologia de aprendizagem profunda transformou a pesquisa da IA, reanimando ambições perdidas quanto a uma visão computacional, reconhecimento de fala e processamento de linguagem natural e robótica. Os primeiros produtos capazes de entender a fala foram lançados em 2012. E, pouco depois, chegaram aplicativos para identificar o conteúdo de uma imagem, um recurso agora incorporado no mecanismo de busca Google Fotos. Qualquer pessoa frustrada por opções telefônicas automatizadas desajeitadas é capaz de apreciar as enormes vantagens de usar um assistente pessoal melhor em um smartphone. E para aqueles que se lembram do quanto o reconhecimento de objetos era insatisfatório há apenas alguns anos — software que pode confundir um objeto inanimado com um animal — os avanços em visão computacional têm sido incríveis: agora temos computadores que, em certas condições, são capazes de reconhecer um gato, uma rocha ou rostos em imagens quase tão bem quanto humanos. De fato, softwares de IA agora são um acessório fixo familiar na vida de milhões de usuários de smartphones. Eu, pessoalmente, hoje pouco digito mensagens. Muitas vezes apenas falo com meu celular, e às vezes ele até me responde. Esses avanços abriram a porta para promover ainda mais a comercialização da tecnologia, e o entusiasmo só aumenta. Empresas competem por talentos, e Ph.D.s especializados em aprendizagem profunda são uma “mercadoria” rara, que está em demanda altíssima. Muitos professores universitários com experiência nessa área — de acordo com algumas apurações, a maioria — foram atraídos do meio acadêmico para a indústria e equipados com instala-

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Yoshua Bengio é professor de ciência da computação na Universidade de Montreal e um dos pioneiros no desenvolvimento dos métodos de aprendizagem profunda Âær›rèDÍD¡D«DÜæD›Ír§DÒZ”¡r§Ü«fD”§Ür›”†ù§Z”DDÍܔZ”D›

ções de pesquisa bem guarnecidas e amplos pacotes de vantagens. Avançar pelos desafios da aprendizagem profunda levou a sucessos formidáveis. O triunfo de uma rede neural sobre o melhor jogador do mundo de Go [jogo estratégico de tabuleiro de origem chinesa], Lee Se-dol, ganhou manchetes. Aplicativos já estão se expandindo para incorporar outros campos de conhecimento humano, e nem tudo são jogos. Um recém-desenvolvido algoritmo de aprendizagem profunda supostamente diagnostica uma parada cardíaca, com base em imageamento por ressonância magnética, tão bem quanto um cardiologista. INTELIGÊNCIA, CONHECIMENTO E APRENDIZAGEM

Por que a IA encontrou antes tantos obstáculos? A razão é que a maior parte do que sabemos do mundo à nossa volta não está formalizado por escrito como um conjunto de tarefas explícitas — pré-requisito para escrever qualquer programa. É por isso que não fomos capazes de programar diretamente um computador para executar muitas das coisas que nós, humanos, fazemos com tanta facilidade — seja entender palavras e imagens ou dirigir um carro. Esforços nesta direcão — organizar conjuntos de fatos em bancos de dados elaborados para incutir em computadores um fac-símile de inteligência — tiveram pouco sucesso. Aqui entra a aprendizagem profunda. Ela é parte da disciplina mais abrangente de IA, conhecida como aprendizagem de máquina, que se baseia em princípios usados para treinar sistemas de computação inteligentes, e, essencialmente, deixar que máquinas se ensinem por conta própria. Um desses princípios diz respeito a o que um humano ou uma máquina considera uma “boa” decisão. No caso de animais, princípios evolutivos ditam que é preciso tomar decisões que levem a comportamentos que otimizam suas chances de sobrevivência e reprodução. Em sociedades humanas, uma boa decisão pode incluir interações sociais que resultam em status ou em uma sensação de bem-estar. Para uma máquina como um carro automatizado, que se conduz sozinho, porém, a qualidade da tomada de decisão depende da precisão com que esse veículo imita as ações de motoristas humanos competentes. O conhecimento necessário para tomar uma boa decisão em um determinado contexto não é algo tão óbvio a ponto de poder ser traduzido em um código de computador. Um camundongo, por exemplo, tem conhecimento de seu entorno e um senso inato de onde farejar e como mover suas pernas, encontrar alimentos ou parceiros sexuais e evitar predadores. Nenhum programador seria capaz de especificar um conjunto passo a passo de instruções para produzir esses comportamentos. No entanto, esse conhecimento está codificado no cérebro do roedor. Antes de criar computadores capazes de se autotreinarem, cientistas da computação tiveram de responder perguntas fundamentais, tais como “de que forma seres humanos adquirem conhecimento?”. Alguma cognição é inata, mas a maior parte é adquirida por experiências. O que sabemos intuitivamente não pode ser traduzido em uma clara sequência de passos para um computador executar, mas muitas vezes pode ser aprendido através de exemplos e prática. Desde os anos 1950, pesquisadores


A P R E N D I Z A D O D E M ÁQ U I NA

Redes inteligentes cada vez mais espertas As conexões entre neurônios no córtex cerebral inspiraram a criação de algoritmos que imitam essas intrincadas ligações. Uma rede neural pode ser treinada para reconhecer um rosto ao praticar com inúmeras imagens. Uma vez que“aprendeu” a categorizar uma face (distinguindo-a de uma mão, por exemplo) e detectar rostos individuais, a rede øäD xääx äDUxß ÇDßD žlx³îž‰`Dß ß¸äî¸ä Ôøx ¥E ¸Uäxßþ¸øj ­xä­¸ Ôøx D ž­Dx­ lD Çxää¸D äx¥D D§¸ lž…xßx³îx lDÔøx§D `¸­ D ÔøD§ …¸ž îßxž³DlDÍ Para reconhecer um rosto, a rede executa a tarefa de analisar os

pixels isolados de uma imagem que lhe foi mostrada na camada de entrada. Então, na camada seguinte, escolhe formas geométricas distintivas, típicas de uma face em particular. Subindo na ¸ßD³žąDcT¸ xäîßøîøßD§jø­D`D­DlDž³îxß­xlžEߞDlxîx`îD¸ä olhos, a boca e outras feições antes que uma imagem compósita lx î¸l¸ ¸ ߸äî¸ äx¥D lžä`xß³žlDx­ø­D`D­DlDäøÇxߞ¸ßÍ0¸ß‰­j na camada de saída, a rede “chuta” e adivinha se o rosto é o de Joe em vez do de Chris ou de Lee. Camadas ocultas

Camada de entrada

Saída

Aprendizagem Para aprender a conhecer rostos uma rede neural (acima) pratica em talvez milhões de exemplos antes myȹmyàŸmy´ïŸŠ`Dàù®D certa face individual numa multidão ou numa paisagem confusa e abarrotada.

Reconhecimento O input (entrada) de um rosto na rede é analisado em cada camada antes que a rede conjecture corretamente sobre sua identidade.

PUNCHSTOCK (rostos)

DmD `D®DmD Ÿmy´ïŸŠ`D È๑àyååŸÿD®y´ïy †yŸcÇyåj ¹ù`DàD`ïyà åïŸ`Då®DŸå`¹®È¨yāDå

têm procurado refinar os princípios gerais que permitem que animais ou humanos, ou até máquinas, aprendam pela experiência. O aprendizado de máquina visa estabelecer procedimentos, chamados algoritmos de aprendizado, que lhe permitam aprender a partir dos exemplos apresentados a ela. A ciência do aprendizado de máquina, é em grande parte experimental, porque não há um algoritmo universal de aprendizagem — nenhum pode capacitar o computador a aprender bem qualquer tarefa que lhe seja atribuída. Todo algoritmo de aquisição de conhecimento deve ser testado em tarefas e dados específicos, seja reconhecer um pôr do sol ou traduzir algo do inglês para o urdu. Não há como provar que ele será sempre melhor em todos os casos, para qualquer dada situação, do que os demais algoritmos. Pesquisadores de IA elaboraram uma descrição matemática formal desse princípio, chamado teorema “não existe almoço grátis”, que demonstra que não há nenhum algoritmo para abordar todas as situações de aprendizagem do mundo real. No entanto, o comporta-

Gráficos de Jen Christiansen

mento humano parece contradizer essa proposição. Parece que temos embutidas em nossas cabeças habilidades bastante gerais de aprendizagem que nos permitem dominar um grande número de tarefas para as quais a evolução não preparou nossos ancestrais: jogar xadrez, construir pontes ou realizar pesquisas em IA. Essas habilidades sugerem que a inteligência humana explora suposições gerais sobre o mundo, que podem servir de inspiração para criar máquinas com uma forma de inteligência geral. Justamente por essa razão, desenvolvedores de redes neurais artificiais adotaram o cérebro como modelo bruto para conceber e projetar sistemas inteligentes. As principais unidades computacionais do cérebro são os neurônios. Cada um deles envia um dado sinal a outros através de pequenas brechas entre as células, conhecidas como fendas sinápticas. A propensão de um neurônio para enviar um sinal através desse espaço — e a amplitude desse sinal — é chamada de força sináptica. À medida que um neurônio “aprende”, sua força sináptica

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aumenta, e é mais provável que, quando estimulado por um impulso elétrico, ele transmita mensagens a seus vizinhos. A ciência cerebral influenciou o surgimento de redes neurais artificiais que usavam software ou hardware para criar neurônios virtuais. Os primeiros pesquisadores nesse subcampo da IA conhecido como conexionismo postularam que redes neurais seriam capazes de aprender tarefas complexas ao alterarem, gradualmente, as conexões interneuronais, de forma que padrões de atividade neural captariam o conteúdo desse input, como uma imagem ou um trecho de diálogo. Como essas redes receberiam mais exemplos, o processo de aprendizado continuaria ao mudar as forças sinápticas entre os neurônios conectados para alcançar representações mais precisas de, digamos, imagens de um pôr do sol. LIÇÕES SOBRE PORES DO SOL

O vigoroso ressurgimento da IA após um longo hiato constitui uma lição em sociologia da ciência, enfatizando a necessidade de Ç߸ǸßžlxžDäÔøxlxäD‰D­¸status quo tecnológico.

A atual geração de redes neurais estende o trabalho pioneiro de conexionismo. As redes gradualmente mudam valores numéricos para cada conexão sináptica; ou seja, valores que representam a força dessa conexão, e, portanto, a probabilidade de um neurônio transmitir um sinal a outro. Um algoritmo usado por redes de aprendizagem profunda muda esses valores ligeiramente toda vez que observa uma nova imagem. Assim, os valores se aproximam constantemente de outros que permitem que a rede neural faça previsões melhores sobre o conteúdo da imagem. Para melhores resultados, os atuais algoritmos de aprendizagem exigem envolvimento de um humano. A maioria usa aprendizado supervisionado, em que cada exemplo de treinamento é acompanhado por um rótulo produzido pelo homem sobre o que está sendo aprendido — uma imagem de um pôr do sol, digamos, associa-se a uma legenda que diz “pôr do sol”. Nesse caso, o objetivo do algoritmo de aprendizagem supervisionada é usar uma fotografia como input e produzir, como output o nome de um objeto fundamental na imagem. O processo matemático de transformar um input num output é chamado função. Os valores numéricos, como forças sinápticas, que produzem essa função, correspondem a uma solução para a tarefa de aprendizagem. Aprender por repetição para produzir respostas corretas seria fácil, mas um pouco inútil. Queremos ensinar ao algoritmo o que é um pôr do sol, mas depois fazer com que o reconheça em qualquer imagem de pôr do sol, mesmo uma que não tenha sido treinado a identificar. A capacidade de discernir qualquer pôr do sol — em outras palavras, generalizar o aprendizado além de exemplos específicos — é o principal objetivo de qualquer algoritmo de aprendizado de máquina. De fato, a qualidade de treinamento de uma rede é avaliada ao se testá-la com casos não vistos antes. A dificuldade de generalizar corretamente um novo exemplo surge porque existe um conjunto quase infinito de variações possíveis que ainda correspondem a uma dada categoria, como um pôr do sol. Para ter sucesso em generalizar após observar uma infinidade de exemplos, o algoritmo de aprendizado usado em redes de aprendizagem profunda precisa de mais do que apenas os próprios exemplos em si. Ele também se baseia em hipóteses sobre os dados e suposições sobre o que pode ser uma possível solução para um problema em particular. Uma típica hipótese integrada no software pode postular que se os inputs de dados para uma determinada função são similares, os outputs não deveriam mudar radicalmente; ou

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seja, a alteração de uns poucos pixels na imagem de um gato normalmente não deveria transformar o animal num cão. Um tipo de rede neural que incorpora hipóteses sobre imagens é chamado uma rede neural convolucional. Ela se tornou uma tecnologia fundamental, que impulsionou o renascimento da IA. Redes neurais convolucionais usadas na aprendizagem profunda têm muitas camadas de neurônios organizadas de um jeito que visa tornar a saída menos sensível a mudanças no objeto principal de uma imagem, como quando sua posição é ligeiramente movida — uma rede bem treinada pode ser capaz de reconhecer um rosto de diferentes ângulos em fotografias distintas, isoladas. O design de uma rede convolucional se inspira na estrutura de múltiplas camadas do córtex visual, a parte de nosso cérebro que recebe inputs

dos olhos. As muitas camadas de neurônios virtuais em uma rede neural convolucional são o que tornam uma rede “profunda” e, portanto, mais capaz de aprender sobre o mundo à sua volta. INDO FUNDO

Em um nível prático, os avanços que permitiram o aprendizado profundo vieram de certas inovações que surgiram há cerca de 10 anos, quando o interesse por IA e redes neurais alcançou o ponto mais baixo em décadas. Uma organização canadense financiada pelo governo e por doadores, o Instituto Canadense de Pesquisas Avançadas (CIFAR, na sigla em inglês), ajudou a reavivar a chama da curiosidade ao patrocinar um programa liderado por Geofrey Hinton, da Universidade de Toronto. A iniciativa incluiu Yann LeCun, da Universidade de Nova York; Andrew Ng, da Universidade Stanford; Bruno Olshausen, da Universidade da Califórnia; eu e vários outros. Naquela época, atitudes negativas em relação a essa linha de pesquisa tornavam difícil publicar artigos e até convencer alunos de pós-graduação a trabalhar na área, mas alguns de nós tínhamos a forte percepção de que era importante seguir adiante. O ceticismo quanto às redes neurais à época resultava, em parte, da convicção de que treiná-las era impossível devido aos desafios para otimização de seus comportamentos. A otimização é um ramo da matemática que procura encontrar a melhor configuração de um conjunto de parâmetros para alcançar um objetivo matemático. Neste caso, os parâmetros são chamados pesos sinápticos, e representam a intensidade com que um sinal está sendo enviado de um neurônio a outro. A meta é fazer predições com o menor número de erros. Quando a relação entre parâmetros e um objetivo é bem simples, mais precisamente quando o objetivo é uma função convexa dos parâmetros, estes podem ser ajustados aos poucos. Esse processo continua até eles se aproximarem o má-


ximo dos valores que produzem a melhor escolha concebível, conhecida como um mínimo global, o que corresponde ao menor erro médio possível em uma predição feita pela rede. Em geral, porém, treinar uma rede neural não é tão simples e requer o que é chamado de otimização não convexa. Esse tipo de otimização constitui um desafio muito maior, e muitos pesquisadores acreditavam que a barreira era intransponível. O algoritmo de aprendizagem pode ficar preso no que é chamado um mínimo local, em que ele é incapaz de reduzir o erro de predição da rede neural ao ajustar ligeiramente os parâmetros. O mito de que redes neurais eram difíceis de treinar por causa de mínimos locais só se dissipou ano passado. Nossa pesquisa constatou que quando uma rede neural é grande o bastante, o problema de mínimos locais se reduz muito. A maioria corresponde efetivamente a ter adquirido conhecimento em um nível que quase se iguala ao melhor valor possível do mínimo global. Embora os problemas teóricos de otimização pudessem em tese ser resolvidos, a construção de grandes redes, com mais de duas ou três camadas, falhava com frequência. A partir de 2005, esforços apoiados pelo CIFAR lograram avanços que venceram esses obstáculos. Em 2006, conseguimos treinar redes neurais mais profundas empregando uma técnica que abordava camada por camada. Depois, em 2011, encontramos uma maneira melhor de treinar redes ainda mais profundas, com mais camadas de neurônios virtuais, alterando os cálculos realizados por cada uma dessas unidades de processamento, tornando-as mais parecidas com o que neurônios biológicos de fato calculam. Também descobrimos que injetar ruídos aleatórios nos sinais transmitidos entre neurônios durante o treinamento, similar ao que ocorre no cérebro, fazia-os mais capazes de aprender a identificar uma imagem ou um som. Dois fatores decisivos apoiaram o êxito das técnicas de aprendizagem profunda. Um aumento imediato de 10 vezes na velocidade computacional, graças às unidades de processamento de gráficos concebidas inicialmente para jogos de videogame, permitiu treinar redes maiores num período de tempo razoável. Também fomentou o avanço da aprendizagem profunda a existência de imensos conjuntos de dados classificados para os quais um algoritmo poderia identificar a resposta certa — “gato”, por exemplo, ao examinar uma imagem onde um gato é apenas um dos elementos. Outra razão para sucesso é a capacidade de aprender a executar uma sequência de cálculos que constroem ou analisam, passo a passo, uma imagem, um som ou outros dados. A profundidade da rede é representada pelo número desses passos. Muitas tarefas de reconhecimento visual ou auditivo em que a IA sobressai requerem as múltiplas camadas de uma rede profunda. Em recentes estudos teóricos e experimentais, de fato, mostramos que a execução de algumas dessas operações matemáticas não pode ser feita de maneira eficiente sem redes suficientemente profundas. Cada camada de uma dessas redes transforma esse input e produz um output que é enviado à camada seguinte. A rede representa conceitos mais abstratos em suas camadas mais profundas [veja pág 41], mais distantes do input sensorial bruto inicial. Experimentos mostram que neurônios artificiais em camadas mais profundas da rede tendem a corresponder a conceitos semânticos mais abstratos: um objeto visual como uma escrivaninha, por exemplo. O reconhecimento da imagem da escrivaninha pode surgir do processamento de neurônios em uma camada mais profunda, embora o conceito de “escrivaninha” não estivesse entre as categorias nas quais a rede foi treinada. E o próprio conceito de “es-

crivaninha” pode ser apenas uma etapa rumo a uma concepção mais abstrata, em uma camada mais elevada ainda, que pode ser categorizada pela rede como “imagem de um escritório”. ALÉM DO RECONHECIMENTO DE PADRÕES

Até recentemente, redes neurais artificiais se distinguiam em grande parte por sua capacidade de realizar tarefas como reconhecer padrões em imagens estáticas. Mas outro tipo de rede neural também está se destacando e deixando a sua marca — especificamente, para eventos que ocorrem ao longo do tempo. Redes neurais recorrentes provaram-se capazes de executar corretamente uma sequência de cálculos, normalmente para fala, vídeos e outros dados. Dados sequenciais são formados por unidades, quer seja um fonema ou uma palavra inteira, que se sucedem se- quencialmente. O modo como redes neurais recorrentes processam seus inputs se parece com a maneira como o cérebro funciona. Sinais que trafegam entre neurônios mudam sem parar, à medida que inputs dos sentidos são processados. Esse estado neural interno muda de um jeito que depende do input atual que o cérebro recebe de seu entorno antes de emitir uma sequência de comandos que resultam em gestos corporais destindos a um objetivo específico. Redes recorrentes são capazes de predizer qual será a próxima palavra em uma frase, e isso pode ser usado para gerar novas se quências de termos, um de cada vez. Elas também realizam tarefas mais sofisticadas. Depois de “ler” todas as palavras em uma frase, a rede consegue adivinhar o significado de toda a sentença. Uma rede recorrente separada pode então usar o processamento semântico da primeira para traduzir a frase para outro idioma. A pesquisa de redes neurais recorrentes teve sua própria calmaria no fim dos anos 1990 e início dos anos 2000. Meu trabalho teórico sugeriu que elas teriam dificuldades em aprender a recuperar dados do passado distante, ou seja, os elementos mais antigos numa sequência em processamento. Pense em tentar recitar todos os termos das frases iniciais de um livro, palavra a palavra, quando você acabou de chegar à última página. Mas diversos avanços reduziram alguns dos problemas, ao permitir que essas redes aprendam a estocar informações por longos períodos. Redes neurais podem usar a memória temporária de um computador para processar múltiplos e dispersos pedaços de informações, como as ideias contidas em diferentes frases espalhadas num documento. O vigoroso retorno das redes neurais profundas após o inverno da IA não é só um triunfo tecnológico. Ele também traz uma lição de sociologia da ciência. Em especial, enfatiza a necessidade de apoiar ideias que desafiam o status quo tecnológico, e estimular um portfólio diversificado de pesquisas, que apoia disciplinas que perdem temporariamente sua popularidade ou caem em desuso. PARA CONHECER MAIS

Deep learning. Yann LeCun et al. em Nature, vol. 521, págs. 436–444; 28 de maio de 2015. Representation learning: a review and new perspectives. Y. Bengio et al. em IEEE Transactions on pattern analysis and machine intelligence, vol. 35, nº 8, págs. 1798–1828; agosto de 2013. ®D‘y%yï `¨Då埊`D´ ĀŸï› myyÈ `¹´ÿ¹¨ù´D¨ ´yùàD¨ ´yïĀ¹à§åÎAlex Krizhevsky et al. Apresentado na 26ª Conferência Anual sobre Sistemas de Processamento de Informações Neurais (NIPS 2012), Stateline, Nevada, de 3 a 8 de dezembro de 2012.

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“AUTÔ 44 Scientific American Brasil | Agosto 2016


TRANSPORTE

A VERDADE SOBRE CARR S NOMOS” ** ** ** ** ** ** ** ** ** ** **

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Eles estão chegando, mas talvez não do jeito que você esperava Steven E. Shladover

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Steven E. Shladover ajudou a criar o programa Parceiros para Tecnologia Avançada de Transporte da Califórnia (PATH, na sigla em inglês) do Instituto de Estudos do Transporte da Universidade da Califórnia em Berkeley, na década de 1980. Ele é engenheiro mecânico por formação, com bacharelado, mestrado e doutorado pelo Instituto de Tecnologia de Massachusetts.

M BREVE, MOTORISTAS ELETRÔNICOS NOS CONDUZIRÃO PARA qualquer lugar que desejemos, e em total segurança — desde que não seja preciso fazer guinadas à esquerda em pleno trânsito. Diferenças na pavimentação das vias também são problemáticas, assim como a presença de neve e gelo. Será crucial evitar guardas de trânsito e veículos de socorro. E, em um ambiente urbano, onde pessoas podem com frequência passar correndo na frente do carro, talvez fosse melhor andarmos só a pé ou de metrô. *****************************

Todas essas situações corriqueiras e cotidianas para motoristas humanos constituem problemas enormes para computadores e será necessário tempo, dinheiro e esforço para resolvê-los. E ainda assim, grande parte do público está se convencendo de que os veículos totalmente automatizados já estão batendo à porta. O que criou essa noção equivocada? Parte do problema é a terminologia. A mídia aplica indiscriminadamente descrições como “autônomo”, “sem motorista” e “que se dirige sozinho” a tecnologias muito diferentes umas das outras, confundindo distinções importantes. E a indústria automobilística não ajudou a esclarecer as coisas. Marqueteiros de montadoras, fornecedores de equipamentos e empresas de tecnologia elaboram cuidadosamente materiais publicitários para sustentar uma ampla gama de interpretações sobre o quanto da condução já foi automatizado em seus produtos. Jornalistas especializados são incentivados a adotar as previsões mais otimistas — elas simplesmente são mais empolgantes. O efeito desse circuito de retroalimentação é uma espiral de expectativas cada vez mais irreais. Essa confusão é lamentável, porque a condução automatizada está chegando, e poderia salvar vidas, reduzir a poluição e economizar combustível. Mas ela não acontecerá exatamente do jeito que lhe contaram.

DEFINIÇÃO DE CONDUÇÃO AUTOMATIZADA

Dirigir é uma atividade muito mais complexa do que a maioria das pessoas se dá conta. Envolve uma ampla gama de habilidades e ações, algumas das quais são mais fáceis de automatizar que outras. Manter a velocidade em uma estrada desimpedida é simples, razão pela qual sistemas de controle de cruzeiro convencionais têm feito isso automaticamente há décadas. À medida que a tecnologia avançou, engenheiros foram capazes de automatizar tarefas secundárias adicionais. Sistemas de controle de cruzeiro adaptativos, amplamente disponíveis agora, mantêm velocidade e distância adequadas atrás de outros veículos. Sistemas de permanência na faixa, como os existentes em novos modelos da Mercedes-Benz e da Infiniti, usam câmeras, sensores e controle de direção para manter um veículo centrado em sua pista. Carros são bastante inteligentes atualmente. Mas é um salto gigantesco transitar desses sistemas para a condução totalmente automatizada. Uma taxonomia de cinco níveis, definida pela Sociedade de Engenheiros Automotivos, é útil para esclarecer nossos conceitos de condução automatizada. Os três primeiros degraus nessa escada de crescente automação (o nível 0 não tem nenhuma) são ocupados por tecnologias que dependem de humanos como suportes emergenciais. Controle de cruzeiro

EM SÍNTESE

Indústria e imprensa ŠĆyàD® Èà¹ÈD‘D´mD my®DŸå m¹ `Dà๠Dùï¹®DïŸĆDm¹Î ´`¹´ïà¹å à¹m¹ÿŸEàŸ¹å 埮Ȩyå åT¹ myåDŠ¹å y´¹à®yå ÈDàD `¹®ÈùïDm¹àyåj y ®¹ï¹àŸåïDå à¹UºïŸ`¹å yåïT¹ D mz`DmDå my mŸåïF´`ŸDÎ Sistemas au-

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tomáticos de condução, Õùy myÈy´my® my ›ù®D´¹å `¹®¹ UD`§ùÈåj åT¹ ÈDàïŸ`ù¨Dà®y´ïy Èà¹U¨y®EïŸ`¹åÎ

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`DåÎ Manobristas automáticos my yåïD`Ÿ¹´D®y´ï¹åj »´ŸUùå ȹ´ï¹ D ȹ´ï¹j `¹®U¹Ÿ¹å my `D®Ÿ´›Çyå ÈyåDm¹å y åŸåïy®Då my `¹´ï๨y Dùï¹®EïŸ`¹ ÈDàD à¹m¹ÿŸDå åT¹ ï¹m¹å ÿŸEÿyŸå y ïD¨ÿyĆ Ÿ´yÿŸïEÿyŸåÎ


TA XO N O M I A

A escala de automação A indústria automotiva e a mídia transformaram em uma bagunça a terminologia usada para falar sobre sistemas automatizados. Os termos “autônomo”,“sem motorista” e “que se conduz sozinho” mais obscurecem que iluminam. Para esclarecer as coisas, a SEA International redigiu lx‰³žcÆxäj ÇDßD…ßDäxDlDä DÔøžj ÇDßD lž…xßx³îxä ³Ÿþxžä lx DøDcT¸ x Dä

dispôs em uma escala de decrescente dependência do motorista. A šžxßDßÔøžD ßxþx§D D§ø­Dä äøßÇßxäDäÍ DøDcT¸ lx ³Ÿþx§ j Ç¸ß xĀx­ plo, é potencialmente mais manejável que a de nível 3. Sistemas de níþx§ Š  ­¸î¸ßžäîDä x§xîߺ³ž`¸ä `DÇDąxä lx §žlDß `¸­ ÔøD§Ôøxß `¸³lžcT¸ lx `¸³løcT¸ äx­ ž³Çøî šø­D³¸  xäîT¸ D ly`DlDä lx lžäîF³`žDÍ

Motorista humano monitora o ambiente

Sistema monitora ambiente

0

1

2

3

4

5

Sem automação

Assistência do condutor

Automação parcial

Automação condicional

Alta automação

Total automação

Ausência de quaisquer recursos de assistência, como controle de cruzeiro adaptativo.

Sistemas que ajudam motoristas a manter a velocidade ou permanecer na pista, mas deixam o condutor no controle.

Combinação de controle automático de velocidade e direção — por exemplo, controle de cruzeiro e permanência na faixa. [de rodagem]

Sistemas automatizados que dirigem e monitoram o ambiente, mas dependem de um motorista humano como backup.

Sistemas automatizados que fazem tudo sem necessidade backup humano mas só em circunstâncias limitadas.

O real chofer eletrônico: tem total controle do veículo, não precisa de backup humano e dirige em todas as condições.

Sistema

Sistema

Sistema

Sistema

Quem dirige, acelera e desacelera

FONTE: SAE INTERNATIONAL (WWW.SAE.ORG/MISC/PDFS/AUTOMATED_DRIVING.PDF); PARA A DOCUMENTAÇÃO, INCLUSIVE AS DEFINIÇÕES ORIGINAIS NA ÍNTEGRA, VER TAXONOMIA E DEFINIÇÕES PARA TERMOS RELACIONADOS A SISTEMAS DE CONDUÇÃO AUTOMATIZADA DE VEÍCULOS MOTORIZADOS [TAXONOMY AND DEFINITIONS FOR TERMS RELATED TO ON-ROAD MOTOR VEHICLE AUTOMATED DRIVING SYSTEMS]. SAE INTERNATIONAL, JANEIRO DE 2014

Motorista humano

e sistema

Quem monitora o ambiente de condução Motorista humano

Motorista humano

Motorista humano

Sistema

Sistema

Sistema

Motorista humano

Motorista humano

Motorista humano

Motorista humano

Sistema

Sistema

Nenhuma

Alguns modos de condução

Alguns modos de condução

Alguns modos de conduçãos

Alguns modos de condução

Todos os modos de condução

Quem assume o controle quando algo dá errado

Quanta condução, em termos gerais, é assistida ou automatizada

adaptativo, sistemas de permanência na faixa e assemelhados pertencem ao nível 1. Sistemas do nível 2 combinam as funções do nível 1 (os controles laterais e longitudinais de sistemas para permanecer na pista, e sistemas adaptativos de controle de cruzeiro, por exemplo) para automatizar tarefas de condução mais complexas. É só até aí que vai a automatização de veículos comerciais disponíveis hoje. Sistemas nível 3 per-

Ilustrações de Nigel Holmes (ícones)

mitiriam que motoristas ligassem o piloto automático em cenários específicos, como engarrafamentos em rodovias. Os dois níveis seguintes são muito diferentes, pois operam sem assistência humana. Sistemas de nível 4 (alta automação) assumiriam todas as tarefas secundárias de condução, mas só atuariam em cenários estritamente definidos — estacionamentos fechados, por exemplo, ou em faixas exclusivas em rodovias.

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No topo da escada está o nível 5: um carro totalmente automatizado. Presume-se que seja o que muitas pessoas têm em mente quando ouvem alguém como o CEO da Nissan, Carlos Ghosn, proclamar confiante que carros automatizados estarão circulando pelas estradas lá por 2020. O fato é que ninguém espera que sistemas de nível 5 estejam no mercado naquela data. Com toda probabilidade, ainda estão muito distantes. Sistemas de nível 3 podem estar igualmente longe. Mas o nível 4? Procure por ele na próxima década. Para entender esse confuso estado de coisas, temos de falar de software. PESADELO DE SOFTWARE

Apesar da percepção popular, motoristas humanos são bastante capazes de evitar colisões graves. De acordo com as estatísticas de segurança de tráfego dos EUA para 2011, acidentes fatais ocorreram cerca de uma vez para cada 3,3 milhões de horas de condução; colisões que resultaram em ferimentos, cerca de uma vez para cada 64 mil horas. Esses números estabelecem uma importante meta de segurança para sistemas automatizados que, no mínimo, não deveriam ser menos seguros que motoristas humanos. Alcançar esse nível de confiabilidade exigirá muitíssimo mais desenvolvimento do que entusiastas de automação querem admitir. Pense em quantas vezes seu laptop trava. Se esse software fosse responsável pela condução de um carro, a “tela azul da morte” se tornaria mais que apenas uma figura de linguagem. Um atraso de resposta do software de só 1/10 s provavelmente será perigoso no trânsito. Portanto, softwares para condução automatizada precisam ser projetados e aprimorados para padrões drasticamente diferentes de qualquer coisa disponível hoje ao consumidor. Alcançar esses padrões será muito difícil e exigirá avanços dramáticos em engenharia de software e processamento de sinais. Engenheiros precisam de novos métodos para desenvolver programas que se mostrem adequados e seguros mesmo em circunstâncias complexas e rapidamente variáveis. Métodos formais para analisar todos os possíveis modos de falha para um trecho de código antes que ele seja escrito existem — pense neles como provas matemáticas para softwares —, mas só para aplicações muito simples. Cientistas apenas começaram a refletir sobre como aprimorar e ampliar tais testes para validar o código incrivelmente complexo necessário para controlar um veículo 100% automatizado. Engenheiros de software precisarão de novos procedimentos para depurar e verificar esse código, uma vez que ele tenha sido depurado. As técnicas existentes são complicadas e caras demais para realizar o trabalho. Para colocar as coisas em perspectiva, considere que 50% do custo de um novo avião comercial ou militar destina-se à verificação e validação de software. De fato, softwares em aviões são muito menos complexos do que os que serão necessários para veículos rodoviários automatizados. Um engenheiro pode projetar um sistema de piloto automático de avião sabendo que o aparelho raramente, ou talvez nunca, terá de lidar com mais de um ou dois outros aviões próximos. O sistema não precisa conhecer a velocidade e localização dos aviões com incrível precisão, porque estão a distância suficiente entre si para terem tempo para agir. Decisões podem ser tomadas na ordem de dezenas de segundos. Um veículo automatizado, por outro lado, terá de rastrear dezenas de veículos e obstáculos, e tomar decisões em frações de segundo. O código necessário será muitas ordens de magnitude mais complexo do que o usado para pilotar um avião. Assim que o código for validado, montadoras precisarão de

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NO PRÓXIMO ANO, a Volvo Cars testará em campo 100 veículos xÔøžÇDl¸ä`¸­äžäîx­DäÔøxDøDD­D`¸³løcT¸x­îßx`š¸ä especiais de rodovias (1 e 2). Volvos também têm sido utilizados em testes europeus de treinamento em rodovias (3).

meios para “provar” a segurança do sistema de forma que satisfaça os executivos de gestão de risco da empresa, de companhias de seguro, defensores de segurança, reguladores e, é claro, potenciais clientes. Os tipos de “testes de aceitação” formal hoje em uso são inúteis para esse fim. Avaliadores teriam de fazer um veículo rodar centenas, se não bilhões, de quilômetros para assegurar que o submeteram de maneira estatisticamente significativa aos cenários perigosos que ele encontrará quando for usado regularmente por milhares de compradores. Muitas pessoas começaram a pensar em soluções para esse problema — o governo e a indústria da Alemanha lançaram um projeto multimilionário com esse objetivo —, mas esses esforços acabaram de ser iniciados. O código que controlará o veículo — seu cérebro, digamos — não é a única coisa que precisa submetida a escrutínio. Os sensores que alimentam esse cérebro com os dados que ele usará para tomar decisões têm de passar por um exame igualmente rigoroso. Engenheiros têm de desenvolver novos algoritmos de processamento de sinais de sensores e fusão de dados que sejam capazes de discriminar entre objetos benignos e perigosos na rota de um veículo, com quase zero de falsos negativos (objetos perigosos que não foram identificados) e muito poucos falsos positivos (objetos benignos classificados erroneamente, levando a reações inadequadas de veículos, como guinadas súbitas ou freadas bruscas). Engenheiros não podem recorrer ao tipo de redundância de


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força bruta usada em sistemas de aviþes para alcançar esses objetivos, porque um carro automatizado Ê um produto de consumo: seu custo deve ser acessível para o público em geral. Recorrer à inteligência artificial tambÊm não Ê uma solução ideal. Algumas pessoas sugeriram que sistemas de aprendizado de måquina poderiam permitir que sistemas de direção automatizada estudassem milhþes de horas de dados de condução e depois continuassem aprendendo durante o seu ciclo de vida. Mas a aprendizagem de måquina apresenta seus próprios problemas, porque ela Ê não determinística. Dois veículos idênticos podem sair da linha de montagem, mas depois de se depararem durante um ano com distintas situaçþes de trânsito, seus sistemas de automação se comportarão de maneira muito diferente. FUTURO N�VEL 4

Eu costumava dizer que sistemas de condução automatizada de nĂ­vel 5 sĂł se tornariam viĂĄveis depois de 2040. Em algum momento, começaram a me citar como afirmando que o nĂ­vel 5 chegaria em 2040. Agora eu digo que veĂ­culos totalmente automatizados, capazes de se dirigir em todas as situaçþes, nĂŁo chegarĂŁo atĂŠ 2075. Pode ser antes disso? Certamente. Mas nĂŁo muito antes. As perspectivas para o nĂ­vel 3 tambĂŠm sĂŁo turvas devido ao problema muito real de chamar novamente a atenção, em caso de emergĂŞncia, de um motorista que se distrai enquanto olha a paisagem passar ou, pior, que adormece. Escutei representantes de montadoras dizerem que este ĂŠ um problema tĂŁo difĂ­cil que eles simplesmente nĂŁo tentarĂŁo o nĂ­vel 3. Excetuando os assistentes de engarrafamentos, que assumem a direção em trânsitos lentos, do tipo para-e-anda, onde as velocidades sĂŁo tĂŁo baixas que uma colisĂŁo de pior caso seria apenas uma batida na traseira de outro carro, ĂŠ concebĂ­vel que a automação de nĂ­vel 3 jamais aconteça. Ainda assim, veremos carros altamente automatizados em breve, provavelmente jĂĄ na prĂłxima dĂŠcada. Quase todos os grandes fabricantes de automĂłveis e muitas empresas de tecnologia da informação estĂŁo destinando recursos significativos Ă automação de nĂ­vel 4: a condução totalmente automatizada, restrita a ambientes especĂ­ficos, que nĂŁo depende de um humano falĂ­vel como backup. Quando limitamos as situaçþes em que sistemas de veĂ­culos automatizados tĂŞm de operar, sua viabilidade aumenta bastante. Sistemas de transporte automatizado de passageiros operam hĂĄ anos em grandes aeroportos â&#x20AC;&#x201D; mas eles se movem por vias exclusivas, totalmente separadas. Com toda probabilidade, a prĂłxima dĂŠcada trarĂĄ sistemas automatizados de estacionamento, que permitirĂŁo que motoristas deixem seus carros na entrada de uma garagem adequadamente equipada, que exclui pedestres e veĂ­culos nĂŁo automatizados. Um sistema de automação a bordo se comunicarĂĄ com sensores distri-

buĂ­dos por todo o estacionamento para descobrir quais vagas estĂŁo disponĂ­veis e vai navegar atĂŠ lĂĄ. Sem a necessidade de abrir as portas, os lugares para estacionar poderĂŁo ser mais estreitos do que hoje; logo, mais carros poderĂŁo ser guardados nas garagens que existem em ĂĄreas onde o espaço ĂŠ caro. Em zonas urbanas para pedestres, parques empresariais, universidades e outros lugares onde veĂ­culos rĂĄpidos podem ser excluĂ­dos, transportes de baixa velocidade para passageiros operarĂŁo sem condutores. Nesses ambientes, sensores de capacidade limitada deverĂŁo ser adequados para detectar pedestres e ciclistas e, se um sensor perceber um falso positivo e frear desnecessariamente, isso nĂŁo prejudicarĂĄ ninguĂŠm (embora deva incomodar as pessoas no veĂ­culo). O projeto CityMobil2 da ComissĂŁo Europeia vem demonstrando essas tecnologias hĂĄ vĂĄrios anos, e sua exibição final estĂĄ prevista para o prĂłximo verĂŁo boreal. Pistas exclusivas para Ă´nibus e faixas destinadas somente a caminhĂľes em breve permitirĂŁo que veĂ­culos coletivos e comerciais operem em nĂ­veis mais elevados de automação. SeparĂĄ-los fisicamente de outros usuĂĄrios simplificarĂĄ bastante a detecção de ameaças e sistemas de resposta. No futuro, caminhĂľes e Ă´nibus sem motoristas serĂŁo capazes de seguir um veĂ­culo guia, conduzido por um humano em comboios, o que economizarĂĄ combustĂ­vel. Pesquisadores de todo o mundo, inclusive o programa Parceiros para Tecnologia Avançada de Transporte da CalifĂłrnia, da Universidade da CalifĂłrnia em Berkeley; o projeto Energia ITS, do JapĂŁo; e os projetos Konvoi e Sartre na Europa, jĂĄ testaram protĂłtipos de sistemas de pelotĂľes de Ă´nibus e caminhĂľes. No entanto, a implantação mais difundida de automação de nĂ­vel 4 durante a prĂłxima dĂŠcada deverĂĄ ser os sistemas automatizados de rodovias para veĂ­culos pessoais de passageiros. Esses sistemas permitirĂŁo que automĂłveis se conduzam sozinhos em certas condiçþes e em trechos rodoviĂĄrios determinados. Os veĂ­culos terĂŁo componentes e subsistemas redundantes para que, se algo der errado, eles possam voltar em modo de segurança sem auxĂ­lio ou interferĂŞncia humana. Provavelmente, eles serĂŁo restritos a circular apenas em boas condiçþes meteorolĂłgicas e em trechos de estradas que foram detalhadamente mapeados, inclusive com as indicaçþes de sinalização e marcação de pistas. Esses segmentos de rodovias talvez atĂŠ tenham â&#x20AC;&#x153;portos segurosâ&#x20AC;?, lugares para aos quais os veĂ­culos podem se dirigir quando tĂŞm problemas. A maioria dos grandes fabricantes automotivos estĂĄ trabalhando arduamente no desenvolvimento desses sistemas e, no ano que vem, a Volvo Cars planeja realizar um teste de campo pĂşblico dessas capacidades com 100 veĂ­culos protĂłtipos em Gotemburgo, na SuĂŠcia. Esses cenĂĄrios podem nĂŁo soar tĂŁo futurĂ­sticos quanto ter o seu prĂłprio motorista eletrĂ´nico pessoal, mas eles tĂŞm a vantagem de serem possĂ­veis â&#x20AC;&#x201D; talvez atĂŠ inevitĂĄveis â&#x20AC;&#x201D; e a curto prazo.

PARA CONHECER MAIS

Towards road transport automation: šĂ&#x2C6;Ă&#x2C6;šà ïÚ´Â&#x;ĂŻÂ&#x;yĂĽ Â&#x;´ Ă&#x2C6;ĂšU¨Â&#x;`Â&#x17E;Ă&#x2C6;Ă Â&#x;ĂżDĂŻy `š¨¨DUšàDĂŻÂ&#x;š´Ă&#x17D; 3ڎEĂ Â&#x;š mš 5yĂ `yÂ&#x;àš 3Â&#x;ÂŽĂ&#x2C6;ºüÂ&#x;š 7Â&#x17E;7 üšUĂ y 0yĂĽĂ&#x2022;ĂšÂ&#x;ĂĽD my 5Ă D´üĂ&#x2C6;šàïyj=DĂĽÂ&#x203A;Â&#x;´Â&#x2018;j Ă&#x17D; Ă&#x17D;j Ă&#x20AC;Â&#x17D; y Ă&#x20AC;Â&#x2039; my DUĂ Â&#x;¨ my áÄ&#x2C6;Ă&#x20AC;Â&#x2039;Ă&#x17D; `DmyÂŽÂ&#x;DĂĽ ´D`Â&#x;š´DÂ&#x;ĂĽ my Â&#x;{´`Â&#x;DĂĽj ´Â&#x2018;y´Â&#x203A;DĂ Â&#x;D y $ymÂ&#x;`Â&#x;´Dj áÄ&#x2C6;Ă&#x20AC;Â&#x2039;Ă&#x17D; Technical challenges for fully automated driving systems. 3ĂŻyĂży´ 3Â&#x203A;¨DmšÿyĂ Ă&#x17D; Ă&#x2C6;Ă yÂ&#x17E; ĂĽy´ïDmš ´š áĂ&#x20AC;Ă&#x2026; š´Â&#x2018;Ă yüüš $Ú´mÂ&#x;D¨ üšUĂ y 3Â&#x;ĂĽĂŻyÂŽDĂĽ my 5Ă D´üĂ&#x2C6;šàïy ´ïy¨Â&#x;Â&#x2018;y´ïyĂĽj yïàšÂ&#x;ĂŻj $Â&#x;`Â&#x203A;Â&#x;Â&#x2018;D´j my ĂŠ D Ă&#x20AC;Ă&#x20AC; my ĂĽyĂŻyÂŽUàš my áÄ&#x2C6;Ă&#x20AC;Â&#x17D;Ă&#x17D; 3ڎEĂ Â&#x;š my myÂ&#x160;´Â&#x;cĂ&#x2021;yĂĽ Ă&#x2C6;DĂ D š Ă y¨DïºàÂ&#x;š my áÄ&#x2C6;Ă&#x20AC;Â&#x17D; mD 3  ´ïyà´DĂŻÂ&#x;š´D¨i Taxonomia e Z[Ă&#x2019;d_Â&#x201A;Â?[i fWhW j[hcei h[bWY_edWZei W i_ij[cWi Z[ YedZkÂ&#x201A;Â&#x20AC;e WkjecWj_pWZW Z[ l[Â&#x2021;Ykbei cejeh_pWZeii Ä&#x20AC;Ä&#x20AC;Ä&#x20AC;Ă&#x17D;ĂĽDyĂ&#x17D;šàÂ&#x2018;ĂŤÂŽÂ&#x;ĂĽ`ĂŤĂ&#x2C6;mÂ&#x2020;ĂĽĂŤDÚDĂŻymĂžmĂ Â&#x;ĂżÂ&#x;´Â&#x2018;Ă&#x17D;Ă&#x2C6;mÂ&#x2020;

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***************************************** ***************************************** ********************************* ********************************* IA * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * REPORTAGEM ********************************* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * ESPECIAL ********************************* ********************************* ***************************************** *****************************************

Stuart Russell é professor de ciência da computação na Universidade da Califórnia em

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COMENTÁRIO

DEVEMOS TEMER ROBÔS SUPERINTELIGENTES? Se não tomarmos cuidado, poderemos nos ver em desacordo com máquinas determinadas e inteligentes, cujos objetivos conlitam com os nossos *****************************

Stuart Russell DIFÍCIL ESCAPAR DA IRRITANTE SUSPEITA DE QUE CRIAR MÁQUINAS MAIS inteligentes do que nós pode seR UM PROBLEMA. AFINAL, SE GORILAS TIVESSEM CRIADO HUMANOS ACIDENTALMENTE NO PASSADO REMOTO, OS PRIMATAS, AGORA AMEAÇADOS, PROVAVELMENTE ESTARIAM DESEJANDO QUE NÃO TIVESSEM FEITO ISSO. MAS POR QUE, ESPECIFICAMENTE, A INTELIGÊNCIA ARTIFICIAL AVANÇADA É UM PROBLEMA? A teoria de Hollywood de que uma consciência maquinal espontaneamente má impulsionará exércitos de robôs assassinos é simplesmente tola e absurda. O verdadeiro problema reside na possibilidade de que a inteligência artificial (IA) pode se tornar incrivelmente eficiente em conseguir algo diferente do que aquilo que realmente queremos. Em 1960, o lendário matemático americano Norbert Wiener, fundador do campo da cibernética, expressou isso nos seguintes termos: “Se usarmos, para alcançar nossos objetivos, um agente mecânico em cujo funcionamento não podemos interferir de forma eficiente..., é melhor termos muita certeza de que o propósito inserido na máquina é a finalidade que realmente desejamos”. Uma máquina com um propósito específico tem outra propriedade, que normalmente associamos com coisas vivas: o desejo de preservar sua própria existência. Para a máquina, essa característica não é inata, nem é algo introduzido por humanos; é uma consequência lógica do simples fato de não poder alcançar seu objetivo original se estiver morta. Portanto, se dermos a um

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robô a estrita instrução de ir buscar café, ele terá um forte incentivo para garantir o sucesso de sua tarefa ao desativar, ou incapacitar seu próprio interruptor de desligamento, ou até exterminar qualquer um que possa interferir em sua missão. Então, se não tivermos cuidado, poderemos enfrentar uma espécie de jogo de xadrez global contra máquinas muito determinadas, superinteligentes, cujos objetivos conflitam com os nossos, tendo o mundo real como tabuleiro de xadrez. A perspectiva de se envolver numa partida dessas e perder deveria ocupar as mentes dos cientistas da computação. Alguns pesquisadores argumentam que podemos isolar ou “lacrar” as máquinas dentro de um tipo de firewall, utilizando essas barreiras para responder a perguntas difíceis, mas sem jamais lhes permitir que afetem o mundo real. (É claro que isso significa desistir de robôs superinteligentes!) Infelizmente, parece improvável que esse plano funcione: ainda temos de inventar um firewall que seja seguro contra humanos comuns — quanto mais contra máquinas superinteligentes.


Podemos, em vez disso, lidar de frente com a advertência de Wiener? Podemos projetar sistemas de IA cujas metas não conflitem com as nossas para que tenhamos a certeza de estarmos satisfeitos e felizes com o modo como eles se comportam? Isso está longe de ser fácil; afinal, histórias que envolvem um gênio e três desejos muitas vezes acabam em um terceiro pedido para desfazer os dois primeiros, mas acredito que isso é possível se seguirmos três princípios fundamentais na concepção de sistemas inteligentes: O propósito da máquina tem de ser o de maximizar a realização dos valores humanos. Em particular, a máquina não tem nenhuma finalidade própria e nenhum desejo inato para se proteger. A máquina tem de estar inicialmente incerta sobre quais são esses valores humanos. Isso acaba sendo fundamental, e de certa forma contorna o problema de Wiener. A máquina pode aprender mais sobre valores humanos à medida que progride e colabora, mas talvez nunca esteja 100% certa. A máquina tem de ser capaz de aprender sobre valores humanos ao observar as escolhas que nós, pessoas, fazemos. Os dois primeiros podem parecer contraintuitivos, mas juntos evitam o problema de um robô ter um forte incentivo para incapacitar seu interruptor. O robô tem certeza de querer maximi-

zar valores humanos, mas também não sabe ao certo quais são eles. Nesse caso, o autômato na realidade se beneficia se for desligado porque entende que o humano pressionará o interruptor de desligamento para impedi-lo de fazer alguma coisa contra tais valores. Desse modo, o robô tem um incentivo para manter o interruptor intacto, e esse incentivo decorre de sua incerteza sobre valores humanos. O terceiro princípio toma emprestado de uma subdisciplina da IA chamada aprendizado por reforço inverso (IRL, na sigla em inglês), que trata especificamente de aprender os valores de alguma entidade — seja humana, canina ou uma barata — ao observar seu comportamento. Ao assistir a uma típica rotina matinal de um humano, o robô aprende sobre o valor que o café tem para ele. O campo está em sua infância, mas já há alguns algoritmos que demonstram seu potencial para o design de máquinas inteligentes. À medida que o IRL evolui, ele tem de encontrar meios para lidar com o fato de que humanos são irracionais, inconsistentes e indecisos, além de terem limitados poderes computacionais, e que, portanto, suas ações nem sempre refletem seus valores. Além disso, humanos exibem diversos conjuntos de valores, o que significa que robôs têm de ser sensíveis a potenciais conflitos e trocas entre pessoas. E alguns humanos são só maus e não deveriam ser ajudados nem emulados. Apesar dessas dificuldades, acho possível que máquinas aprendam o suficiente sobre valores humanos para não representarem uma ameaça a nós. Além de observar diretamente o comportamento humano, elas serão auxiliadas por terem acesso a vastas quantidades de informações escritas e filmadas sobre pessoas fazendo coisas. Criar algoritmos capazes de entender essas informações é muito mais fácil do que projetar máquinas superinteligentes. Além disso, há fortes incentivos econômicos para robôs, e seus criadores, entenderem e reconhecerem valores humanos: se um autômato doméstico mal projetado cozinhar o gato para o jantar, sem perceber que seu valor sentimental supera seu valor nutricional, a indústria de robôs domésticos estará falida. Resolver o problema de segurança suficientemente bem para fazer a IA avançar parece ser viável, mas não fácil. Provavelmente ainda há décadas para planejar a chegada de máquinas superinteligentes. Mas o problema não deveria ser descartado de cara, como tem sido por alguns pesquisadores. Alguns argumentam que humanos e máquinas podem coexistir, se trabalharem em conjunto — mas isso é inviável a não ser que as máquinas compartilhem os objetivos de humanos. Outros sugerem que podemos simplesmente “desligá-las”, como se dispositivos superinteligentes fossem idiotas demais para pensar nessa possibilidade. Outros ainda acham que a IA superinteligente jamais chegará. Em 11 de setembro de 1933, o renomado físico neozelandês Ernest Rutherford afirmou, com absoluta confiança, que: “Qualquer um que antecipe uma fonte de energia na transformação desses átomos está falando bobagem”. No dia seguinte, em 12 de setembro de 1933, o físico húngaro-americano Leo Szilárd descobriu a reação em cadeia nuclear induzida por nêutrons.

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ERFURANDO

AMBIENTE

A relação entre abalos sísmicos e produção de petróleo e gás está se tornando cada vez mais evidente. No entanto, as reações das agências reguladoras ainda são lentas Anna Kuchment

TERREMOTOS PARA CATHY WALLACE, os terremotos que sacodem sua casa num subúrbio elegante de Dallas parecem trovões subterrâneos. Primeiro se ouve um ronco distante, depois um estrondo e um impacto. A casa vibra e as janelas estremecem. Quadros pendurados nas paredes balançam e se inclinam. Um pesado vaso de vidro tomba e se despedaça no chão. Os piores momentos são aqueles entre o ronco e o impacto. “Toda vez que ocorre você sabe que vai chegar, mas não sabe com que intensidade virá”, comenta Wallace. “Será que vai ser um dos grandes? É agora que minha casa vem abaixo? É assustador. É muito assustador.” Até 2008 não havia sido registrado nenhum terremoto pelo Serviço Geológico dos Estados Unidos (USGS) na área de Dallas-Fort Worth, onde Wallace mora há mais de 20 anos.

THE VOORHES

EM RESUMO

As taxas de terremotos nos estados de Oklahoma e Texas aumentaram consideravelmente desde 2008. Para os cientistas, o motivo é a injeção de água residual nas operações de gás e petróleo

em poços subterrâneos profundos. As injeções podem alterar as tensões que mantêm a estabilidade das falhas geológicas, permitindo que deslizem, e provoquem um abalo sísmico.

Lentamente, as agências reguladoras de certos estados começaram a reagir, limitando a quantidade de água residual injetada no subsolo. Os sismos poderão continuar, mesmo

que as injeções sejam interrompidas, porque as variações de pressão já induzidas nas rochas profundas podem se manifestar durante anos, e possivelmente encontrar falhas.

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Desde então, perto de 200 tremores sacudiram as cidades e áreas vizinhas. Em todo o estado do Texas o número de terremotos aumentou seis vezes acima do pico histórico. No estado de Oklahoma foi registrado um pico de 160 vezes mais terremotos, alguns deles danificando edifícios, estradas e ferindo pessoas. Em 2014, a taxa de terremotos do estado superou a da Califórnia. O aumento no número de abalos sísmicos coincide com o crescimento da atividade de prospecção. A casa de Wallace, por exemplo, está localizada sobre a Formação Barnett de Xisto, uma camada de rocha negra dura que contém o segundo maior depósito de gás natural dos EUA. Entre 1998 e 2002 as empresas começaram a perfurar esses depósitos usando fraturamento hidráulico ou fracking, que consiste em bombear milhões de litros de água com areia e produtos químicos no solo a alta pressão para fragmentar a rocha e liberar o gás. À medida que o gás sobe pelo poço também sobe o fluido do fraturamento, junto com grandes quantidades de salmoura tão salgada que chega a ser perigosa. Os fluidos são bombeados para baixo novamente, por outro poço perfurado muito abaixo do xisto na rocha porosa, para serem descartados permanentemente. À medida que mais fluido é injetado nesses poços de água de descarte, a pressão pode começar a se acumular em falhas geológicas profundas. Por fim, uma delas pode deslizar e provocar um sismo. Os pesquisadores da USGS e de outras instituições associaram a ocorrência de abalos sísmicos a operações de petróleo e gás em oito estados norte-americanos, incluindo Texas, Oklahoma, Ohio, Kansas e Arkansas. As agências reguladoras de alguns estados demoraram muito para aceitar as evidências apresentadas pelos cientistas. A população foi ficando cada vez mais indignada, e grupos ambientalistas entraram com ações na justiça. “Essa é uma questão de segurança pública, mas o problema foi muito rejeitado e desconsiderado”, observa Wallace, que se uniu aos vizinhos para forçar o fechamento dos poços de água residual dos arredores. E quanto mais os cientistas estudam o fenômeno, mais encontram motivos para preocupação. As evidências sugerem que os riscos de abalos sísmicos podem se espalhar por quilômetros além dos locais originais de deposição e podem persistir por uma década ou mais, mesmo depois que a perfuração é encerrada. E embora o maior abalo decorrente da injeção de água residual tenha sido de 5,6 na escala Richter, perto da cidade de Oklahoma, em 2011, os cientistas acreditam que tremores mais fortes, até 7,0 — suficientes para causar mortes e danificar edificações em grandes áreas — são possíveis, embora pouco prováveis. OS PRIMEIROS SINAIS DA CORRELAÇÃO

Desde os anos 1960 não é novidade para os geólogos que bombear líquidos sob o solo pode provocar abalos sísmicos. Em 1961, equipes perfuraram um poço profundo numa fábrica de armas químicas nas proximidades de Denver, conhecida como Rocky Mountain Arsenal. Meses depois que os trabalhadores começaram a bombear resíduos químicos no poço, a população vizinha sentiu os tremores. Mais de 700 abalos de pequenas a médias proporções sacudiram o solo entre 1962 e 1966. David Evans, geólogo local, percebeu que o volume e a pressão das injeções coincidiam com as taxas de abalos. Em 1966 ele publicou um artigo no qual concluía que o poço era o provável responsável pelos abalos. “Acredita-se que uma situação estável está se tornando insustentável pela aplicação do fluido sob pressão”, escreveu.

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Anna Kuchment é editora colaboradora da IY_[dj_ÒY 7c[h_Y escreve sobre ciência no :WbbWi Cehd_d] D[mi. Anteriormente repórter, escritora e editora da revista D[mim[[a. Ela é també autora de J^[ <eh]ejj[d 9kh[, que trata de vírus bacteriófagos potencial como arma contra a resistência a antibióticos.

O Exército dos EUA fechou o poço de descarte no mesmo ano. No entanto, os terremotos continuaram e até ficaram mais fortes, à medida que a pressão das injeções se propagava abaixo do solo, e encontrava novas falhas, desestabilizando-as. Matthew Hornbach, geofísico da Universidade Metodista do Sul (S.M.U.), em Dallas, compara o fenômeno a derramar uma xícara de água numa toalha de papel. “Mesmo que você pare de derramar, a água ainda está lá se espalhando e é muito difícil contê-la.” Os maiores abalos, incluindo um que chegou à magnitude 4,8 — suficientemente forte para derrubar objetos de prateleiras, mas que geralmente não danifica edificações — ocorreu em 1967. Depois foram enfraquecendo gradativamente. A população continuou a sentir pequenos tremores até 1981. O caso intrigou os sismólogos e, anos depois, o USGS montou um experimento baseado nesse evento. Em 1969, a Chevron Oil permitiu que o USGS usasse um de seus poços para estudar os efeitos da pressão de fluidos em falhas geológicas. O poço ficava numa área sismicamente ativa do reservatório de petróleo Rangely, no Colorado, e a Chevron vinha injetando água no poço para estimular a produção de petróleo. Cientistas do USGS abriam e fechavam as injeções e acompanhavam a propagação da pressão do fluido à medida que ele penetrava em rochas mais profundas. E determinaram qual era a pressão de injeção que induzia os abalos sísmicos. Quando a pressão excedia aquele nível, os terremotos roncavam. Quando estava abaixo do nível, eles se acalmavam. O experimento mostrou que os terremotos induzidos poderiam ser controlados ajustando-se a pressão da injeção da água residual. Infelizmente, as lições foram aparentemente esquecidas no início dos anos 2000, quando empresas de combustíveis fósseis embarcaram no boom do gás de xisto. “Houve uma superprodução de artigos na literatura de geofísica em mais de 40 anos, sobre os terremotos induzidos por injeção, e os sismólogos conheciam bem o problema”, diz Bill Ellsworth, da Universidade Stanford, que iniciou a carreira no USGS quando o experimento de Rangely estava em andamento. Ele acha que o ceticismo profissional retardou a formação de um consenso. “Até engenheiros muito qualificados duvidavam que poços de injeção pudessem gerar terremotos”, diz Ellsworth. “O conhecimento de todo o processo físico foi perdido ou não foi transmitido eficazmente para um grupo mais amplo.” TUDO COMEÇOU NO TEXAS

Logo depois que perfurações mais agressivas começaram a ser realizadas nos depósitos de xisto do Texas e Oklahoma, surgiram os primeiros relatos de sismos. Em 30 de outubro de 2008, moradores de Dallas-Fort Worth chamaram a defesa civil para relatar fortes ruídos, acompanhados de tremores nas paredes e móveis. As pessoas achavam que alguma coisa estava explodindo. Os sismólogos Clif Frohlich, da Universidade do Texas, e Brian Stump, da S.M.U., começaram a investigar. Eles instalaram vários sismógrafos e registraram mais de 180 pequenos abalos entre 30 de outubro de 2008 e 31 de maio de 2009. Depois eles descobriram


que um grande produtor de gás tinha perfurado um poço para injeção de água residual no Aeroporto Internacional de Dallas-Fort Worth, a menos de 800 metros do centro do grupo de sismos. “Baseados em correlações temporais e espaciais concluímos que a sequência de Dallas-Fort Worth pode ter resultado da injeção de fluidos no poço de descarte de água salgada”, escreveram eles num artigo publicado, em março de 2010, em The Leading Edge. De acordo com Frohlich, o artigo teria sido ignorado, não fosse a ocorrência de vários outros eventos. Em junho de 2009, outro conjunto de sismos sacudiu uma pequena cidade industrial ao sul de Fort Worth. Alguns meses depois, fortes sismos abalaram as cidades de Guy e Greenbrier, no estado de Arkansas. Em março de 2011, o solo normalmente estável de Ohio começou a mostrar alterações quando 12 sismos sacudiram a área de Youngstown. De seus escritórios em Menlo Park, Califórnia, os cientistas do USGS notaram que alguma coisa anormal estava acontecendo. “Observávamos diariamente terremotos em locais improváveis”, diz Ellsworth, que ficou no USGS até 2015. Ele começou a analisar a taxa de ocorrência de terremotos em todo o país e descobriu um padrão inquietante: entre 1967 e 2000, a taxa média de terremotos a leste das Montanhas Rochosas era de 21 por ano. Entre 2010 e 2012 a taxa tinha saltado para 100. Ele plotou os dados e apresentou-os numa conferência científica. Segundo ele, “o assunto despertou grande interesse” do público em geral, bem como da comunidade de cientistas da indústria e da academia.

J PAT CARTER Getty Images

PERFURANDO LATERALMENTE

Por trás do crescimento no número de terremotos está o aumento de poços de injeção de água residual. E por trás desses poços está um avanço tecnológico conhecido como perfuração horizontal. Nesta técnica, os poços são perfurados verticalmente e depois são curvados em 900 como um canudinho de refresco flexível. Em vez de perfurar verticalmente um depósito de gás de 100 m de espessura, mas com quilômetros de extensão, quando estão dentro do depósito esses poços fazem uma curva e se estendem por centenas de metros, coletando muito mais gás e petróleo. No entanto, o gás e petróleo extraídos são acompanhados de grandes quantidades de água muito salgada. “O negócio de extração de gás e petróleo, na verdade, se resume num negócio de manipulação de água”, comenta Scott Tinker, diretor do departamento de Geologia Econômica da Universidade do Texas. A água provém das mesmas rochas que o petróleo e o gás. Os três são remanescentes de antigos mares que o calor, a pressão e o tempo transformaram. “Os poros na rocha continuam preenchidos por esses antigos oceanos, por isso, quando perfuramos poços, a água aflora para a superfície”, explica Tinker. Embora a água seja natural, ela pode ser ordens de grandeza mais salgada que a água do mar e costuma estar misturada a material radioativo que ocorre naturalmente. Ela é tóxica para plantas e animais, por isso precisa ser descartada no subsolo, a grandes profundidades, para não con-

SISTEMA DE BOMBEAMENTO em Coyle, Oklahoma, injeta água residual sob pressão numa formação rochosa subterrânea profunda onde será descartada permanentemente. Milhares de poços de descarte estão em operação em todo o estado.

taminar os recursos de água potável, que estão mais próximos da superfície. George Mitchell, um barão lendário do gás natural do Texas, falecido em 2013, foi o primeiro a explorar o xisto de Barnett usando fraturamento hidráulico. A Devon Energy de Oklahoma combinou as técnicas de perfuração horizontal e de fraturamento hidráulico para poder extrair mais gás. A ideia logo se difundiu por todo o Texas, Oklahoma e outros estados produtores de petróleo. À medida que a perfuração proliferava, a produção de gás de xisto nos EUA aumentava vertiginosamente, passando de 47 bilhões de metros cúbicos, em 2007, para 191 bilhões de metros cúbicos, em 2010, e para 482 bilhões de metros cúbicos, em 2014. E o volume de água residual a ser descartado também aumentava. No Texas, a quantidade de água bombeada sob pressão, nos poços de água residual aumentou, de 33,8 milhões de barris por mês, em 2007, para 81,1 milhões, em 2014. Em Oklahoma esse volume praticamente dobrou de 849 milhões de barris por mês, em 2009, para 1,54 bilhão, em 2014. Com essa produção crescente, logo os poços normais de injeção se tornaram insuficientes e os operadores começaram a perfurar poços de injeção para grandes volumes que foram chamados de “garganta profunda”. Muitos absorveram mais de 300 mil barris de água por mês. OKLAHOMA DÁ O SINAL

À medida que os abalos sísmicos aumentavam, os cientistas deixaram de associá-los fracamente à injeção de água residual e passaram a deduzir uma correlação mais clara e direta. Em 2011, Katie Keranen, sismóloga da Universidade de Oklahoma, voltou de uma atividade de campo no Alasca com meia dúzia de sismógrafos a reboque. Quando os instrumentos ainda estavam depositados no porão de seu laboratório, um terremoto de magnitude 4,8 sacudiu Prague, uma cidade a cerca de 100 quilômetros a leste da cidade de Oklahoma. Mal Keranen e seus alunos tinham

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instalado os instrumentos, um abalo sísmico de magnitude 5,6 sacudiu a mesma cidade. De acordo com o USGS, até o momento, aquele terremoto de novembro foi o maior evento relacionado com a injeção de água residual. Duas pessoas ficaram feridas, 14 casas foram destruídas, parte de uma rodovia foi danificada e ele foi sentido em pelo menos 17 estados. Keranen e seus alunos registraram o grande abalo principal e centenas de abalos secundários posteriores e com os dados analisados publicaram artigos nas revistas Geology e Science. No artigo da Geology, publicado em março de 2013, eles criaram um modelo geofísico para estimar a velocidade com que a pressão do fluido se acumulava no subsolo e até onde poderia se espalhar. O modelo mostrou que a pressão provavelmente era suficientemente forte para ter causado o primeiro terremoto, que depois desencadeou um efeito dominó. Mudanças de tensão no primeiro impacto provocaram o deslizamento de falhas próximas. O artigo da Science, publicado em julho de 2014, destacava uma associação entre quatro poços de alto volume de injeção e uma série de terremotos que ocorreram em Jones, vizinha de Prague, a oeste. Keranen compara o movimento e a pressão do fluido pelas camadas subterrâneas com a água que enche um vaso que foi quebrado, e os pedaços colados. “Se você tiver uma pressão suficiente, o líquido pode forçar o caminho pelas rachaduras.” A pressão vence o atrito que mantém as rachaduras unidas e permite que elas deslizem — um fenômeno conhecido como terremoto induzido. Cético, o Serviço Geológico de Oklahoma (OGS) lançou uma declaração contestando os resultados de Keranen. “Nossa avaliação foi apenas de que parecia um terremoto natural, e não havia razão para considerá-lo induzido”, diz Randy Keller, que foi diretor do OGS até se aposentar em 2014. A declaração, assinada por Keller e Austin Holland, sismólogo do estado de Oklahoma na época, mostrava evidências da ocorrência histórica de terremotos naturais na região. Keranen se surpreendeu com a resposta, mas agora ela acredita que sua reação foi ingênua. “Eu tenho mais consideração pelo fato de que eles não necessariamente aceitariam um único relato”, ela comenta. “Eles queriam ver a maioria dos cientistas e inúmeros estudos apontando nessa direção.” Ela ainda se sente frustrada por Oklahoma não ter desacelerado ou parado rapidamente as injeções em alguns poços — uma atitude que efetivamente o estado não tomou até o início de 2015. Ela afirma que também sofreu oposição dos administradores da universidade que não estavam convencidos de que haveria uma relação entre os poços de descarte e os sismos. Em meados de 2013, Keranen transferiu-se da Universidade de Oklahoma para a Universidade Cornell. TREMORES PERTO DE FORT WORTH

Alguns meses depois da publicação do artigo de Keranen, o Texas começou a sacudir novamente. Dessa vez os sismos atingiram duas cidades rurais a noroeste de Fort Worth — Azle e Reno, situadas numa das áreas de maior exploração de petróleo e gás. Nessa época, a SMU tinha contratado vários novos geofísicos, que se juntaram à pesquisa de Frohlich e Stump. Heather DeShon, sismóloga, instalou estações sismológicas e começou a mapear as falhas abaixo das cidades. Hornbach, junto com Ellsworth da Stanford, começaram a estudar os níveis de lagos, rios e aquíferos para saber se a seca do norte do Texas poderia ter alterado as tensões nas falhas. A equipe também coletou dados em poços de descarte de água salgada dos arredores e construiu um modelo 3-D para simular a pressão de

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A CAU S A

A injeção provoca terremotos Grandes volumes de salmoura muito concentrada e produtos químicos são extraídos dos poços junto com o petróleo e gás. Muitas vezes, as empresas injetam essa água residual no subsolo por meio de um tubo (azul) numa camada profunda de rocha porosa para ser descartada. Esse processo pode desencadear um terremoto. o de dual

água

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Poro Estresse normal 1

A estabilidade de uma falha geológica, ou rachadura, entre duas seções de rochas é mantida pelas `¹® ŒùŸm¹ tensões “normais”, que empurram as laterais da rachadura 1 , neutralizando as tensões de cisalhamento que provocam o deslizamento das seções ao longo da rachadura. Quando a água residual é injetada, ela preenche os poros e a rachadura 2 , o que pode neutralizar a tensão normal (setas azuis). Essa mudança pode fazer as seções ao longo da falha deslizar 3 — e causar um terremoto

2

3

Deslizamento

Ilustração de Bryan Christie


1

2

agências reguladoras do estado começaram a questionar os resultados. Depois, eu mandei uma cópia embargada do artigo da SMU para Craig Pearson, sismólogo que trabalha na Railroad Commission do Texas (RRC) — a agência reguladora de petróleo e gás — e ele respondeu dizendo que a pesquisa tinha levantado “muitas dúvidas relacionadas à metodologia, à informação utilizada e às conclusões obtidas”. Mas se recusou a fazer outras declarações antes de se encontrar com os autores do artigo. A RRC é fiscalizada por três de seus membros. Um recebeu contribuições de campanha do comitê de ações políticas da empresa petrolífera, e os outros ganharam contribuições do CEO da EnerVest, uma das duas operadoras envolvidas no estudo da SMU. No entanto, “as decisões reguladoras são tomadas com base na ciência, nos dados e nas melhores práticas para garantir o aval da segurança pública e de recursos ambientais”, escreveu Gaye Mc-Elwain, porta-voz da RRC, numa nota à Scientific American. A RRC finalmente convidou os dois operadores do poço para uma audiência que durou o dia todo, em Austin, para que demonstrassem por que seus poços não deveriam ser fechados. “Como resultado dessa audiência altamente técnica, baseada em dados científicos e nas evidências apresentadas, foi estabelecido que os operadores não estavam contribuindo para a atividade sísmica”, escreveu McElwain. Por volta de setembro de 2015, quando a comissão divulgou suas regras, os volumes de água residual injetados nas áreas próximas dos terremotos tinham diminuído, os terremotos tinham praticamente desaparecido e os operadores dos poços foram oficialmente autorizados a continuar os negócios, como de costume. OHIO DIZ CHEGA!

LINDA DAVIDSON Getty Images ('[)); J PAT CARTER=[jjo?cW][i (2)

3

EM 2011 um sismo de magnitude 5,6 sacudiu as casas de Prague, Oklahoma, derrubando a chaminé da casa de Sandra e Gary Landra, e atingindo Sandra (1). O terremoto também rachou o piso do porão da casa deles. Desde então, a ocorrência de mais terremotos no estado estimulou a população a protestar contra os poços de descarte, associados ao tremor de Prague, e outros (2). Os cientistas estão instalando mais sismógrafos para obter mais dados. Em alguns casos os instrumentos são alimentados por energia solar (3)

injeção e estimar como ela se propagava através das rochas no subsolo, e chegou à seguinte conclusão: a injeção de água residual de dois poços das vizinhanças era a causa mais provável dos terremotos. Antes mesmo que o estudo fosse publicado em abril de 2015, as

Alguns estados reagiram de forma diferente. Depois de uma série de tremores ter assustado os habitantes de Youngstown, Ohio, em 2011, o estado fechou poços de injeção nas vizinhanças e instalou mais estações sismológicas para detectar terremotos de baixa intensidade que não eram sentidos pela população. O estado estabeleceu novas regras especificando que um microssismo de magnitude 2,0 — cerca de dez vezes mais fraco que os abalos perceptíveis — seria suficiente para provocar o fechamento dos poços e dar início a uma investigação. De acordo com dados do USGS, houve um pico na incidência de terremotos em Ohio de 11 eventos em 2011, e diminuiu para quatro, em 2015. O estado de Kansas também respondeu relativamente rápido. Rex Buchanan, diretor interino do Serviço Geológico do Kansas, estava assistindo a um jogo do Kansas City Royals em setembro de 2014, quando seu celular começou a tocar com um alerta do USGS. Tremores sacudiam o centro-sul do Kansas, perto da divisa com Oklahoma. Isso não era surpresa, porque naquele ano tinham ocorrido mais de 100 abalos no Kansas. A média dos anos anteriores era de um a cada dois anos. E os abalos também aumentavam de intensidade e logo chegaram à magnitude 4,2. O governador do Kansas, Sam Brownback, organizou uma força-tarefa para avaliar os abalos sísmicos produzidos por sismicidade induzida. A força tarefa, presidida por Buchanan, recomendou a redução dos volumes de injeção em cinco zonas sísmicas de dois municípios. Como as autoridades do Kansas conseguiram chegar a um consenso? “Nós não poderíamos ter apresentado qualquer outra explicação”, analisa Buchanan. “Quando você observa um nível de atividade como aquele: um aumento incrível, absurdo, praticamente nos mesmos locais em que grandes poços estavam funcionando — e quando você vê a mesma correlação de Oklahoma — só

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OS EFEITOS

2009

O número de poços que injetam água residual nas profundezas do subsolo, durante a produção de petróleo e gás em Oklahoma, aumentou nos últimos seis anos. Mas o volume total de água residual bombeada para o subsolo aumentou muito mais, de 849 milhões de barris, em 2009, para 1,538 bilhão de barris, em 2014 (sombreado verde). Terremotos de magnitude 3,0 (sentidos por algumas pessoas, com baixa probabilidade de danos) ou superior, multiplicaram na mesma proporção, aumentando de 20, em 2009, para 581, em 2014 (círculos laranja). Volume de água residual injetada por condado 0 barril 300 milhões de barrís

Terremoto de magnitude 3.0 ou maior

pode chegar a essa conclusão.” Buchanan acrescenta que ele e seus colegas tiveram acesso aos estudos científicos e regulamentações praticadas em Ohio, Texas e Oklahoma. Até agora, as medidas adotadas pelo estado do Kansas pareciam ter causado certo impacto. “Certamente nossa atividade diminuiu ultimamente”, ele acrescenta, tanto em termos de número de terremoto como de magnitude. “Mas eu realmente insisti muito com as pessoas para não aceitarem a ideia de que o problema está resolvido, porque não está.” Parte da redução da atividade está relacionada com o baixo preço do petróleo hoje. Isso fez com que alguns operadores perfurassem menos e, portanto, produzissem menos água residual. Mas com certeza os preços subirão novamente, observa Buchanan, e ele quer estar pronto “para não passarmos por isso outra vez.” QUE MAGNITUDE OS SISMOS PODEM ATINGIR?

Os engenheiros que estabeleceram os códigos de construção e os agentes das companhias de seguros precisam saber onde ocorrerão os próximos terremotos induzidos, e qual será sua magnitude. Para responder a essas questões, os geólogos do Programa de Risco de Terremotos do USGS estão analisando as taxas de sismos induzidos que se multiplicaram pelos EUA e como esses terremotos sacodem o solo de forma diferente dos eventos naturais. Os cientistas da USGS descobriram que os movimentos do solo de terremotos induzidos são mais fortes logo acima do epicentro, mas mais fracos em locais distantes da área imediata, talvez porque costumam ser mais superficiais que os naturais. Embora as camadas superiores da crosta terrestre a leste das Montanhas Rochosas sejam mais densas que as da Califórnia, elas transmitem energia com eficiência, e os sismos induzidos ainda podem ser sentidos a grandes distâncias. A seguir, o grupo deveria deduzir a intensidade máxima desses tremores: que magnitude eles poderiam atingir? Depois de comparar terremotos da área central dos EUA com tremores em regiões geologicamente semelhantes do mundo todo — e de observar que os sismos induzidos eram, aparentemente, mais desestabilizadores de pequenas falhas ou pequenas seções de falhas que os terremotos da Costa Oeste — o grupo estabeleceu um limite superior de magnitude 6,0 para terremotos capazes de danificar até estruturas das edificações dos poços. “Mas não podemos descartar os de magnitude 7,0 e superior”, observa Mark Petersen, chefe do Projeto Nacional para Mapeamento de Riscos Sísmicos. Como há

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Terremotos de magnitude 3.0 ou maior

2010

41

evidências de registros pré-históricos de terremotos dessas proporções na região do Texas-Oklahoma, os novos mapas do USGS incluem uma pequena probabilidade de ocorrência desses eventos. E finalmente, os geólogos precisam definir um período para fazer uma previsão razoável de terremotos. Eles escolheram um período de previsão de um ano, baseados na taxa de terremotos do ano anterior e introduziram essa informação numa série de mapas. “É mais ou menos como a previsão do tempo”, diz Petersen. “Se chover hoje, é mais provável que chova amanhã também.” O USGS publicou os mapas em 28 de março deste ano. Os modelos computacionais usados para gerar os mapas também estimam onde, com que frequência e com que intensidade os abalos de um terremoto podem ocorrer, para que a população, engenheiros e planejadores urbanos possam analisar as chances de que um evento destruidor venha a atingir a comunidade no próximo ano. REDUZINDO A AMEAÇA

Para muitos habitantes de Oklahoma, está claro que o risco cresceu drasticamente. Os dados confirmam o que eles têm sofrido. A taxa estadual de terremotos subiu num ritmo espantoso. Em 2013, foram 109 sismos de magnitude igual ou superior a 3,0. No ano seguinte o total saltou a 585 e em 2015, chegou a 890. Por causa desse aumento foram emitidos dois alertas extraordinários, em conjunto pelas duas agências, a USGS e a OGS, em outubro de 2013 e em maio de 2014. Os sismólogos afirmaram que havia uma chance significativamente maior de Oklahoma sofrer um abalo sísmico de magnitude 5,5 com danos importantes. “Foi a primeira vez que emitimos um alerta de terremotos a leste das Rochosas”, comenta Robert Williams, coordenador do serviço de riscos de terremotos do setor centro-leste do USGS. Cientistas como Keranen e Mark Zoback, geofísico da Stanford, estão realizando análises mais detalhadas para descobrir por que terremotos são tão frequentes em alguns locais, e tão pouco — até ocorrência zero — em outros. Dakota do Norte, o segundo maior produtor de petróleo dos EUA, registrou só um desde 2011. Uma possibilidade é que a pressão do fluido ainda não tenha se acumulado o suficiente. Ou talvez apenas uma fração das falhas tenha a orientação necessária, em relação à tensão natural na crosta terrestre, para provocar um deslizamento.

FONTES: CLASS II SALTWATER DISPOSAL FOR 2009–2014 AT THE ANNUAL-, STATE-, AND COUNTY- SCALES BY GEOLOGIC ZONES OF COMPLETION, OKLAHOMA, POR KYLE E. MURRAY. SERVIÇO GEOLÓGICO DE OKLAHOMA, 31 DE DEZEMBRO DE 2015 (dados de injeção de água residual); MAPAS DE TERREMOTOS DO USGS ( dados de terremotos).

Mais água residual, mais terremotos


2011

2012

2013

2014

Maior: 5.6 perto de Oklahoma City 63

34

Ao avanço da ciência seguiu-se o das regulamentações. O OGS declarou em abril de 2015 que os poços de descarte causavam os terremotos. Na declaração o órgão afirma: “O OGS considera muito provável que a maioria dos terremotos recentes, em especial os ocorridos no centro e centro-norte de Oklahoma, seja causada pela injeção da água produzida nos poços de descarte”. Desde então, o estado exigiu que mais de 600 poços de descarte em operação em áreas com probabilidade de sismos reduzissem os níveis de injeção para 40% dos usados em 2014. Embora ainda seja cedo para saber se as ações terão efeito duradouro, Jeremy Boak, diretor do OGS, diz que começa a notar uma redução dos incidentes em áreas onde as injeções diminuíram. No entanto, no geral, o estado teve um aumento no número de grandes abalos no início do ano. Ellsworth, da Stanford, não propõe uma alternativa, mas questiona se as reduções serão suficientes. “Pode-se bombear menos, mas ainda se está bombeando”, observa, “e nada garante que não se vai encontrar uma falha e provocar um terremoto.” Muitos questionam por que Oklahoma aguardou sete anos, até 2015, e mais de 750 terremotos para tomar uma atitude. Matt Skinner, porta-voz da Comissão Corporativa de Oklahoma, que regula a produção de gás e petróleo no estado, diz que desde 2013 a agência fecha poços e adota outras medidas para lidar com o risco de sismos. A agência não tomou atitudes mais enérgicas até o ano passado, porque nessa época os pesquisadores já tinham publicado mais estudos mostrando como o efeito da pressão do fluido se propaga pelo poço de água residual. “O problema passou de ‘em que poço estamos agindo’ para, ‘em que grupo de poços devemos agir’, para reduzir possíveis riscos?”, diz ele. Keller, diretor aposentado do OGS, explica que também estava ciente da dependência econômica do estado do petróleo e gás. “Certamente, fomos mais lentos que outros em puxar o gatilho”, diz ele. “Ficamos lá tentando neutralizar o impacto econômico e não apertar o botão do pânico e, ao mesmo tempo, agir com responsabilidade. Não foi uma tarefa fácil decidir o que fazer.” Para os operadores de poços, uma redução no volume injetado significa perda de lucros e a necessidade de transportar a água residual de caminhão por longas distâncias para outras instalações. O Texas introduziu novas medidas para monitorar terremotos. No ano passado, o estado investiu cerca de US$ 4,5 milhões na instalação de uma rede de sismógrafos e em mais pesquisas. Nos últi-

Mapas de Amanda Montañez

102

581

mos dois anos, a RRC também se outorgou mais poderes para fechar poços e exigiu que os operadores realizassem testes em áreas com nova atividade sísmica. Embora a agência tenha demonstrado preocupação com os tremores, ela ainda não concluiu formalmente que tenham sido provocados pela produção de energia. Outras estratégias mitigadoras que estados e empresas estão implantando incluem reciclar a água residual ou injetá-la em camadas de rocha removidas mais afastadas ou isoladas de falhas profundas. Elas também deverão construir os poços de injeção mais afastados uns dos outros. Para a indústria petrolífera, uma moratória nas injeções, mesmo numa única grande área, é inaceitável. “Proibir a injeção é proibir a produção de gás e petróleo”, afirma Steve Everley, porta-voz da Energy InDepth, que faz parte da Associação Independente de Petróleo da América. Isso porque ainda não há quaisquer alternativas rentáveis eficientes para a injeção, e muitas companhias arcam com seus próprios custos ambientais, como o transporte da água residual em caminhões e por longas distâncias. Mesmo que Oklahoma feche todos seus poços hoje, a maioria dos especialistas garante que os sismos continuarão. “Estamos tentando calcular a quantidade de energia contida no sistema exatamente neste momento, e por quanto tempo ela ainda permanecerá — e com as taxas atuais de terremotos, os números são astronômicos”, diz Daniel McNamara, sismólogo do Centro de Ciências de Risco Geológico do USGS, em Golden, Colorado. Pressionado para comentar alguns detalhes, McNamara fez uma pausa. E depois acrescentou: “serão centenas de anos”.

PARA CONHECER MAIS

2016 One-Year Seismic Hazard Forecast for the Central and Eastern United States from Induced and Natural Earthquakes. Mark D. Petersen et al. U.S. Geological Survey Open-File Report 2016-1035; 28 de março de 2016. High-Rate Injection IsAssociated with the Increase in U.S.Mid-continent Seismicity. MatthewWeingarten et al.em Science,Vol.348,págs 1336–1340; 19 de junho de 2015. Sharp Increase in Central Oklahoma Seismicity since 2008 Induced by Massive Wastewater Injection. Katie Keranen et al. em ScienceExpress online; 3 de julho de 2014. D E N OSSOS A RQU I VOS

As perfuradoras estão chegando. Mark Fischetti; Ed. 99; Agosto de 2010.

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CADA TIGRE tem um padrão único de listras, o que torna ǸääŸþx§žlx³îž‰`Dßž³lžþŸlø¸ä DÇDßîžßlx…¸î¸ßD‰DäxDä䞭 contar quantos são.


C O N S E R VA Ç Ã O

NO RAS TRO DOS A ciência que pesquisa esses felinos esquivos avançou bastante, mas os órgãos de conservação icaram para trás K. Ullas Karanth

CORTESIA DE KALYAN VARMA

TI GRES www.sciam.com.br 61


Quando era um estudante crescendo na espetacular natureza da região montanhosa do sudoeste da Índia conhecida como Malenad, ficava encantado com os tigres. Os vários rituais de nossa cultura hindu que têm esses animais como tema alimentavam minha fascinação. Durante o festival de outono Dasara, que celebra o triunfo do bem contra o mal, por exemplo, musculosos homens Huli Vesha (dança tradicional que imita o tigre), com seus corpos pintados em tons de ocre, branco e preto, simulavam os movimentos do felino enquanto os dançarinos se mexiam seguindo o crescendo dos tambores. Era um espetáculo eletrizante. Mas a realidade a meu redor era sinistra: fazendeiros de rebanhos e caçadores esportistas estavam acabando com os últimos tigres selvagens, e madeireiros derrubavam as ricas florestas em busca de madeira. Quando cheguei à adolescência, nos anos 1960, havia desistido de ver um deles na natureza. Mas poucos anos depois aconteceu um aparente milagre. Em resposta ao clamor dos conservacionistas, a então primeira ministra da Índia, Indira Gandhi, implementou leis de conservação rígidas e estabeleceu diversas reservas protegidas de vida selvagem. A conservação dos tigres recebeu impulso global nas décadas que se seguiram. Muitos países baniram a caça legalizada e tentaram reconciliar as profundas contradições entre a necessidade que os tigres têm pela floresta e as demandas humanas relativas a seu hábitat. A Índia se saiu melhor do que a maioria das nações: apesar de hoje em dia abrigar somente 20% do hábitat dos felinos, a Índia aloja 70% dos tigres do mundo. Não se trata de um feito pequeno, dada a pressão exercida por seu 1,2 bilhão de humanos, a pobreza persistente e a crescente economia industrial. No entanto, apesar dessas iniciativas de conservação, as populações de tigres continuaram a se reduzir em toda a Ásia. Há apenas dois séculos, esses animais vagavam selvagens por 30 países asiáticos, do Mar Cáspio à Rússia, dos bosques da Índia às florestas tropicais da Indonésia. O que foi uma vasta área ruiu 93%, agora confinada a um punhado de países. E as populações com chances razoáveis de recuperação ocupam uma área ainda menor — menos de 0,5% do seu território histórico.

K. Ullas Karanth é cientista sênior da Wildlife Conservation Society, sediada na cidade de Nova York. Treinado originalmente como engenheiro, mais tarde ele se tornou biólogo conservacionista. Karanth estuda tigres há mais de 30 anos.

O destino desses 40 a 50 conjuntos de tigres, conhecidos como populações-fonte, porque somente eles são grandes o suficiente para manter a reprodução, está em equilíbrio precário. A maioria está isolada e circundada por humanos hostis. Como um paciente sob cuidados intensivos, essas populações-fonte necessitam de monitoramento estreito. Contudo, mesmo após esforços conservacionistas de longa duração, um monitoramento como esse é a exceção e não a regra. Como resultado, os cientistas têm um parco entendimento de como os tigres selvagens estão realmente se saindo. No máximo, os métodos tradicionais para pesquisá-los são suficientes para determinar por onde ainda vagam na Ásia. Mas não conseguem estimar quantos indivíduos ainda existem. Na verdade, há poucas provas sólidas para apoiar muitos dos números disseminados por conservacionistas nos meios de comunicação. Nos últimos anos, meus colegas e eu fizemos várias incursões significativas em relação ao problema de como contar esses felinos evasivos. Ao combinar a tecnologia de armadilha fotográfica, que faz fotos de animais quando passam pela câmera, com um software que identifica indivíduos específicos, com análises estatísticas sofisticadas, que conseguem estimar tamanhos de populações completas a partir de amostras de fotografias dos animais, montamos um quadro muito mais preciso de diversas populações de tigres. O desafio daqui para a frente é fazer com que os órgãos de conservação utilizem esses métodos aperfeiçoados de vigilância a fim de rastrear o destino das populações-fonte em suas áreas. UM SUJEITO ESQUIVO

Determinar quantos tigres existem, e onde, é uma tarefa formidável, porque eles são escassos, reservados, distantes e estão distribuídos por uma imensa área geográfica. Durante décadas, essas características tornaram inúteis as iniciativas feitas por funcionários da Índia, do Nepal, de Bangladesh e da Rússia, na década de 1960, para fazer um recenseamento dos felinos a partir da contagem de seus rastros. Os funcionários acreditavam que, como as digitais dos humanos são únicas, assim seriam suas pegadas. Portanto, achavam que poderiam contar cada um ao contar seus rastros. Mas, na verdade, esses métodos fracassaram porque pode ser difícil diferenciar rastros e eles podem passar sem ser notados. Na Índia, montes de dados não confiáveis gerados através dessa abordagem, com recenseamentos falhos, deram a impressão de que o total estava crescendo. E alimentou uma complacência profunda acerca da conservação, mesmo com

EM RESUMO

O número de tigres selvagens declinou, e a espécie hoje ocupa apenas 7% my åùD D´ïŸ‘D EàyD ‘y¹‘àEŠ`DÎ O destino da espécie se apoia nas 40 ou 50

populações que têm uma chance raĆ¹Eÿy¨ my ày`ùÈyàDcT¹Î ååDå ȹÈù¨Dž ções necessitam de monitoramento `ùŸmDm¹å¹Î Mas vários órgãos de con-

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servação usam métodos ultrapassados para rastrear tigres, gerando contagens enganosas desses felinos yåÕùŸÿ¹åÎ Percepções novas sobre as

pressões que os tigres enfrentam e novas técnicas que estimem melhor quantos eles são e onde vivem são †ù´mD®y´ïDŸå ÈDàD Ÿ®ÈymŸà D yācT¹Î


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ESPIONANDO TIGRES:¸DøθĂ&#x;­¸³ÎDø­DDĂ&#x;­DlÂ&#x17E;§Â&#x161;DÂ&#x2026;¸Î¸Â?Ă&#x;EÂ&#x2030;`D x­ ø­D Â&#x2039;¸Ă&#x;xäÎDÂłDÂłlÂ&#x17E;DjĂ&#x2021;DĂ&#x;DĂ&#x201D;øxÂ&#x2026;¸Î¸Â?Ă&#x;DÂ&#x2026;xDøθ­DĂŽÂ&#x17E;`D­x³ÎxDä criaturas que passam por ela (1Ă&#x160;Ă?'äĂŽÂ&#x17E;Â?Ă&#x;xäĂ&#x2021;¸lx­Â&#x2030;`DĂ&#x;`øĂ&#x;Â&#x17E;¸ä¸ä¸øĂ&#x;x`x¸ä¸ä`¸­Dä`F­xĂ&#x;DälxĂ&#x2021;¸Â&#x17E;äl¸Ă&#x2021;Ă&#x;Â&#x17E;­xÂ&#x17E;Ă&#x;¸lÂ&#x17E;äĂ&#x2021;DĂ&#x;¸jÂ&#x17E;ÂłÂ&#x2039;øxÂł`Â&#x17E;DÂłl¸ a probabilidade de uma detecção subsequente (2).

o aumento dos riscos que os bichos corriam. Mas, enquanto os funcionĂĄrios estavam ocupados com sua contagem desorientada de pegadas, o rĂĄpido progresso cientĂ­fico nos campos da ecologia, da fotografia, da programação e da estatĂ­stica, dava origem a novos mĂŠtodos, capazes de fazer cĂĄlculos de forma precisa. Como aluno de graduação da Universidade da FlĂłrida nos anos 1980, aprendi essas abordagens inovadoras. Estava determinado a penetrar no mundo secreto dos tigres para que pudesse aprender sobre seu comportamento e compreender melhor como estavam se saindo no mundo selvagem, em especial os do parque Nacional Nagarahole, uma reserva de Malenad, onde os felinos haviam encenado uma volta apĂłs os mandatos de conservação de Gandhi. Em 1990, tive a oportunidade, trabalhando com a Wildlife Conservation Society, de fazer o primeiro estudo de radiotelemetria de tigres na Ă?ndia. Ao manter tabulaçþes prĂłximas de poucos indivĂ­duos, seria capaz de coletar conhecimentos sobre o seu comportamento, colaborando para sua contagem e para sua conservação. Lembro-me da manhĂŁ de 29 de janeiro, quando me sentei em uma ĂĄrvore Randia, com uma pistola de dardos, Ă espera de um tigre de 220 kg que outros membros da equipe estavam perseguindo ao meu encontro, usando um funil de tecido. De meu poleiro, avistei uma centelha dourada na densa vegetação. O animal estava vindo calmamente em minha direção. Quando seus ombros, e entĂŁo seus flancos, entraram na minha mira, apertei o gatilho. O dardo com rabo vermelho voou pelo ar e ferrou sua coxa, causando um leve rosnado. Logo depois o encontramos deitado, sedado, sob a sombra de uma ĂĄrvore, e colocamos uma coleira especial que continha um transmissor do tamanho de um punho, que enviava sinais de rĂĄdio que eu poderia captar com o uso de uma antena de mĂŁo, permitindo que eu o localizasse a qualquer hora, Poucas horas depois o bicho â&#x20AC;&#x201D; entĂŁo etiquetado como T-04 â&#x20AC;&#x201D; saiu e se juntou a outros trĂŞs tigres nos quais eu havia colocado coleiras antes, na reserva de 645 km2. Nos seis anos seguintes, a radiotelemetria revelou as nuances do seu comportamento, permitindo que eu passasse menos tempo buscando de forma cega por eles e mais tempo os observando. Mais importante, essa abordagem expĂ´s por onde os felinos andavam. Os que monitorei em Nagarahole adotavam uma ĂĄrea de 18 km2, no caso das fĂŞmeas adultas, e de 50 km2, no caso do macho adulto. Tigres sĂŁo territoriais, e os adultos se mantĂŞm longe uns dos outros, a menos que seja ĂŠpoca de acasalamento. Essas ĂĄreas de tamanho pequeno sugeriam que a densidade da população des-

ses felinos em parques protegidos, tais como Nagarahole, poderia ser maior do que se acreditava antes. O trabalho com telemetria tambĂŠm mostrou, com mais detalhes do que nunca, o que os tigres de Malenad comem, ao me guiar atĂŠ as carcaças malcheirosas de caças que mataram. Junto com as fezes ainda mais fedorentas que coletei, esses dados mostraram que normalmente eles matam uma presa grande por semana, e consomem dois terços dela em trĂŞs a quatro dias, antes de ir a outro local. No final, os achados da dieta deixavam implĂ­cito que a redução da caça selvagem feita por caçadores humanos era um fator determinante que levou ao declĂ­nio histĂłrico da população, e sugeria ideias de como recuperar melhor a espĂŠcie. Em 1993, jĂĄ havia compreendido como fazer uma estimativa acerca dos nĂşmeros relativos Ă presa principal dos tigres â&#x20AC;&#x201C; veados, bovinos e porcos selvagens â&#x20AC;&#x201C; numa dada ĂĄrea. Comecei com um mĂŠtodo de amostragem, criado por biĂłlogos americanos, que envolve dois pesquisadores andando de modo furtivo por transeçþes â&#x20AC;&#x201D; trilhas retas, estreitas, de 3,2 km de comprimento, que fiz pela floresta. Os pesquisadores contam todas as presas que veem durante a caminhada e medem a distância de um determinado animal a partir de linha de transeção com um telĂŞmetro. A partir dessa contagem e das mediçþes de distância, ĂŠ possĂ­vel estimar o nĂşmero total de presas, dando conta atĂŠ mesmo de animais que passaram despercebidos durante a contagem. Analisando os resultados, os primeiros dados desse tipo sobre a Ă sia, fiquei surpreso com a abundância de presas nas reservas de Malenad. Essas florestas agora abrigam de 16 a 68 ungulados selvagens ( grupo que inclui veados, porcos e vacas) por km2, densidades maiores do que aquelas das savanas mais ricas da Ă frica oriental. Trata-se de boa notĂ­cia: as reservas da Ă?ndia, embora pequenas quando comparadas com os parques da AmĂŠrica do Norte ou Ă frica, ainda podiam manter um monte de felinos grandes. A partir de estimativas como essa sobre disponibilidade de presas, os biĂłlogos poderiam começar a adivinhar quantos tigres em potencial qualquer floresta na Ă sia podia manter. Mas, em meados da dĂŠcada de 1990, as reservas passaram por pressĂŁo intensa de criminosos organizados que abasteciam a florescente demanda por partes do corpo do animal, vinda de consumidores novos-ricos chineses. Os conservacionistas precisavam avaliar o impacto, por meio da contagem precisa de populaçþeschave. Quantos tigres permaneciam de verdade? Quantos eram perdidos ou obtidos a cada ano? Os nĂşmeros flutuavam naturalmente? A densidade variava em cada regiĂŁo?

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PRONTOS PARA O RETRATO

Para responder essas perguntas, tinha a esperança de identificar e contar tigres de um modo que era novo na época, usando fotografias tiradas por armadilhas fotográficas colocadas ao longo das trilhas. As armadilhas eram acionadas pelos felinos (e por outros animais) que passavam por elas. Eu identificaria cada indivíduo com base no padrão único de listras de seus flancos. As armadilhas permitiram que eu inspecionasse muito mais animais do que o conseguido pela radiotelemetria. Ainda assim, percebi que fotografariam apenas um subconjunto da população que eu estava estudando. A fim de corrigir essa deficiência, conhecida como detecção imperfeita, precisava ser capaz de estimar o tamanho da população total, ao extrapolar os números a partir dos animais que conseguisse fotografar. Minha busca pelo método estatístico adequado para essa situação me levou a James D. Nichols, do Centro de Pesquisa de Vida Selvagem de Patuxent, do Instituto de Pesquisa Geológica dos EUA. Nichols é especialista em modelos de captura-recaptura, que se baseia em números de indivíduos identificáveis pegos em pesquisas repetidas, a fim de lidar com o problema da detecção imperfeita. Imagine um vidro com bolas de gude de tamanho igual. Pegamos algumas, as etiquetamos, daí as colocamos de volta no vidro. Daí pegamos outro punhado. Algumas estão etiquetadas; outras, não. A partir da frequência de recaptura dos indivíduos etiquetados, os modelos conseguem estimar a probabilidade média de detectar qualquer indivíduo e então o total do tamanho da população. Precisei afinar esse modelo genérico a fim de resolver os problemas particulares apresentados pela biologia e pela logística de campo dos tigres. Ao passo que uma bolinha de gude tem a mesma probabilidade que qualquer outra de ser pega, o mesmo não acontece com esses animais. Como têm territórios diferentes e trilhas preferidas, as câmeras diferem em sua oportunidade de capturar cada indivíduo. O deslocamento pode variar em relação à estação, à idade e ao sexo dos animais, afetando dessa maneira as taxas de captura. Alguns podem se assustar com o flash da câmera e evitar a armadilha na vez seguinte. E, ao contrário de bolinhas de gude em um vidro, as populações de tigres passam por nascimentos, mortes e movimentos de indivíduos para dentro e para fora da área. Precisei fazer amostras repetidas da população, mas fazer isso em um curto período de 30 a 45 dias, para garantir que os números não variassem muito. Infelizmente, muitas pesquisas caras ainda ignoram essa precaução e produzem números inflados como resultado. Meus estudos com as armadilhas de câmera demonstraram que a densidade das populações poderia variar de 0,5 a 15 indivíduos por km2. Por que, me perguntava, esse número variava tanto entre os hábitats? Em 1967, o biólogo George Schaller depreendeu, a partir de suas observações relacionadas aos felinos do Parque Nacional Kanha, na Índia, que anualmente um tigre mata 10% de todas as presas animais disponíveis em seu território. Se, como indicavam meus primeiros estudos com telemetria, um tigre mata aproximadamente 50 animais por ano, então ele precisa de cerca de 500 ungulados em seu território a fim de produzir presas suficientes para que consuma. Especulei que a densidade de presas poderia explicar as enormes variações na densidade. A fim de testar essa ideia, entre 1994 e 2003 me aventurei além de Malenad para estimar a densidade de presas e tigres em reservas

por toda a Índia, com diversos tipos de hábitat, de manguezais a florestas perenes. Os resultados, publicados em 2004, confirmaram a proporção prevista de um felino para 500 presas animais. Também deram apoio a meu palpite de que a sobrecaça de presas por caçadores locais, não a caça furtiva de felinos para mercados internacionais, era o principal fator por trás do colapso histórico da população nos últimos 200 anos. Determinar a causa principal do declínio era fundamental, porque sugeria que a chave para a conservação estava em evitar que aldeões também caçassem suas presas preferidas recorrendo a um patrulhamento local eficaz, em oposição a prender comerciantes de tigres em locais longínquos. Em cima dos dados relativos à densidade, ampliei o monitoramento anual das populações de Nagarahole para outras reservas importantes em Malenad em 2004. Quando as pesquisas com armadilhas de câmera são repetidas ano após ano, capturaram aumentos ou reduções de população, assim como números de indivíduos perdidos (por morte ou dispersão) ou ganhos (por nascimento ou imigração). Tal compreensão abrangente e em tempo real oferece o único meio de obter uma auditoria rigorosa dos sucessos ou fracassos das tentativas de proteger e recuperar populações. A tarefa de comparar manualmente cada nova fotografia com milhares de outras anteriores para identificar indivíduos foi entediante e vagarosa. Mas um programa de computador de correspondência de padrão, chamado ExtractCompare, desenvolvido pelo matemático Lex Hiby, da Conservation Research, na Inglaterra, permitiu que eu automatizasse e desse velocidade ao processo de identificação a partir de 2000. Vinte e cinco anos de armadilhas fotográficas em Malenad criaram um dos maiores bancos de dados sistemáticos de fotografias de tigres selvagens, com 8.843 imagens de 888 indivíduos no registro. A cada estação, documento cerca de 250 indivíduos concentrados em reservas que, juntas, abrangem aproximadamente 4 mil km2. Alguns deles aparecem ano após ano nas pesquisas, ao passo que a maioria é detectada somente em uma ou duas esta-

O total de tigres selvagens, se é que conseguiremos chegar a um número preciso, pode não ter importância.

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ções, indicando altas taxas de rotatividade na população. A população de 400 a 450 tigres na área de Malenad provavelmente é a maior do mundo agora. Minhas observações sugerem que há cinco vezes mais animais aqui hoje do que havia há 50 anos — um tributo às iniciativas de conservacionistas e governos locais. Os resultados desses estudos de longo prazo demonstram, pela primeira vez, como as populações saudáveis de tigre funcionam no mundo selvagem. Populações bem protegidas, como a de Nagarahole, não são estáticas. Sua densidade flutua naturalmente, durante longos períodos, de uma quantidade reduzida de 7 indivíduos a uma alta, de 15 indivíduos, por 100 km2. Mesmo uma população com tão alta densidade perde uma média de 20% de seus membros por ano. Violência natural — morte de filhotes pelos machos, ferimentos obtidos durante brigas ou caça, seguida por inanição — causa perdas substanciais. A morte por fazendeiros que estão defendendo seus rebanhos e por caçadores que fornecem partes de tigres ao mercado negro — atividades que ocorrem mesmo em reservas protegidas —


também contribui para as taxas de mortalidade. Mas, como a presa é abundante nessas reservas, o número de nascimentos mais do que compensa as perdas. Os animais excedentes tentam se dispersar e se estabelecer em novas áreas. Esses achados significam que, mais do que nos inquietarmos acerca da morte de indivíduos, como os conservacionistas com frequência fazem, nosso objetivo deveria ser nos concentrar na população como um todo. Em vez de usar nossos recursos limitados a fim de tentar eliminar todas as ameaças que os tigres enfrentam em todos os locais em suas áreas de moradia, nossas iniciativas deveriam se focar no sustento das populações-fonte com maior potencial de se recuperar e se expandir. VISTA DA PAISAGEM

Durante os anos 1990 e início dos 2000, me concentrei para compreender como as populações-fonte de tigre funcionam e são afetadas por pressões humanas. No entanto, essas populações relativamente seguras estão elas mesmas integradas a outros cenários que são menos favoráveis. O que está acontecendo com os que não vivem nas reservas que abrigam as populações-fonte, mas nas “redondezas dissipadoras”, chamadas assim por absorverem o excedente produzido pelas populações-fonte em procriação? Minhas armadilhas em Malenad revelaram dispersões de longo alcance de indivíduos que se tornaram adultos há pouco tempo: o tigre macho BDT-130 migrou mais de 180 km em 2008; outro macho, BPT-241, mudou-se mais de 280 km em 2011. Muitos outros viajaram entre reservas adjacentes. Esses dados sugerem que paisagens dissipadoras permitem que animais de diferentes populações-fonte se acasalem, o que ajuda a manter níveis saudáveis de diversidade genética, Portanto, um aspecto importante de manter as populações-fonte é preservar a conectividade entre os hábitats, através de áreas dissipadoras, para permitir que os tigres dispersem. A fim de obter uma visão mais completa de onde os tigres vivem, decidi expandir a análise para monitorar territórios além de 4 mil km2. Mas as pesquisas com armadilhas fotográficas, que funcionavam bem em áreas menores, eram impraticáveis e caras para serem usadas em regiões tão amplas. Pesquisas de tigre nessa escala precisam ser feitas com métodos que envolvem a busca por sinais menos diretos, que são encontrados com mais facilidade do que os próprios animais, como dados sobre rastros e fezes, que podem estabelecer onde os felinos estão presentes, mas não quantos deles há. Em 2006, iniciei uma pesquisa de ocupação de hábitat para encontrar de sinais de tigres em todo o território de Malenad, de 38.350 km2. Os resultados mostraram que eles habitavam cerca de 14.076 km2, ou 66%, dos 21.167 km2 de hábitat adequados para a espécie, o que significa que as populações têm espaço suficiente para se expandir. Além disso, minhas descobertas revelaram que essas áreas com as maiores densidades de animais também tinham maior número de presas e níveis restritos de acesso humano, reforçando a noção de que um ponto essencial para salvar os felinos é assegurar que caçadores humanos não concorram com eles pelos animais que podem ser seu alimento. Em uma colaboração em andamento entre o Programa da Índia da Wildlife Conservation Society e o Instituto Indiano de Estatísticas, meus colegas e eu estamos explorando como a medição sobre a abundância de tigres nas reservas, usando métodos intensivos e caros como armadilhas fotográficas, pode ser integrada a dados extensivos e baratos sobre trilhas e fezes de territórios mais vastos, a fim de produzir estimativas melhores

da quantidade de animais em regiões e países maiores. Temos esperança de que o trabalho forneça novas percepções sobre como melhorar a sobrevivências dos felinos. ESPECULAÇÃO PERIGOSA

A captura e recaptura fotográfica e a modelagem de ocupação em larga escala agora são usadas para estimar o número e a variedade de tigres em diversos países na Ásia. No entanto, de modo geral, apesar de a ciência para a análise da população desses felinos ter progredido com rapidez, sua adoção por organismos de conservação governamentais ou não governamentais não progrediu da mesma forma, ou por causa da falta de compreensão ou familiaridade com os novos métodos, ou porque os velhos métodos jogam uma luz mais lisonjeira sobre suas iniciativas Um exemplo recente ilustra quão traiçoeira é a dependência de ferramentas ultrapassadas. Em abril, a WWF e o Fórum Global sobre Tigres anunciaram, com grande fanfarra, que a população de tigres selvagens do planeta estava finalmente crescendo, totalizando 3.890 indivíduos. O objetivo desses grupos é chegar a 6 mil até 2022. Mas seu cálculo, baseado em estimativas oficiais, se apoiou em metodologias imperfeitas, incluindo o uso de extrapolações estatisticamente fracas feitas a partir de fotografias e contagem de fezes. E seu objetivo para o crescimento da população excede em muito o que se esperaria conseguir com base nos estudos feitos com a utilização das técnicas rigorosas descritas aqui. À parte o aumento visto em poucas reservas na Índia e em partes da Tailândia, não há dados convincentes mostrando que as populações estejam se recuperando no resto do sudoeste asiático ou na Rússia. Na verdade, países como Camboja, Vietnã e China perderam suas populações viáveis nos últimos anos, perdas mascaradas pelos números globais. Números especulativos relacionados a países e regiões solapam as tentativas de salvar tigres ao distrair os conservacionistas e o público do que deveria ser nossa principal prioridade: proteger e fazer crescer as populações-fonte. Elas são as que precisamos monitorar vigilantemente, por meio da melhor ciência disponível para rastrear seus números. Apenas com contagens confiáveis podemos definir objetivos realistas acerca do crescimento futuro, desenvolver estratégias adequadas a fim de atingir esses objetivos e medir o impacto de nossos esforços de conservação. A história mostra que o progresso científico pode ser atrasado em décadas ou até mesmo séculos por causa de falta de entendimento, inércia institucional e considerações políticas. Mas, quando o mundo entra na sexta extinção em massa de espécies selvagens, simplesmente não podemos nos dar ao luxo de divorciar práticas de conservação da ciência sólida, se pretendemos ter qualquer esperança de salvar um ícone da vida selvagem como o imponente tigre.

PARA CONHECER MAIS

Tigers and Their Prey: Predicting Carnivore Densities from Prey Abundance. !Î 7¨¨Då !DàD´ï› et al. em Proceedings of the National Academy of Sciences USA, <¹¨Î ÀĈÀj %ú®yà¹Î ÀŽj ÈE‘å Ž~‹ŽŽ~‹~è ê my DUàŸ¨ my ÷ĈĈŽÎ An Examination of Index-Calibration Experiments: Counting Tigers at Macroecological ScalesÎ à¦ù´ $Î ¹ÈD¨DåĀD®Ă et al. em Methods in Ecology and Evolutionj <¹¨Î êj %ú®yà¹Î µj ÈE‘å ÀĈ‹‹ÀĈêêè åyïy®U๠my ÷ĈÀ‹Î D E N OSSOS A RQU I VOS

The Ivory Trail. 3D®ùy¨ !Î =Dååyàj Ÿ¨¨ ¨DৠD´m Dï›Ă "DùàŸyè ù¨›¹ my ÷ĈĈµÎ

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FILAMENTOS DE GALÁXIASÔøx‹øx­Çx§¸xäÇDc¸ßxþx§D­¸ä `¸³î¸ß³¸älxø­DxäîßøîøßD`¸³šx`žlD`¸­¸"D³žD¦xDjÔøx`¸³îy­ ³¸ääD<žD"E`îxDjD§y­lx¿ćć­ž§¸øîßDäßD³lxäD§EĀžDäÍ

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A ST R O N O M I A

Nosso lugar no Cosmos

VOCÊ ESTÁ AQUI

Descobrimos que a Via Láctea faz parte de um imenso superaglomerado de galáxias que forma uma das maiores estruturas conhecidas do Universo. Esse achado é apenas o começo de um novo esforço para mapear o Cosmos. Noam I. Libeskind e R. Brent Tully

EM RESUMO

Da mesma forma que estrelas se agrupam em aglomerados estelares e galáxias, as próprias galáxias se agrupam formando aglomerados, e aglomerados galácticos se juntam em superaglomerados. Esses superaglomerados galácticos são os blocos de `¹´åïàùcT¹ my ‘àD´myå Š¨D®y´ï¹åjچ¹¨›DåÛ y ÿDƟ¹å Õùy †¹à®D® Då ®DŸ¹àyå yåïàùïùàDå ®y´åùàEÿyŸå m¹ 7´Ÿÿyàå¹Î åïùm¹å ày`y´ïyå m¹ ®¹ÿŸ®y´ï¹ my ®Ÿ¨›Dž àyå my ‘D¨EāŸDå ÈàºāŸ®Då àyÿy¨DàD® Õùy ¹ åùÈyà

aglomerado que contém a Via Láctea é muito maior Õùy åy Èy´åDÿDÎ ååy åùÈyàD‘¨¹®yàDm¹ my mŸ®y´ž åÇyå ‘Ÿ‘D´ïyå`Dåj ày`z®žmyå`¹Uyàï¹j †¹Ÿ UDïŸĆDm¹ `¹®¹ Ú"D´ŸD§yDÛÎ 7® ®DÈyD®y´ï¹ ®DŸå myïD¨›Dm¹ mD "D´ŸD§yD y m¹å åùÈyàD‘¨¹®yàDm¹å mDå ÿŸĆŸ´›D´ž cDå ȹmy àyÿy¨Dà ´¹ÿ¹å myïD¨›yå å¹Uày D †¹à®DcT¹ my ‘D¨EāŸDå y D¦ùmDà ¹å ÈyåÕùŸåDm¹àyå D myåÿy´mDà os mistérios cosmológicos da matéria escura e da energia escura.

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%¹D®Î"ŸUy姟´mé cosmólogo do Instituto Leibniz de Astrofísica, em Potsdam, Alemanha. Usando supercomputadores, ele modela a evolução do Universo e a formação de galáxias, com foco na Via Láctea, Grupo Local e pequenas galáxias anãs que nos rode

R. Brent Tully é astrônomo da Universidade do Havaí, que, há 40 anos, vem medindo as distâncias de galáxias e mapeando sua distribuição e movimentos no espaço. O Atlas de Galáxias Próximas, que publicou em coautoria com J. Richard Fisher, em 1987, ainda é o mais completo atlas impresso da estrutura da nossa vizinhança cósmica. Tully orgulha-se em achar o caminho, sem usar o GPS.

I

MAGINE VISITAR UMA GALÁXIA DISTANTE E ENVIAR UM CARTÃO-POSTAL PARA SEUS PARENTES EM CASA. O endereço começa com a rua, o número da casa, sua cidade, em algum país na Terra, o terceiro planeta do nosso Sol. Daí, o endereço pode trazer a localização do Sol no Braço de Órion, uma parte do braço espiral na “periferia” da Via Láctea, e a localização da Via Láctea no Grupo Local — uma concentração de mais de 50 galáxias próximas abrangendo cerca de sete milhões de anos-luz do espaço. O Grupo Local, por sua vez se encontra nas extremidades do Aglomerado de Virgem, um aglomerado distante 50 milhões de anos-luz, com mais de mil galáxias, que por sua vez, forma uma pequena parte do Superaglomerado Local — um conjunto de centenas de grupos de galáxias que se esparramam por mais de 100 milhões de anos-luz. Acredita-se que esses superaglomerados sejam os maiores componentes das estruturas de grande escala do Universo, formando imensos filamentos e “folhas”de galáxias que circundam regiões vazias, onde praticamente não existe nenhuma galáxia.

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SONDANDO OS MISTÉRIOS DOS FLUXOS GALÁCTICOS

A equipe que descobriu a Laniakea não a procurava. O achado ocorreu a partir da busca por respostas a questões fundamentais que ainda persistem sobre a natureza do Universo. Há quase um século, os cientistas sabem que o Cosmos está se expandindo, e por isso as galáxias se afastam umas das outras como pontos na superfície de um balão de gás sendo inflado. Mas nas últimas décadas verificou-se que a maioria das galáxias não se afasta tão rápido quanto deveria, se a expansão fosse a única força agindo sobre elas. Outra força, mais local, também está agindo — a atração gravitacional de outra grande concentração de matéria mais próxima, que pode compensar o afastamento das galáxias na expansão do Cosmos. A diferença entre o movimento de uma galáxia devido à expansão cósmica e o movimento de seu ambiente local chama-se velocidade peculiar (VP). Se considerarmos todas as estrelas de todas as galáxias existentes, e se somarmos todo o gás e a matéria comum que conhecemos, ainda assim fracassamos o equivalente a uma ordem de magnitude em explicar as fontes gravitacionais que geram as VPs que observamos. Nós astrônomos, em nossa ignorância, chamamos o material que está faltando de “matéria escura”. Presumimos que a matéria escura seja formada por partículas que interagem quase exclusivamente com o resto do Universo por meio da gravidade e não por forças como o eletromagnetismo, e que a matéria escura seja a responsável pela força gravitacional “que está faltando”, necessária para explicar as VPs observadas. Os cientistas acreditam que as galáxias se encontram dentro de profundos reservatórios de matéria escura — sendo a matéria escura o tecido invisível do qual as galáxias coalescem. O grupo de Tully e outros perceberam que criar mapas de fluxos

PÁGINAS ANTERIORES: CORTESIA DE DANIEL POMARÈDE, CEA SACLAY/IRFU

Até há pouco, o Superaglomerado Local seria o item final de seu endereço cósmico. Acreditava-se que, para além dessa escala, outras coordenadas espaciais se tornariam inúteis, à medida que a estrutura recurvada e tecida por superaglomerados de folhas galácticas e vazios dava lugar a uma região homogênea do Universo sem grandes objetos perceptíveis. Mas, em 2014, um de nós (Tully) liderou uma equipe que descobriu que fazemos parte de uma estrutura tão imensa que essa ideia foi contestada. Verificou-se que o Superaglomerado Local é parte de um superaglomerado muito maior, um conjunto de 100 mil grandes galáxias espalhadas por 400 milhões de anos-luz. Esse superaglomerado gigantesco foi chamado Laniakea — palavra havaiana que significa “céu incomensurável” — em homenagem aos primeiros polinésios que navegavam pelo Pacífico, orientando-se pelas estrelas. A Via Láctea está numa área remota do interior de Laniakea, muito distante do seu centro da Laniakea. Laniakea é mais que só um novo item de nosso endereço cósmico. Estudando a arquitetura e a dinâmica dessa imensa estrutura, podemos aprender mais sobre o passado e o futuro do Universo. Mapear as galáxias que a integram e estudar seu comportamento pode ajudar a entender como as galáxias se formaram e evoluíram, e explicar melhor a natureza da matéria escura, a substância invisível que os astrônomos acreditam formar cerca de 80% da matéria do Universo. Laniakea também poderia ajudar a desmistificar a energia escura, uma força poderosa descoberta só em 1998, que de alguma forma é responsável pela expansão acelerada do Universo e, por isso, modela o destino final do Cosmos. E o superaglomerado, na verdade, talvez não seja a última linha de nosso endereço cósmico. Ele pode ser parte de uma estrutura ainda maior a ser descoberta.


CORTESIA DA NASA, ESA E DO HUBBLE HERITAGE TEAM STSCI/AURA

AGLOMERADOS GALÁCTICOS`¸­¸¸ §¸­xßDl¸lx ¸­DäT¸¸äU§¸`¸älx`¸³äîßøcT¸lDä­Dž¸ßxäxäîßøîøßDäl¸ 7³žþxßä¸Í"¸`D§žąDl¸D­Džälxðćć­ž§šÆxälxD³¸ä§øąx`¸³îx³l¸`xß`Dlx­ž§ßD³lxäD§EĀžDäj¸D§¸­xßDl¸lx ¸­D …DąÇDßîxlxø­DxäîßøîøßDDž³lD­Dž¸ß¸3øÇxßD§¸­xßDl¸lx ¸­D§¸`D§žąDl¸D§y­lDä…߸³îxžßDälD"D³žD¦xDÍ

galácticos e de VPs poderia revelar a distribuição oculta da matéria escura, e evidenciar as grandes concentrações da matéria misteriosa responsáveis pelo efeito gravitacional no movimento das galáxias. Se, por exemplo, todos os filamentos de galáxias se movimentarem na direção de um determinado ponto, pode-se supor que as galáxias estão sendo atraídas gravitacionalmente para esse ponto graças à presença de uma região de alta densidade de matéria. Os astrônomos também perceberam que conhecer a densidade e a distribuição de todas as formas de matéria no Universo poderia ajudar a resolver um mistério ainda maior: o fato de que o Cosmos não só está em expansão, mas se expande a uma taxa acelerada. Esse comportamento é tão contraintuitivo quanto uma pedra lançada verticalmente para cima no ar ser continuamente acelerada para cima em vez de cair no solo novamente. O que quer que produza esse fenômeno estranho é chamado de “energia escura” e tem profundas implicações no futuro do Universo. A expansão acelerada sugere que o Cosmos no final sofrerá uma morte fria, com a maioria das galáxias afastando-se umas das outras desenfreadamente com velocidades cada vez maiores, até que uma escuridão total reinará por todo o Universo à medida que cada estrela de cada galáxia for desaparecendo e toda a matéria esfriar até o zero absoluto. Mas para saber como tudo isso acontecerá é preciso não só determinar a verdadeira natureza da energia escura, mas também a quantidade de matéria existente no Universo: para uma dada densidade de matéria suficientemente alta, no futuro distante nosso Universo poderá inverter a expansão e colapsar sobre si mesmo como consequência da autogravidade da massa acumulada. Ou ele poderá, ao contrário, ter uma densidade de matéria estabilizada que poderá levar a uma expansão infinita, mas cada vez mais lenta. Foi o traçado desses fluxos galácticos no mapeamento da densidade cósmica da matéria comum e da escura que acabou finalmente revelando a Laniakea.

A DESCOBERTA DA LANIAKEA

Para mapear os fluxos galácticos é preciso conhecer tanto o movimento de uma galáxia produzido pela expansão cósmica como o movimento produzido pela matéria das vizinhanças. O primeiro passo é medir o redshift da galáxia — o desvio da luz emitida pela galáxia à medida que ela se afasta de nós no Universo em expansão. Um apito ou sirene deslocando-se em nossa direção tem um tom mais agudo do que se estivesse se afastando de nós, porque as ondas sonoras são comprimidas para as frequências mais altas e comprimentos de onda mais curtos. De forma análoga, as ondas luminosas de uma galáxia que se afasta de nós são desviadas para frequências mais baixas e comprimentos de onda mais longos, na direção do vermelho — quanto mais rápido se afastam, mais a luz é desviada para o vermelho. Por isso, o redshift de uma galáxia permite medir sua velocidade total e estimar sua distância. Os astrônomos inferem a componente da velocidade de uma galáxia devida à força gravitacional local, medindo sua distância por outras técnicas além do redshift. Com base em estimativas precisas da taxa de expansão do Universo, uma galáxia que se encontra a 3,25 milhões de anos-luz, por exemplo, deverá ter uma velocidade de cerca de 70 km/s. Se por outro lado o redshift da galáxia indica uma velocidade de 60 km/s, os astrônomos inferem que as concentrações de matéria próximas da galáxia contribuem com uma VP de 10 km/s. As técnicas usadas para obter medidas de distância independentes do redshift baseiam-se principalmente no fato de que a intensidade da luz de uma fonte diminui com o inverso do quadrado de sua distância à fonte. Ou seja, se você observar dois faróis idênticos, mas um deles parece ter um brilho 25% mais intenso, então você pode concluir que o mais fraco está duas vezes mais longe. Em astronomia, esses faróis idênticos chamam-se vela-padrão — objetos astrofísicos que brilham sempre com a mesma intensidade, independentemente de sua localização no Universo. Os exemplos incluem certos tipos de estrelas que explodem ou pulsam — ou até

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V O C Ê E S TÁ A Q U I

Panorama cósmico Embora contenham centenas de bilhões de estrelas, as galáxias não são as maiores estruturas do Universo. Atraídas pela gravidade, centenas de galáxias podem se agrupar formando aglomerados de galáxias. A gravidade também pode agrupar aglomerados de galáxias formando superaglomerados com centenas de milhares de galáxias. Nessa hierarquia, o endereço cósmico de nosso Sistema Solar tem sido tradicionalmente: a galáxia da Via Láctea, ¸ ßøǸ "¸`D§j ¸ §¸­xßDl¸ lx <žßx­ x ‰³D§­x³îx ¸ 3øÇxßD§¸­xßDl¸ "¸`D§Í îøD§­x³îxj ³¸ x³îD³î¸j ³¸þDä descobertas estão revelando que nosso Superaglomerado Local faz parte de outro superaglomerado 100 vezes ­Dž¸ßj `šD­Dl¸ "D³žD¦xDj Ôøx x­ šDþDžD³¸ 䞐³ž‰`D Ù`yø ž³`¸­x³äøßEþx§ÚÍ

FONTES: “PLANES OF SATELLITE GALAXIES AND THE COSMIC WEB”, POR NOAM I. LIBESKIND ET AL., EM MONTHLY NOTICES OF THE ROYAL ASTRONOMICAL SOCIETY, VOL. 452, Nº 1; 1º DE SETEMBRO DE 2015 (placa da inserção); DANIEL POMARÈDE, HÉLÈNE M. COURTOIS, YEHUDA HOFFMAN E BRENT TULLY

MAPEANDO O SUPERAGLOMERADO DE LA A

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ACOMPANHANDO O FLUXO āD®Ÿ´Dà¹åmyïD¨›yå®DŸååùïŸåmD"D´ŸD§yDȹmy¨yÿDàD´¹ÿ¹å insights sobre a distribuição de ®DïzàŸDyå`ùàDy¹Èà¹`yåå¹myyÿ¹¨ùcT¹‘D¨E`ïŸ`DήD‘Ÿ´yù®D†DïŸDïàŸmŸ®y´åŸ¹´D¨mD"D´ŸD§yD `¹´ïy´m¹jȹàyāy®È¨¹jD<ŸD"E`ïyDyåyùàyåÈy`ïŸÿ¹àùȹ"¹`D¨my‘D¨EāŸDå(detalhes abaixo). As åyïD埴mŸ`D®¹å®¹ÿŸ®y´ï¹åmDå‘D¨EāŸDåÕùyŒùy®`¹®¹DE‘ùD´DmŸàycT¹myEàyDå¹´myD ®DïzàŸDzmy´åDyD‘àDÿŸmDmyŸ´ïy´åD(representado por cores quentes), e afastando-se de regiões de baixa densidade (cores frias).'åŒùā¹å`¹¨yïŸÿ¹åmy‘D¨EāŸDåàyÿy¨D®`¹´`y´ïàDcÇyå`ºå®Ÿ`Dåmy ®DïzàŸDÊåy¦Dy¨D`¹®ù®¹ùyå`ùàDËÎ å®ymŸmDåmyŒùā¹å†yŸïDåȹà"ŸUy姟´m®¹åïàDàD®Õùy¹ àùȹ"¹`D¨yåïEmyå`y´m¹D¹¨¹´‘¹myù®‘àD´myŠ¨D®y´ï¹`¹®‹Ĉ®Ÿ¨›ÇyåmyD´¹åž¨ùĆmy matéria escura na direção do Aglomerado de Virgem (amarelo), uma concentração de mais de mil ‘D¨EāŸDåyåÈày®ŸmDå´ù®ÿ¹¨ù®ymyÀñ®Ÿ¨›ÇyåmyD´¹åž¨ùĆÎ `àymŸïDžåyÕùyyååy动D®y´ï¹å myåy®Èy´›D®ù®ÈDÈy¨Ÿ®È¹àïD´ïy´D†¹à®DcT¹yyÿ¹¨ùcT¹mDå‘D¨EāŸDåÎ

Ursa Maior

Aglomerado de Virgo

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LANIAKEA


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Ilustração por Bryan Christie

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galáxias massivas como foi proposto inicialmente por Tully e o astrônomo J. Richard Fisher, em 1977. A relação Tully-Fischer explora o fato de que galáxias massivas são mais luminosas e giram mais rápido que galáxias pequenas. Por conter mais estrelas, precisam girar mais rápido para manter a estabilidade em seus campos gravitacionais mais intensos. Medindo a taxa de rotação da galáxia, obtém-se sua luminosidade intrínseca. E comparando essa medida com sua luminosidade aparente é possível calcular sua distância. Cada vela padrão responde melhor em faixas de distâncias diferentes. Estrelas pulsantes chamadas variáveis Cefeidas só são bem observadas se as galáxias estiverem próximas da Via Láctea e, portanto, são inadequadas para medir distâncias de larga escala. A relação Tully-Fisher pode ser aplicada a várias galáxias espirais, mas as incertezas nas estimativas da medida da distância são de até 20%. Estrelas em explosão, chamadas supernovas tipo Ia, produzem medidas com metade dessa incerteza e brilham por vastas extensões cósmicas, mas são raras, ocorrendo só uma vez por século numa galáxia relativamente grande. Se for possível medir VPs de uma grande amostra de galáxias do Universo, os astrônomos poderão então mapear os fluxos galácticos nas maiores escalas possíveis. Nessas escalas imensas, o fluxo de galáxias pode ser comparado a rios serpenteando no que chamamos de divisores de águas cósmicas, com movimentos definidos pelas forças gravitacionais das estruturas vizinhas e não pela topografia da região. Nesses mapas “cosmográficos”, as galáxias fluem em correntezas, giram em redemoinhos e se acumulam em reservatórios para revelar indiretamente a estrutura, a dinâmica, as origens e o futuro das maiores concentrações de matéria no Universo (ver quadro nas duas págs. anteriores). O mapeamento na escala necessária para responder às nossas questões sobre a matéria escura e a energia escura requer a catalogação dos melhores dados disponíveis de um grande número de programas observacionais. Em 2008, Tully, Hélène M. Courtois e seus colegas publicaram o catálogo Cosmicflows, que compara vários conjuntos de dados para detalhar a dinâmica de 1.800 galáxias compreendidas num volume de 130 milhões de anos-luz da Via Láctea. A equipe ampliou seus esforços em 2013 com o catálogo Cosmicflows-2, com o mapeamento dos movimentos de cerca de oito mil galáxias num volume de cerca de 650 milhões de anos-luz. Um membro da equipe, Yehuda Hofman, desenvolveu métodos para deduzir, com precisão, a distribuição de matéria escura a partir de VPs catalogadas no Cosmicflows. À medida que o catálogo aumentava, nos surpreendíamos ao descobrir um padrão inesperado escondido no volume de dados: os contornos de uma nova estrutura cósmica ainda não observada. Os aglomerados de galáxias numa extensão de mais de 400 milhões de anos-luz moviam-se todos juntos dentro de uma “bacia de atração” local, semelhante à água escorrendo para o ponto mais baixo do relevo de uma paisagem. Não fosse pela incessante expansão do Universo, as galáxias finalmente coalesceriam numa estrutura compacta, gravitacionalmente ligada. Todo esse vasto enxame de galáxias forma o superaglomerado de Laniakea. Até agora, os estudos dos movimentos das galáxias da Laniakea mostram que elas se comportam exatamente como pre-

veem os principais modelos de distribuição cósmica de matéria escura — embora não possamos vê-la, podemos prever com precisão razoável onde está acumulado o conteúdo invisível do Universo. Além disso, para melhor ou para pior, a densidade total de matéria visível e escura dentro da Laniakea sugere que, tal como supunham os teóricos da energia escura, o Universo está fadado a uma morte fria devido a uma expansão cada vez mais acelerada. Tais conclusões ainda são provisórias. A tarefa de mapear fluxos galácticos ainda tem um longo caminho a percorrer. Atualmente, foram calculadas as VPs de só 20% das galáxias a até 400

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milhões de anos-luz, e várias medidas de distância com a vela padrão ainda são muito imprecisas. Mesmo assim, o mapa obtido de nossa vizinhança galáctica permite vislumbrar de uma posição elevada as bacias cosmográficas e as dimensões do Universo. NOSSO CONTEXTO COSMOGRÁFICO

Que tal darmos um passeio pelos elementos que fluem velozmente pela nossa casa recém-descoberta, a Laniakea, começando pela parte mais familiar — você. Não importa com qual velocidade você esteja se movendo enquanto lê este artigo, inevitavelmente está girando em torno do Sol junto com o planeta à velocidade de 30 km/s. O Sol gira em torno do centro galáctico a 200 km/s, e todo o Grupo Local, incluindo a Via Láctea, move-se velozmente na direção de uma misteriosa concentração de massa na direção de Centaurus, a mais de 600 km/s. Você provavelmente nunca percebeu que poderia viajar tão rápido lendo o artigo de uma revista — ou fazendo qualquer outra coisa. Se nos afastarmos da Via Láctea, nossa jornada pela vastidão da Laniakea começa com duas galáxias anãs, a Pequena e a Grande Nuvem de Magalhães que se encontram a “meros” 180 mil a 200 mil anos-luz de distância. Você consegue ter uma boa visão das Nuvens de Magalhães se estiver no Hemisfério Sul. A única outra galáxia visível a olho nu é a gigantesca espiral de Andrômeda, embora ela apareça apenas como uma mancha difusa num céu muito escuro. Andrômeda está a uma distância de 2,5 milhões de anos-luz e se desloca em nossa direção a uma VP de cerca de 110 km/s. Em quatro bilhões de anos atingirá a Via Láctea numa colisão frontal e as duas galáxias se tornarão uma só — um elipsoide sem nenhum atrativo de velhas estrelas vermelhas. É pouco provável que nosso Sistema Solar seja afetado por esse choque — a distância entre elas


é tão grande que duas estrelas nunca estarão próximas o bastante para colidir. A Via Láctea, Andrômeda e cerca de 50 outras galáxias formam o Grupo Local, uma região onde a gravidade perdeu a batalha contra a expansão cósmica e está em colapso. Como a própria Via Láctea e suas Nuvens de Magalhães, todas essas grandes galáxias têm seu próprio séquito de galáxias anãs. Logo depois do Grupo Local, dentro de um volume de cerca de 25 milhões de anos-luz, aparecem em nossos mapas três objetos distintos. A maioria das galáxias aqui, incluindo a nossa, se encontra numa inimaginável região chamada “Folha”Local. Por ser uma “folha”, subentende-se que seja muito fina — a maioria de suas galáxias está contida numa faixa de três milhões de anos-luz dentro dessa estrutura, que é o plano equatorial do sistema de coordenadas supergaláctico. Abaixo desse plano, depois de um espaço vazio, encontra-se um filamento de galáxias — o Braço do Leão — e as galáxias das chamadas Nuvens Antlia e Doradus. Acima do plano não existe praticamente nada nas proximidades. Essa região vazia é conhecida como Vácuo Local. Se considerarmos apenas as galáxias dentro da “Folha” Local, a situação parece muito tranquila. Essas galáxias estão se separando à mesma velocidade da expansão cósmica, com pequenas VPs causadas por interações locais. Abaixo da “Folha”Local, as VPs das galáxias das Nuvens Antlia e Doradus e o Braço do Leão também são pequenas; no entanto, elas estão se aproximando da “Folha” Local a uma velocidade mais alta, provavelmente, por causa do Vácuo Local. Os vazios se expandem como balões de gás e a matéria se desloca de regiões muito densas para regiões menos densas, e se acumula em suas bordas. Agora podemos ver que a “Folha”Local é uma parede do Vácuo Local e que esse vácuo está se expandindo e nos empurrando na direção de Antlia, Doradus e Leão. Se nos afastarmos mais, encontramos o Aglomerado de Virgem, que contém galáxias equivalentes a 300 vezes o Grupo Local, confinadas num volume com um diâmetro de 13 milhões de anos-luz. Essas galáxias zunem pelo aglomerado com velocidades típicas de 700 km/s. Todas as galáxias que se encontram do lado de fora do aglomerado a até 25 milhões de anos-luz estão sendo atraídas para dentro, e em dez bilhões de anos serão absorvidas por ele. A extensão total do domínio de Virgem, a região que ele acabará capturando, se estende atualmente por um raio de 35 milhões de anos-luz. Curiosamente, a Via Láctea, distante 50 milhões de anos-luz, se encontra imediatamente fora dessa zona de captura. O GRANDE FLUXO GALÁCTICO

A região mais ampla em torno do Aglomerado de Virgem que se estende até nossa posição é chamada Superaglomerado Local. Há cerca de 30 anos, um grupo de astrônomos, que ficou conhecido pelo apelido de “Sete Samurais”, descobriu que não é só a Via Láctea que se desloca a centenas de quilômetros por segundo na direção de Centaurus, mas todo o Superaglomerado Local. Essa misteriosa massa que obriga todas essas galáxias a permanecerem juntas é chamada Grande Atrator. De certa forma, o Grande Atrator não é assim tão misterioso — a densidade de matéria nessa direção do Cosmos é obviamente muito alta porque contém sete aglomerados comparáveis ao Aglomerado de Virgem dentro de uma esfera com um diâmetro de 100 milhões de anos-luz. Entre esses aglomerados estão Norma, Centaurus e Hydra. De acordo com nossa concepção de superaglomerados como divisor de águas cósmico, que delineia seus contornos com base nos movimentos divergentes de galáxias, a nomenclatura Super

aglomerado Local foi mal empregada, porque ele representa somente uma parte de uma estrutura maior — a Laniakea, que engloba outras grandes estruturas como o filamento Pavo-Indus e o Aglomerado de Ofiúco. Se imaginarmos a Laniakea como uma cidade, o tráfego pesado no sentido centro seria a região do Grande Atrator. Como a maioria dos centros urbanos, é difícil definir exatamente o centro da cidade, mas poderíamos situá-lo aproximadamente em algum ponto entre os aglomerados de Norma e Centaurus. Essa localização coloca a Via Láctea muito além dos seus subúrbios, próxima da fronteira de um superaglomerado adjacente chamado Perseus-Pisces. Essa fronteira está relativamente tão próxima em termos cósmicos, que podemos estudá-la em detalhes para definir a amorfa Laniakea, aproximadamente circular, com uma extensão de cerca de 500 milhões de anos-luz. No total, as bordas da Laniakea englobam uma massa de matéria comum e escura equivalente a cerca de 100 quatrilhões de sóis. Há décadas, os astrônomos fazem hipóteses sobre os contornos do que pode estar além da Laniakea. Logo depois da descoberta do Grande Atrator, surgiu uma estrutura ainda maior na escuridão intergaláctica. Diretamente atrás da região do Grande Atrator, mas três vezes mais longe, há uma monstruosa concentração de aglomerados — a mais densa conhecida no Universo local. Como foi o astrônomo Harlow Shapley que primeiro, nos anos 1930, mostrou evidências dessa imensa estrutura, ela ficou conhecida como o Superaglomerado de Shapley. (Coincidentemente, tal como a “Folha” Local, os aglomerados de Virgem e a faixa principal do Superaglomerado Local, bem como o Grande Atrator e o Superaglomerado de Shapley, estão todos situados no equador supergaláctico. Uma panqueca imensa de superaglomerados é uma boa imagem em grande escala de nosso ambiente local.) Mas então, quem é o responsável pela a VP de 600 km/s de nosso Superaglomerado Local? Provavelmente, o complexo do Grande Atrator. Mas também devemos considerar a força gravitacional do Superaglomerado de Shapley, que está três vezes mais distante, mas com um número quatro vezes maior de aglomerados exuberantes. No entanto, de acordo com o Cosmicflows-2 — o mesmo catálogo que revelou a Laniakea — essa história ainda não está completa. As VPs de oito mil galáxias do catálogo mostram um fluxo coerente na direção dos Superaglomerados de Shapley. Esse fluxo engloba todo o volume do catálogo Cosmicflows-2 — 1,4 bilhão de anos-luz de ponta a ponta. Será que a história acaba aí? Ainda não sabemos. Somente pesquisas ainda mais profundas, mapeando áreas ainda maiores do Universo, poderão revelar a fonte derradeira, e a estrutura final, por trás do fluxo épico de galáxias de nosso universo local.

PARA CONHECER MAIS

0¨D´yå ¹† 3Dïy¨¨Ÿïy D¨DāŸyå D´m ï›y ¹å®Ÿ` =yU. Noam I. Libeskind et al. em Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, vol. 452, nº 1, págs. 1052–1059; 1º de setembro de 2015. 5›y "D´ŸD§yD 3ùÈyà`¨ùåïyà ¹† D¨DāŸyå. R. Brent Tully et al. em Nature, vol. 513, págs. 71–73; 4 de setembro de 2014. ¹å®¹‘àDÈ›Ă ¹† ï›y "¹`D¨ 7´ŸÿyàåyÎ Hélène M. Courtois et al. em Astronomical Journal, vol. 146, nº 3, artigo nº 69; setembro de 2013. D E N OSSOS A RQU I VOS

D¨EāŸDå D´Tå y D ïyŸD my ®DïzàŸD yå`ùàD. Noam I. Libeskind, ed. 143, abril de 2014.

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SAÚDE PÚBLICA

A SEGUNDA

VINDA DO

EB LA Déicits cerebrais e outros problemas atormentam muitos sobreviventes do vírus na Libéria. As suspeitas recaem sobre remanescentes virais ocultos e respostas imunológicas exageradas Seema Yasmin

Ilustração de Edel Rodriguez

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3yyÂŽD?DĂĽÂŽÂ&#x;´jescritora e mĂŠdica, escreveu para a IY_[dj_Ă&#x2019;Y7c[h_YWd da LibĂŠria. A viagem foi patrocinad pelo Centro Pulitzer de Reportagem de Crise.

OSEPHINE KARWAH SAIU DA UNIDADE DE TRATAMENTO DE EBOLA E ACARICIOU A BARRIGA de grĂĄvida. Ela havia entrado cambaleante na tenda branca em MonrĂłvia, na LibĂŠria, duas semanas antes, em agosto de 2014, com os joelhos queimando de dor e ameaçando travar a cada quatro passos. A mĂŁe de Josephine morreu nessa unidade. Seu corpo foi levado em um saco branco que as enfermeiras prepararam com o nome dela cuidadosamente escrito sobre um lado. O pai tambĂŠm morreu de Ebola, assim como uma tia e um tio. Mas Josephine, embora tenha contraĂ­do o vĂ­rus, sobreviveu. Ela e o bebĂŞ tornaram-se sobreviventes, ao contrĂĄrio de 40% dos pacientes da epidemia africana de Ebola entre 2014 e 2016. Josephine decidiu que o bebĂŞ se chamaria Miracle. EntĂŁo os pesadelos começaram. De volta a casa em sua aldeia, Smell No Taste, a uma hora de carro a leste da capital liberiana, Josephine sonhava com os membros da famĂ­lia que perdera para o Ebola e os horrores da unidade de tratamento. Dores de cabeça latejantes interrompiam seus sonhos, e os quadris e joelhos doĂ­am enquanto ela tentava voltar a dormir. Durante o dia ela ajudava a irmĂŁ mais velha a fazer sabĂŁo para vender no mercado. Mas seu olho direito queimava e o olho esquerdo fazia o mundo parecer nublado, como se gotas de condensação tivessem caĂ­do sobre uma lente de câmera. Nas transaçþes com dinheiro, ela saĂ­a com o valor errado, incapaz de lembrar quantos dĂłlares liberianos tinha na bolsa ao sair de casa. Josephine ĂŠ um dos 1.500 sobreviventes de Ebola na LibĂŠria. Como Josephine, muitos sofrem agora de perda de memĂłria, dores nas articulaçþes e nos mĂşsculos e problemas nos olhos. Em fevereiro, ao divulgar numa conferĂŞncia em Boston os resultados do mais longo estudo jĂĄ feito com sobreviventes de Ebola, Mosoka Fallah, epidemiologista da LibĂŠria, relatou que mais da metade dos pacientes que passaram por um ataque agudo tiveram dores musculares e nas articulaçþes. Dois terços enfrentaram diďŹ culdades neurolĂłgicas e 60% sofreram problemas oculares aproximadamente um ano apĂłs a infecção por Ebola. Embora a Organização Mundial da SaĂşde (OMS) tenha declarado o ďŹ m da emergĂŞncia pĂşblica em março passado, as pessoas estĂŁo agora convivendo com o que os mĂŠdicos chamam de sĂ­ndrome pĂłs-Ebola. ApĂłs pequenos surtos do vĂ­rus no Leste e Centro da Ă frica nos Ăşltimos 20 anos, os sobreviventes sofrem com dores nas articulaçþes, mĂşsculos e problemas nos olhos suďŹ cientemente graves a ponto de impedir que muitos deles consigam trabalhar.

Mas esses eram episódios limitados da doença e de pequenos grupos de sobreviventes. A epidemia de Ebola de 2014-2016 no Oeste africano deixou 17 mil pessoas que enfrentam o risco da síndrome pós-Ebola. Como Josephine, elas saíram das unidades de tratamento para um futuro incerto. Só hå uma coisa que os especialistas e pacientes sabem: o Ebola não acabou. FANTASMA DO EBOLA

O consultĂłrio de Fallah ďŹ ca no ďŹ m de um longo corredor no Centro MĂŠdico John F. Kennedy, em MonrĂłvia. Epidemiologista formado na Universidade Harvard que cresceu em uma das maiores favelas da LibĂŠria, ele integrou uma equipe que testava tratamentos e vacinas como parte de resposta inicial ao Ebola. Sua pesquisa sobre os sobreviventes surgiu desse trabalho. Os Institutos de SaĂşde Nacional (NIH, na sigla em inglĂŞs) dos EUA e o MinistĂŠrio da SaĂşde e do Bem-estar Social da LibĂŠria formaram um grupo em 2014 chamado Parceria para a Pesquisa sobre Vacinas contra o Ebola na LibĂŠria (Prevail). Quando os testes de segurança iniciais da vacina foram concluĂ­dos, no entanto, a epidemia na LibĂŠria estava desacelerando. O nĂşmero de pessoas infectadas com Ebola ďŹ cou bem abaixo do previsto. Por isso o primeiro estudo, Prevail I, foi reduzido para testar apenas a segurança da vacina e a resposta imunolĂłgica e nĂŁo a capacidade de a vacina evitar o Ebola. Em vez disso, os cientistas do Prevail realocaram os recursos para os efeitos posteriores do Ebola. Chegavam informes de pacientes do Oeste da Ă frica que haviam sobrevivido Ă doença, mas apresentavam problemas fĂ­sicos e psicolĂłgicos. Fallah foi designado principal pesquisador do estudo na LibĂŠria e mudou seu foco de estudo da resposta ao Ebola para os sobreviventes do Ebola.

EM SĂ?NTESE

yĂ&#x2C6;šÂ&#x;ĂĽ my my`¨DĂ Dmš š Â&#x160;ÂŽ da epidemia de Ebola no Oeste da Ă frica, cerca de 17 mil pessoas podem enfrentar os sintomas da chamada sĂ­ndrome pĂłs-Ebola.

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7ÂŽ yĂĽĂŻĂšmš ´D "Â&#x;UzĂ Â&#x;D mostra que 60% dos sobreviventes tiveram problemas oculares, 53% sofreram de dores musculares e nas articulaçþes e 68% enfrentaram

problemas neurolĂłgicos. 0yüüšDĂĽ ĂĽĂšĂ&#x2C6;šüïDÂŽy´ïy ¨Â&#x;ÿà yĂĽ mš ÿ àÚü sĂŁo com frequĂŞncia evitadas pelas outras e temem que a doença possa afetĂĄ-las novamente


SĂ?NDROME PĂ&#x201C;S-EBOLA

Esconderijos suspeitos Mais da metade das pessoas atingidas pelo Ebola apresentam sintomas graves depois de a doença ter supostamente desaparecido, segundo estudo com mais de mil dos 1.500 sobreviĂžx³Îxäl¸ĂžÂ&#x;Ă&#x;øä `¸³Â&#x2030;Ă&#x;­Dl¸ä ÂłD "Â&#x17E;UyĂ&#x;Â&#x17E;DĂ? ä xÂłÂ&#x2026;xĂ&#x;­Â&#x17E;lDlxä Â&#x17E;Âł`§øx­Ă&#x2021;Ă&#x;¸U§x­Dä ÂłxøĂ&#x;¸§šÂ?Â&#x17E;`¸ä x l¸Ă&#x;xä ­øä`ø§DĂ&#x;xäĂ? $ylÂ&#x17E;`¸ä suspeitam que o vĂ­rus possa estar se escondendo em partes l¸`¸Ă&#x;Ă&#x2021;¸Ă&#x201D;øx ÂłT¸ äT¸ Ă&#x;Â&#x17E;Â?¸Ă&#x;¸äD­x³Îx Ă&#x2021;DĂŽĂ&#x;ø§Â&#x161;DlDä Ă&#x2021;x§Dä `y§ø§Dä do sistema imunolĂłgico, como os olhos. Ou talvez a reação Â&#x17E;­ø³¸§šÂ?Â&#x17E;`D Â&#x17E;ÂłÂ&#x17E;`Â&#x17E;D§ D¸ ĂžÂ&#x;Ă&#x;øä Ă&#x2021;Ă&#x;¸Þ¸Ă&#x201D;øx Â&#x17E;ÂłÂ&#x2039;D­DcĂ&#x2020;xä Ă&#x201D;øx Ă&#x2021;Ă&#x;x¼ødicam os ĂłrgĂŁos. Aqui estĂŁo os sintomas e partes do corpo `¸­ø­x³Îx DĂŽÂ&#x17E;ÂłÂ?Â&#x17E;lDäĂ? ' ¸§Â&#x161;¸ y ø­ Â&#x2026;¸`¸ x­ Ă&#x2021;DĂ&#x;ĂŽÂ&#x17E;`ø§DĂ&#x; Ă&#x2021;¸Ă&#x;Ă&#x201D;øx cerca de 60% dos pacientes relatam problemas na regiĂŁo. 'ÚÿÂ&#x;mšüi Perda total ou parcial mDDĂšmÂ&#x;cTššÚڎDĂĽy´üDcTšmy Ä&#x2020;ڎUÂ&#x;mš´ššÚÿÂ&#x;mšĂ&#x17D; zĂ yUàšišàyĂĽmy`DUycDjĂ&#x2C6;àšU¨yÂŽDĂĽ myŽšÿÂ&#x;ÂŽy´ïšüĂĽyÂŽy¨Â&#x203A;D´ïyĂĽDšümy ÂŽD¨my0Dà§Â&#x;´üš´jĂ&#x2C6;yĂ mDmyÂŽyŽºàÂ&#x;Dj mÂ&#x;üïúàUÂ&#x;šü`šÂ&#x2018;´Â&#x;ĂŻÂ&#x;ÿšüjÂ&#x2020;DmÂ&#x;Â&#x2018;DjD´üÂ&#x;ymDmyj depressĂŁo e distĂşrbios do sono. Suposto esconderijo do vĂ­rus Olhos: Supostos esconderijos do vĂ­rus 5yüï `Ú¨šüi Supostos esconderijos do vĂ­rus $úü`Ú¨šüiDores

Ă ĂŻÂ&#x;`Ú¨DcĂ&#x2021;yĂĽyĂĽĂšDĂĽ`DĂ ĂŻÂ&#x;¨DÂ&#x2018;y´üi Dores Supostos esconderijos do vĂ­rus

235 "%'iCatarata Ă&#x160;ïÚà ÿDcTš´DĂ&#x2C6;DĂ ĂŻyÂ&#x2020;àš´ïD¨ mš`Ă Â&#x;ĂĽĂŻD¨Â&#x;´šyÂŽĂżyÄ&#x2020;mDĂĽ šUĂĽĂŻĂ ĂšcĂ&#x2021;yĂĽÂŽDÂ&#x;ĂĽï Ă&#x2C6;Â&#x;`DĂĽ ´DĂĽĂ&#x2C6;DĂ ĂŻyĂĽÂŽzmÂ&#x;DšÚ ĂŻĂ DĂĽyÂ&#x;Ă DĂ&#x2039;j¨yĂżD´mšKĂżÂ&#x;ĂĽTš yÂŽUDcDmDšÚĂ&#x2C6;yĂ mDmy ĂżÂ&#x;ĂĽTšjmÂ&#x;Â&#x160;`Ú¨mDmymy y嫀 yĂ Â&#x2018;DĂ `šŽĂ&#x2C6;šÚ`D¨ÚÄ&#x2020;y Â&#x203A;D¨šüyÂŽïšà´šmyÂ&#x2020;š´ïyĂĽ ¨ÚŽÂ&#x;´šüDĂĽĂ&#x17D;

Numa tarde de quarta-feira, dois dias antes do Natal, Fallah passou por uma fila de pacientes no Centro MÊdico Kennedy. Ele havia supervisionado a reforma do segundo andar do prÊdio para incluir o espaço e o equipamento necessårios para estudar os sobreviventes do Ebola. Do lado de fora de seu consultório, ao longo do corredor, homens e mulheres sentavam em cadeiras encostadas às paredes, aguardando para serem examinados pela equipe mÊdica. Desde que o estudo dos sobreviventes foi lançado na LibÊria em junho de 2015, mais de mil dos 1.500 sobreviventes confirmados do Ebola no país aceitaram integrå-lo. A saúde deles deverå ser monitorada em checapes semestrais por cinco anos. Cada sobrevivente precisa levar quatro amigos ou parentes a um dos três locais de estudo. São pessoas com quem os pacientes têm contato próximo, mas que não foram infectadas pelo Ebola. Fallah espera a inscrição de 6 mil pessoas consideradas contatos próximos que farão parte do grupo de controle, ajudando os pesquisadores a separar os problemas de saúde decorrentes da síndrome pós-Ebola dos sofridos pela população em geral na LibÊria. Quando Fallah apresentou as primeiras conclusþes do estudo em fevereiro, ele tinha números desanimadores: 60% dos aproximadamente mil sobreviventes do vírus no estudo apresentaram Ilustração de Shizuka Aoki

HUMOR VĂ?TREO: Placas de proteĂ­na y Ă&#x2C6;Dà ï `Ú¨DĂĽÂ&#x152;ÚïÚDÂŽj turvando a visĂŁo.

Ă&#x161;VEA:´Â&#x152;DÂŽDcTšmD `DÂŽDmDÂŽzmÂ&#x;Dj`DÚüD´mš ĂżyĂ ÂŽy¨Â&#x203A;Â&#x;mTš´šš¨Â&#x203A;šjmšàj ĂĽy´üÂ&#x;UÂ&#x;¨Â&#x;mDmyK¨ÚÄ&#x2020;jĂżÂ&#x;ĂĽTš reduzida ou turva e pontos Â&#x152;ÚïÚD´ïyĂĽĂ&#x17D;

25% iyĂĽ`š¨DÂŽy´ïšj à šŽĂ&#x2C6;Â&#x;ÂŽy´ïš my`DÂŽDmDĂĽmy`z¨Ú¨DĂĽj ÂŽĂšmD´cDĂĽ´šĂ&#x2C6;DmĂ Tš myĂ&#x2C6;Â&#x;Â&#x2018;ÂŽy´ïDcTšyڎD EĂ yDÂ&#x;´Â&#x152;DÂŽDmD´šÂŽyÂ&#x;šmD Ă yĂŻÂ&#x;´DjĂ&#x2C6;šüüÂ&#x;Ăży¨Žy´ïy Ă yüÚ¨ïD´mšyÂŽ`yÂ&#x2018;ĂšyÂ&#x;Ă DšÚ Ă&#x2C6;yĂ mDĂ&#x2C6;DĂ `Â&#x;D¨mDĂżÂ&#x;ĂĽTšj incapacidade de enxergar yÂŽ¨ÚÄ&#x2020;Â&#x2020;Ă D`DjĂĽy´üÂ&#x;UÂ&#x;¨Â&#x;mDmy K¨ÚÄ&#x2020;Â&#x2020;šàïyjyĂżÂ&#x;ĂĽTšmy pontos e Ă&#x201C;Wi^[i.

problemas nos olhos, 53% relataram dores musculares e nas articulaçþes e 68% sofreram de problemas neurolĂłgicos. Sua equipe aprofundou os estudos sobre o tipo de danos que o vĂ­rus pode causar no sistema nervoso. Em um encontro de neurologistas em abril, eles informaram que quase trĂŞs quartos dos sobreviventes do Ebola tinham dores de cabeça, 72% apresentavam depressĂŁo e mais da metade tinha perda de memĂłria e dificuldades para caminhar. Um em cada quatro ou cinco sobreviventes sofreu mudanças no olho que afetavam a visĂŁo. Quando a equipe de Fallah examinou mais de perto esses sobreviventes, descobriu que 10% tinham uveĂ­te, inflação da camada intermediĂĄria do tecido do globo ocular. Os problemas de visĂŁo chamaram sua atenção no inĂ­cio da pesquisa. â&#x20AC;&#x153;NĂłs vimos no transcorrer da guerra â&#x20AC;&#x201D; quero dizer, enquanto a epidemia avançava â&#x20AC;&#x201C; que havia diferentes manifestaçþes entre os sobreviventes e isso nos levou a aprofundar os estudos subjacentesâ&#x20AC;?, conta ele. â&#x20AC;&#x153;E ficou claro que o primeiro alvo deveriam ser os olhos.â&#x20AC;? Fallah se debruçou sobre pesquisas anteriores com sobreviventes do Ebola datadas dos anos 1990 e descobriu que muitos descreviam problemas oculares na fase de convalescĂŞnça. Depois do surto na RepĂşblica DemocrĂĄtica do Congo em 1995, os mĂŠdicos examinaram 20 sobreviventes, alguns deles mais de dois meses apĂłs a

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infecção. Quatro tiveram dores nos olhos, sensibilidade à luz, perda de acuidade visual e uveíte. Após outro surto, em Uganda em 2007, 49 sobreviventes foram acompanhados por mais de dois anos. Além de perda de memória, dores articulares, problemas no sono e perda de audição, eles relatavam vista embaçada e dores atrás dos olhos. Mais recentemente, um estudo de oito pacientes atendidos com Ebola em hospitais norte-americanos revelou que todos sofriam com vários sintomas da síndrome pós-Ebola até quatro meses após terem alta. Seis tiveram problemas psicológicos, incluindo depressão, ansiedade e perda de memória, e cinco sofreram de dificuldades nos olhos, incluindo visão turva e dores. Não há dúvida de que a síndrome é real. Mas os dados existentes oferecem pouca explicação sobre como o vírus pode causar esses problemas.

ABALO: J¸äxǚž³x!DßÿDšjÔøxä¸UßxþžþxøKž³…x`cT¸l¸U¸§Dj ­DäyDî¸ß­x³îDlDǸ߸øî߸ä䞳DäjDÇDßx`xlžD³îxlxø­D§¸¥D x­äøDD§lxžDj3­x§§³¸5Däîxj³D"žUyߞDÍ

ENTENDENDO OS DANOS

Esse tipo de confusão já aconteceu anteriormente, com outro vírus: HIV. Nos anos 1980, quando essa nova ameaça viral deixava os pesquisadores perplexos, eles tentaram entender seus efeitos aplicando o que sabiam sobre outras doenças. O mesmo está acontecendo com o Ebola, diz Avinda Nath, neurologista e cientista do NIH que trabalha de perto com Fallah. Nath passou grande parte de três décadas estudando infecções do cérebro. Embora o Ebola não seja um retrovírus como o HIV, Nath acredita que os anos de pesquisa investidos no estudo do HIV e na resposta do corpo à infecção facilitaram nossa compreensão de como o Ebola afeta o sistema nervoso. “O Ebola se beneficiou da pesquisa sobre o HIV. Muitos de nós, que nos envolvemos com o Ebola, fizemos nossas carreiras com o HIV, então fomos rapidamente adaptando nossos conhecimentos e técnicas para estudar esses pacientes”, ele afirma. Nath se pergunta se os sintomas neurológicos nos sobreviventes do Ebola são resultado direto do vírus ou, em vez disso, são desencadeados pela resposta do sistema imunológico à infecção. O HIV, por exemplo, infecta células do sistema imunológico chamadas macrófagos no cérebro, liberando citocinas, pequenas proteínas que são tóxicas para as células nervosas. Estudos em macacos mostraram que o Ebola infecta macrófagos e podem desencadear uma “tempestade de citocinas”. (As citocinas, mensageiros químicos entre células, provocam inflação.) Isso pode causar hemorragias no corpo, incluindo no cérebro, o que pode explicar os problemas de memória, dores de cabeça e problemas de movimento que Nath verificou nos sobreviventes do Ebola. Enquanto o neurologista busca pistas no HIV sobre como o Ebola afeta o cérebro, outros se voltam para diferentes vírus para entender outro sintoma: a fadiga extrema relatada por sobreviventes. Estudos mostraram que até 25% dos pacientes com dengue e cerca de 40% dos pacientes de Epstein-Barr sofrem de fadiga após a doença aguda. Citocinas inflamatórias podem ser as culpadas. Elas podem agir em receptores no cérebro para induzir a fadiga e perda de apetite após a infecção. Articulações doloridas parecem ser um dos sintomas mais comuns da síndrome pós-Ebola. Num estudo com sobreviventes do surto de 1995 no Congo verificou-se que quase 2/3 sofriam de dores nas juntas dois anos depois. Nódulos de proteínas do sistema imunológico alojadas dentro

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de uma articulação como a dos quadris ou dos ombros podem causar irritação e inchaço. Outros componentes do sistema imunológico, incluindo anticorpos, podem explicar ou mesmo agir como um indicador alternativo de dores nas juntas. Depois do surto no Congo, descobriu-se que sobreviventes que se queixaram de dores articulares tinham níveis mais elevados de anticorpos comparados com sobreviventes que não relataram juntas doloridas. Outra proteína também pode trabalhar para provocar as dores nas articulações: Dímero D, pequenos blocos de proteínas que se separam de coágulos de sangue, foram relacionados a dores nas articulações de convalescentes de outras infecções. Pacientes com essas dores após infecções pela bactéria Neisseria meningitidis tinham altos níveis de dímeros D no sangue. Ainda não foram feitos estudos para verificar mudanças no nível de dímeros D em sobreviventes do Ebola. ESCONDERIJOS

Quanto à enfermidade ocular de muitos sobreviventes do Ebola, especialistas afirmam que também pode ser resultado de uma resposta imunológica ao vírus. Ou, mais ameaçadoramente, o vírus pode se replicar no olho muito depois de ter sido eliminado do sangue. O globo ocular oferece um local seguro para o vírus se esconder, longe da detecção e interferência do sistema imunológico. Em um sobrevivente, descobriu-se que o globo ocular estava repleto de Ebola. Em setembro de 2014, um médico americano, Ian Crozier, foi contaminado pelo Ebola quando trabalhava em Serra Leoa. Menos de dois meses depois de receber alta de um hospital nos EUA, ele sentiu dores no olho esquerdo e notou que sua cor havia mudado de azul para verde. Quando os médicos introduziram uma agulha no olho de Crozier, descobriram mais exemplares do vírus que os encontrados em seu sangue quando estava perto da morte semanas antes. O globo ocular não é o único esconderijo do Ebola. Os testículos, sistema nervoso central e cartilagens das articulações podem atuar como santuários para alguns patógenos, entre eles o HIV. Essas estruturas vitais correm riscos de danos colaterais quando o sistema imunológico declara guerra a invasores externos. Então, para se protegerem da resposta inflamatória, eles adotam engenhosos mecanismos como moléculas imunossupressoras e barreiras físicas.

Fotografia de Seema Yasmin


Essas medidas protetoras os tornam grandes pontos de ocultação dos vírus. Reservas escondidas podem explicar como Pauline Cafferkey, uma enfermeira escocesa que se recuperou do Ebola, ficou doente nove meses depois de seu teste de sangue dar negativo para o vírus e novamente um ano depois da primeira infecção. Caso os testículos abriguem o Ebola isso poderia explicar por que o vírus persiste no sêmen de alguns sobreviventes por meses, mesmo livres dos sintomas. No início do surto oeste-africano, a Organização Mundial da Saúde orientou as pessoas a praticarem sexo seguro por pelo menos três meses após o resultado negativo para Ebola no sangue. Essa recomendação teve como base o episódio no Congo em 1995 em que o vírus foi encontrado no sêmen de sobreviventes 82 dias depois do surgimento dos sintomas. Mas durante a epidemia no Oeste da África, o vírus do Ebola viveu no sêmen de alguns sobreviventes por um período muito mais longo, mais de um ano após a infecção aguda. Na conferência em Boston, Fallah reiterou essas descobertas, afirmando que o vírus foi encontrado no sêmen de sobreviventes liberianos do Ebola 18 meses após a infecção. Em alguns homens, o vírus havia desaparecido do sêmen, mas reapareceu no transcurso do ano. (A OMS agora recomenda que os homens atingidos pelo Ebola pratiquem sexo seguro por um ano e façam repetidamente o teste do sêmen.) Em seu consultório em Monróvia, Fallah tem o fichário de uma paciente cujo filho morreu de Ebola em novembro de 2015. A família relatou não ter tido contato com qualquer doente ou sobrevivente de Ebola, mas Fallah pensa o contrário. Ele acha que a mãe pode ter tido sexo com um sobrevivente, não percebeu que estava doente com Ebola e transmitiu a infecção para o filho. Fallah havia investigado anteriormente um caso de Ebola provavelmente transmitido por sexo. Em março de 2015 uma mulher que morreu de Ebola havia mantido relações sexuais com um homem dispensado seis meses antes da unidade de tratamento de Ebola. Os exames sanguíneos do homem haviam dado negativo para Ebola, mas um teste de sêmen deu resultado positivo. Fallah franze a testa ao falar sobre a mulher que contraiu Ebola de um sobrevivente. O fato de o vírus persistir depois do desaparecimento de muitos sintomas – mesmo depois de o resultado do sangue de um paciente parecer bom – o deixa ansioso por suas razões: se o Ebola se esconde em pessoas aparentemente saudáveis, para reaparecer em compartimentos profundos do corpo tornando-a doente e potencialmente contagiosa, isso pode desencadear mais surtos. Mas descobrir o genoma viral ou partes do RNA viral nos fluidos corporais dos sobreviventes não prova que eles sejam contagiosos, esclarece ele. O que realmente preocupa Fallah é o estigma que essas novas descobertas lança sobre os sobreviventes. “Já é suficientemente ruim que não possamos explicar esses sintomas da síndrome pós-Ebola por sabe-se lá quanto tempo”, lamenta. “Os sobreviventes já sofrem bastante. Agora imagine se as pessoas começarem a evitá-los por medo de pegar o vírus.” TRAGÉDIA NO ÚTERO

Poucos dias depois de deixar a unidade de tratamento de Ebola em Monróvia, quando dormia em sua cama em Smell No Taste, Josephine acordou pouco depois da meia-noite. Dessa vez não foram pesadelos ou dores de cabeça; ela sentia cólicas no abdômen. Levantou-se para ir ao banheiro e, ao se enxugar, viu sangue no papel. A bolsa de água então arrebentou. “Ophelia!”, ela chamou a irmã mais velha. Elas telefonaram pedindo uma ambulân-

cia, mas não havia nenhuma disponível. Ligaram pedindo ajuda a uma estação de rádio de Monróvia. Ninguém apareceu. Josephine andava de um lado a outro em seu quarto, parando para pressionar as mãos contra a parede quando sentia como se sua barriga fosse se partir. Às 5h da manhã, ela se enrolou em uma lapa, traje tradicional liberiano, e se arrastou para fora de casa. Se a ajuda não fosse até ela, ela buscaria ajuda nas ruas. A aldeia dormia, faltava ainda uma hora para amanhecer. Josephine caminhou ao lado de sua casa, agarrando-se nas paredes para se equilibrar. Ao ouvirem seus gritos, mulheres saíram de casa. “Ajude-me, por favor, me ajude”, gritava. Mas ninguém chegou perto dela, com medo de tocarem a mulher que havia deixado a unidade de tratamento de Ebola poucos dias antes. Quando chegou à esquina da rua suja, Josephine não conseguiu mais andar. Ela caiu ao chão, encostada à parede e sentiu o bebê entre suas pernas. Cinco mulheres se aproximaram, desenrolando suas lapas enquanto andavam. Elas formaram um semicírculo em torno dela para que os homens ao redor não vissem o parto. Josephine empurrou e gritou, e Miracle nasceu. Que garoto gordinho, ela pensou, colocando a criança silenciosa junto ao peito. Mas Miracle não respirava. Ninguém tocou em Josephine. As mulheres a olharam embalar o bebê e soluçar. Apenas seu irmão chegou perto dela. Ele tomou Miracle de seus braços e enrolou o bebê e a placenta em uma toalha amarela, preparando-o para o enterro. A mãe de Josephine fora parteira antes de morrer de Ebola. “Por que ela não está aqui para me ajudar agora?”, lamentou-se Josephine. Nas semanas seguintes, surgiram outras questões: O Ebola matou Miracle ou foi a falta de ajuda? O bebê teria sobrevivido se houvesse uma ambulância? O vírus ainda estaria no corpo dela e ameaçaria uma futura gravidez? Nas consultas no Centro Médico Kennedy para o estudo de sobreviventes, Josephine faz essas mesmas perguntas a Fallah. Uma tarde ela estava sentada em seu consultório, e aguardava sua resposta. Fallah teme que o útero seja outro santuário para o Ebola, oferecendo ao vírus um esconderijo seguro, capaz de ainda afetar o corpo. Talvez ele possa reaparecer e infectar outros. Ele então se pergunta se o estresse de ser uma sobrevivente do Ebola possa fazer uma mulher parir um natimorto na rua com pessoas olhando, mas ninguém ajudando. “Quando você não pode mais vender sabão no mercado, quando precisa enrolar seu dinheiro em um lenço para comprar legumes, quando seu namorado deixa de amá-la porque você é uma sobrevivente do Ebola — que impacto isso tem para o corpo de uma pessoa? O que isso pode fazer para um feto?”, ele pensa. É o que passa por sua cabeça, mas quando Josephine pergunta, ele diz: “Eu não sei, Josephine. Nós estamos tentando descobrir.”

PARA CONHECER MAIS

3yàŸ¹ùå D´m ¹®®¹´ 3yÕùy¨Dy D†ïyà U¹¨D <Ÿàùå ´†y`´Î Luke Hunt e Victoria Knott em Lancet Infectious Diseases, vol. 16, nº 3, págs. 270–271; março de 2016. 0yàåŸåïy´`y ¹† U¹¨D <Ÿàùå Ÿ´ '`ù¨Dà ¨ùŸm mùàŸ´‘ ¹´ÿD¨yå`y´`yÎ Jay B. Varkey et al. em New England Journal of Medicine, vol. 372, págs. 2423–2427; 18 de junho de 2015. 0¹ååŸU¨y 3yāùD¨ 5àD´å®Ÿå培´ ¹† U¹¨D <Ÿàùå€"ŸUyàŸDj ÷ĈÀ‹Î A. Christie et al. em Morbidity and Mortality Weekly Report, vol. 64, nº 17, págs. 479–481; 8 de maio de 2015. DE NOSSOS ARQUIVO

ùyààD `¹´ïàD ¹ U¹¨DÎ Helen Branswell; abril de 2015.

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HUMANOS

LONGA VIDA AOS

EVO LU Ç Ã O

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Heather Pringle

Genomas modernos e múmias antigas dão pistas sobre o motivo de a longevidade do Homo sapiens exceder em muito a de outros primatas


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LINHAS COLORIDAS representam expectativa média de vida de espécies de diversos grupos primatas.

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E

M UMA MANHÃ DE DOMINGO EM UM BAIRRO DECADENTE E PERIGOSO DO CENTRO DA CIDAde, em Lima, Peru, uma van branca não identificada transportava quase uma dúzia de corpos para a área do Instituto Nacional de Ciências Neurológicas. Acomodados em um pequeno ponto de espera na parte de trás do edifício, um grupo de cientistas bem-vestidos e de funcionários do governo observava atentamente. Assim que o motorista desceu do veículo, um assistente se apressou em buscar uma maca de hospital. Em minutos, dois homens conduziram o primeiro corpo para o interior da unidade de imagem do instituto.

O biólogo Caleb Finch, da Universidade do Sul da Califórnia, aguardava por esse momento havia meses. Alto, esbelto e grisalho, com barba ao estilo de Saturno, pai do tempo, o cientista de 75 anos dedicou sua carreira ao estudo do envelhecimento humano. Nossa espécie vive muito em comparação com outros primatas. Nossos parentes vivos mais próximos, os chimpanzés, ao nascer, têm expectativa de vida de cerca de 13 anos. Em contraste, bebês nascidos nos Estados Unidos em 2009 tinham pela frente 78,5 anos. Finch chegou a Lima para descobrir o motivo dessa diferença. Os cadáveres na van eram de homens, mulheres e crianças que morreram nesse trecho de deserto costeiro, até 1.800 anos antes, bem antes da conquista espanhola. Encapsulados em tecidos empoeirados e enterrados em tumbas no deserto árido, os corpos mumificados naturalmente preservam pistas essenciais para o mistério da longevidade humana. Como enviados de uma era anterior aos cuidados de saúde modernos, eles ofereciam estudos de casos de envelhecimento no passado. Finch caminhou sorridente até a van para inspecionar a carga. “São muitas múmias”, avaliou. A maioria dos pesquisadores atribui nossa vida superlongeva a vacinas, antibióticos e a outros avanços, como o desenvolvimento de sistemas de saneamento urbano eficiente e a disponibilidade de frutas e legumes frescos e nutritivos durante todo o ano. Muitas evidências demográficas mostram que esses fatores prolongaram em muito a vida humana nos últimos 200 anos. Embora essenciais eles formam apenas parte do quebra-cabeça da longevidade, analisa Finch. Com o acúmulo de informações de áreas tão diversas como a antropologia física, a primatologia, a genética e a medicina, ele propõs uma hipótese controversa: que a tendência de envelhecimento mais lento e a vida mais longa começaram muito, muito mais cedo, conforme nossos antepassados humanos desenvolviam um sistema de defesa cada vez mais poderoso para combater os diversos patóge-

nos em ambientes antigos. Se Finch estiver certo, a investigação futura sobre as ligações complexas entre a infecção, defesa do hospedeiro e doenças crônicas de idosos pode revolucionar a compreensão de cientistas sobre o envelhecimento e sobre como lidar com os desafios que ele traz. MUITOS MAIS AINDA

Indícios de que práticas modernas de saúde podem não ser as únicas causas da longevidade humana vieram de estudos sobre grupos de caçadores-coletores contemporâneos. Em 1985, Nicholas Blurton-Jones, bioantropólogo da Universidade da Califórnia em Los Angeles, partiu com um jipe cruzando a mata de arbustos sem trilhas na bacia do lago Eyasi, na Tanzânia. Com o assistente de campo Gudo Mahiya, ele viajou para acampamentos isolados do povo hadza, caçadores-coletores que viviam como seus antepassados, caçando babuínos e gnus, escavando tubérculos ricos em amido e coletando mel de colmeias de abelhas-africanas durante a estação chuvosa. De um campo a outro, os dois pesquisadores coletaram dados demográficos básicos, verificando cada família hadza e registrando os nomes e idades dos habitantes. Depois, a dupla atualizou as informações desse censo seis vezes nos 15 anos seguintes, anotando nomes dos que morreram e as causas da morte. Além disso, Blurton-Jones obteve alguns dados dos censos anteriores sobre os hadza de dois outros pesquisadores. Os hadza viviam, como os humanos primitivos e os chimpanzés, em um ambiente natural repleto de patógenos e parasitas. Não dispunham de água encanada e esgoto, defecavam a uma distância de 20 a 40 metros de seus acampamentos e raramente buscavam atendimento médico. No entanto, como Blurton-Jones e Mahiya descobriram, viviam muito mais tempo que os chimpanzés. Na verdade, ao nascer, tinham expectativa de vida de 32,7 anos e se atingissem a idade adulta poderiam esperar viver mais 40 anos, quase três vezes mais que um

EM SÍNTESE

Humanos vivem muito mais que outros primatas, o que tem sido tradicionalmente creditado à medicina moderna, à fartura de alimentos e aos sistemas de saneamento.

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Mas novas pesquisas sugerem que,embora esses fatores tenham estendido a vida humana nos últimos 200 anos, a tendência, na verdade, começou muito antes disso.

Por consumirem mais carne, ancestrais humanos desenvolveram defesas contra os patógenos, o que contribuiu para a longevidade, mas levou a doenças posteriormente.


MICHAEL MIYAMOTO AP PHOTO (múmia); CORTESIA DE M. LINDA SUTHERLAND (imagem de tomografia computadorizada)

IMAGENS MÉDICAS de múmias antigas, como a de Hatiay, escriba egípcio, revelaram artérias obstruídas, sugerindo que a doença cardiovascular não é um mal moderno, mas que os humanos pagam um preço por ter um sistema imune sobrecarregado.

chimpanzé na idade adulta. Alguns anciãos hadza sobreviveram até os 80 anos. É evidente que suas vidas longas deviam pouco aos avanços médicos e tecnológicos. Além disso, os hadza não estavam sozinhos. Em 2007, dois antropólogos, Michael Gurven, da Universidade da Califórnia em Santa Bárbara, e Hillard Kaplan, da Universidade do Novo México, analisaram dados de todas as cinco sociedades de caçadores-coletores modernos que pesquisadores estudaram. As infecções eram causa de 72% das mortes, e cada grupo revelou uma curva de mortalidade em forma de J muito semelhante – com a mortalidade infantil chegando a 30%, taxas de mortalidade baixas no início da idade adulta e exponencial aumento após 40 anos. Depois, Gurven e Kaplan compararam essas curvas às de chimpanzés selvagens e cativos: os símios experimentavam pequeno aumento acentuado da mortalidade adulta pelo menos dez anos mais cedo que os caçadores-coletores humanos. “Pare-

ce que os chimpanzés envelhecem muito mais rapidamente que os seres humanos”, concluíram Gurven e Kaplan no estudo que detalhou as descobertas, “e morrem mais cedo, mesmo em ambientes protegidos.” Mas quando, exatamente, os humanos começaram a viver mais tempo? Para obter indícios nessa direção, as antropólogas Rachel Caspari, da Universidade do Centro de Michigan, e Sang-Hee Lee, da Universidade da Califórnia em Riverside, examinaram restos mortais de 768 pessoas de quatro grupos humanos ancestrais abrangendo milhões de anos. Ao avaliar o grau de desgaste dental, que aumenta ao ritmo constante da mastigação, estimaram a proporção de jovens adultos de cerca de 15 anos de idade até mais velhos em torno dos 30 anos (idade suficiente para serem avôs) em cada um dos quatro grupos. Os estudos revelaram que viver até 30 anos ou mais só se tornou comum recentemente, em nosso passado pré-histórico. Entre os australopitecíneos, que surgiram na África há cerca

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de 4,4 milhões de anos, a maioria morria antes dos 30. Além disso, a proporção entre 30 e poucos anos e 15 anos foi apenas de 0,12. Em contraste, o Homo sapiens, que vagava pela Europa entre 44 mil e 10 mil anos atrás, com frequência chegava a 30 anos ou mais, atingindo a proporção de 2,08 [ver “A evolução dos avós”, de Rachel Caspari, à pág. 30]. No entanto, calcular a expectativa de vida de populações de H. sapiens primitivos é um desafio: faltam dados demográficos detalhados, como os fornecidos por registros do censo ou de óbitos, em longos trechos de nosso passado. Então, Finch e sua colega Eileen Crimmins, gerontóloga da Universidade do Sul da Califórnia, analisaram os primeiros conjuntos estatísticos virtualmente completos disponíveis dessa natureza – dados coletados pela primeira vez na Suécia, em 1751, décadas antes do advento da medicina e da higiene modernas. O estudo revelou que os suecos de meados do século 18, ao nascer, tinham expectativa de vida de 35 anos, mas aqueles que sobreviviam às infecções bacterianas e doenças contagiosas como o sarampo durante a infância e chegavam aos 20 anos poderiam razoavelmente contemplar outros 40 anos. Para Finch, esses resultados levantam uma questão essencial. Suecos do século 18 viviam lado a lado em grandes aldeias, vilas e cidades, expostos a sérios riscos de saúde inexistentes para pequenos grupos de chimpanzés itinerantes. Então, por que os suecos viviam mais tempo? A resposta, ao que parece, pode estar na dieta de carne de seus ancestrais humanos primitivos e na evolução dos genes que os protegiam de muitos perigos dos carnívoros. GENES CARNÍVOROS

Os chimpanzés passam a maior parte de suas horas de vigília em uma perseguição doce: catando figos e outros frutos maduros. Circulam por grandes territórios em busca de comida rica em frutose, usando apenas ocasionalmente o mesmo ninho duas noites seguidas. São especializados em caçar pequenos mamíferos, como o macaco Piliocolobus, mas não procuram deliberadamente essas presas nem consomem grandes quantidades de carne. Primatólogos estudando chimpanzés selvagens na Tanzânia calculam que a carne perfaz 5% ou menos da dieta anual dos símios de lá, enquanto a investigação em Uganda mostra que a gordura animal representa apenas 2,5% de sua alimentação anual em peso seco. Muito provavelmente, avalia Finch, os primeiros membros da família humana consumiram dieta semelhante, baseada em plantas. No entanto, em algum momento, entre 3,4 milhões e 2,5 milhões de anos atrás, nossos ancestrais incorporaram uma nova e importante fonte de proteína animal. Conforme sítios na Etiópia mostram, começaram a retirar carne de restos de grandes mamíferos ungulados, como antílopes, com ferramentas simples de pedra, quebrando os ossos para chegar à medula rica em gordura, cortando tiras de carne e deixando para trás marcas de corte reveladoras sobre fêmures e costelas. Há 1,8 milhão de anos, se não antes, os homens começaram a caçar ativamente animais de grande porte e a levar carcaças inteiras para seus acampamentos. A nova abundância de calorias e proteínas provavelmente ajudou a impulsionar o crescimento do cérebro, mas também aumentou a exposição a infecções. Finch sugere que esse risco favo-

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receu o surgimento e disseminação de adaptações que permitiram aos nossos antecessores sobreviver a ataques de patógenos e, assim, viver por mais tempo. A tendência de serem cada vez mais carnívoros teria exposto nossos antepassados a patógenos de várias maneiras. Os primeiros humanos que limparam carcaças de animais mortos e que jantaram carne crua e vísceras aumentaram as chances de ingestão de agentes infecciosos. Além disso, conforme começaram a caçar animais de grande porte, enfrentaram maiores riscos de cortes e ossos fraturados ao se acercar da presa: essas lesões poderiam levar a infecções mortais. Mesmo o cozimento, que pode ter surgido há apenas 1 milhão de anos, se não antes, trazia perigos. Inalar fumaça de madeira diariamente expõe as pessoas a níveis elevados de endotoxinas e partículas de fuligem. Carne assada e carbonização melhoram tanto o sabor quanto a digestibilidade, mas criam modificações químicas conhecidas como produtos finais de glicação avançada, que contribuem para doenças graves, como o diabetes. Mais tarde, há cerca de 11.500 anos, nossos ancestrais abraçaram a agricultura e a pecuária, acrescentando novos perigos. A proximidade diária de pessoas com cabras, ovelhas, porcos, gado e aves domésticas, por exemplo, eleva o risco de infecções bacterianas e virais de animais. Além disso, como as famílias se estabeleceram definitivamente em aldeias, dejetos humanos e de animais contaminavam fontes de água locais. As bactérias patogênicas prosperavam. Mesmo assim, pessoas expostas a esses riscos para a saúde em 1751, na Suécia, viviam mais que símios. Para trazer à tona pistas para essa longevidade, Finch começou a estudar a literatura científica sobre genomas de chimpanzés e humanos. Estudos de outros pesquisadores mostravam que os dois genomas eram cerca de 99% idênticos. Mas no 1% exclusivamente humano, o biólogo evolutivo Hernán Dopazo, na época no Centro de Pesquisas Príncipe Felipe, em Valência, Espanha, e seus colegas discerniram um número desproporcionalmente elevado de genes que sofreram seleção positiva e desempenharam papéis essenciais na defesa do hospedeiro e imunidade – especificamente em uma parte do sistema de defesa conhecido como resposta inflamatória. A seleção positiva favorece genes que aprimoram nossa capacidade de sobreviver e reproduzir, o que lhes permite tornar-se mais frequentes em populações ao longo do tempo, deixando uma “assinatura” marcante na sequência do DNA. As descobertas de Dopazo adicionaram novo peso a uma ideia crescente na mente de Finch. Ele se perguntou se a seleção natural não teria dotado os humanos primitivos de um sistema turbinado para combater as ameaças microbianas e afastar outros riscos para a saúde, decorrentes de aumento do consumo de carne, estendendo assim nossa vida. Na guerra contra as bactérias, vírus e outros microrganismos que procuram invadir nossos tecidos, o sistema de defesa do hospedeiro humano brande duas armas poderosas: o sistema imune inato e o sistema imune adaptativo. O sistema inato é o primeiro a responder. Mobiliza-se imediatamente na cena de um ataque ou ferimento eliminando patógenos e reparando tecidos danificados e basicamente responde a todas as ameaças da mesma forma. O sistema adaptativo, ao contrário, engrena mais lentamente, personalizando a sua resposta a determinados agentes patogênicos. Ao fazer isso, cria-se uma memória imune que dá proteção definitiva contra o invasor.


Ainda hoje crianças portadoras do apoE-e4 desfrutam de A resposta inflamatória faz parte do sistema imune inato. Age quando os tecidos sofrem danos provocados por micror- uma vantagem sobre as outras. Em um estudo com jovens de ganismos, feridas traumáticas, lesões ou toxinas e, como Finch famílias carentes que vivem em uma favela brasileira, portadodestaca, os médicos há muito reconhecem suas marcas. Cerca res de apoE-e4 sucumbiram a menos episódios de doença diarde 2 mil anos atrás, Aulus Cornelius Celsus, autor médico ro- reica provocada por Escherichia coli ou por infecções de Giarmano, descreveu os quatro pontos cardeais da inflamação: fe- dia que as outras. Obtiveram ainda mais pontos em testes cogbre, vermelhidão, inchaço e dor. O calor, explica Finch, vem de nitivos, provavelmente como resultado da maior absorção do mitocôndrias, usinas de energia das células que começam libe- colesterol – uma exigência dietética para o desenvolvimento rando energia na forma de febre. Atua como uma forma de es- de neurônios cerebrais. “Portanto, acreditamos que isso teria terilização, “pois muitas bactérias não conseguem se desenvol- sido adaptativo”, analisa Finch. ver em temperaturas acima de 40o C”, acrescenta ele. O inchaEFEITO RETARDADO ço, por outro lado, acontece quando células danificadas Assim, o apoe-e4 parece ser uma peça-chave no quebraliberam substâncias que estimulam células sanguíneas a vazar fluidos para os tecidos circundantes, isolando a área lesionada -cabeça de nossa longevidade. Ironicamente, agora que vivemos mais, essa variante do gene parece cruzar conosco mais do contato com tecidos saudáveis. Finch começou a examinar mudanças humanas específicas tarde na vida. Seus efeitos debilitantes só se tornaram apaem genes relacionados à defesa do hospedeiro no ser humano. rentes quando nossos ancestrais humanos sobreviveram cada vez mais até a meia-idade e além. Logo ficou surpreso pelas alterações que Em Lima, Finch e uma equipe internaafetaram o gene da apolipoproteína E SUECOS DO cional de cardiologistas, radiologistas, (apoE). Esse gene influencia profundabiólogos e antropólogos buscam vestímente o transporte e o metabolismo de liSÉCULO 18 gios desses males em tecidos cardiovaspídios, o desenvolvimento do cérebro e o COMPARTILHAVAM culares de múmias de adultos. funcionamento do sistema imune. Há três Na unidade de imagens em Lima, Finch variantes principais (alelos), exclusiva- GRANDES ALDEIAS, inclinou-se sobre o computador de um técmente humanas, das quais o apoeE-e4 e o VILAS E CIDADES nico. A manhã foi longa e fatigante. Vários apoE-e3 são as prevalentes. pacotes de múmias eram grandes demais As sequências do DNA de apoE-e4 PERMANENTES, para o aparelho de TC. Outros, quando velembram muito as do apoE do chimpanEXPOSTOS A rificados, revelaram pouco mais que restos zé, sugerindo que seja a variante humana de esqueletos, gerando dúvidas se os teciancestral surgida perto do início do gêneSÉRIOS RISCOS dos estavam adequadamente preservados ro Homo há mais de 2 milhões de anos e, DE SAÚDE para o estudo. portanto, pode ter sido o efeito mais antiNinguém desistiu. A tela vigo sobre nossa longevidade. Diferindo DESCONHECIDOS sualizou uma tomografia computadoriem vários aminoácidos críticos a partir DE PEQUENAS zada tridimensional de um pacote que da versão do chimpanzé, o apoE-e4 auacabara de sair da van. Curvados para a menta vigorosamente a fase aguda da inCOMUNIDADES frente, os cardiologistas Gregory Thoflamação. Estimula a produção de proteíDE CHIMPANZÉS mas, do Centro Médico Memorial de nas como a interleucina-6, que ajuda a Long Beach, na Califórnia, e Randall C. elevar a temperatura corporal e o fator de ITINERANTES. Thompson, da Escola de Medicina da necrose tumoral alfa, indutora da febre e ENTÃO, POR Universidade de Missoury, em Kansas inibidora da replicação de vírus. Crianças City, examinavam uma paisagem anatôde famílias primitivas com esse sistema QUE OS SUECOS mica que parecia estranha devido a sécude defesa superenergizado tinham maior VIVIAM MAIS? los de decomposição e dessecação. Conchance de combater microrganismos noforme o técnico rolava a imagem para civos que ingeriam involuntariamente em alimentos e com os quais se deparavam em seus arredo- cima e para baixo, aos poucos os dois cardiologistas escolhiam res. “Quando os humanos deixaram a copa das árvores e saí- tecidos moles preservados e trilhas que serpenteavam das ram para a savana”, observa Finch, “tiveram uma exposição grandes artérias. O alívio na sala era evidente. Incapazes de remuito maior a estímulos infecciosos. A savana está repleta de sistir, ambos deram uma rápida olhada preliminar nas artérias estercos de herbívoros, e os seres humanos andavam por lá, buscando pequenos trechos densos brancos — placas calcificadas sinalizando estágio avançado de aterosclerose ou enduredescalços.” Além disso, homens primitivos que carregavam o apoE-e4 cimento de artérias, a principal causa de ataques cardíacos e provavelmente tiveram ganho de outra maneira fundamen- derrames fatais. A pessoa claramente exibe artérias tal. Essa variante facilita tanto a absorção intestinal de lipí- calcificadas. Tradicionalmente, cardiologistas consideram a aterosclerodios quanto o armazenamento eficiente de gordura nos tecidos do organismo. Durante tempos em que a caça era escassa se uma doença da civilização moderna. Comportamentos cone a caçada difícil, os primeiros portadores de apoE-e4 pode- temporâneos como tabagismo, falta de exercícios, consumo de riam recorrer a essa gordura depositada, aumentando as dietas calóricas e acúmulo de peso são todos conhecidos por aumentar o risco de endurecimento de artérias. Além disso, chances de sobrevivência.

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vários estudos recentes apontam para uma epidemia de aterosclerose emergente no mundo em desenvolvimento. Essas sociedades adotam estilo de vida moderno, ocidental. No entanto, em 2010, Thomas e alguns colegas decidiram testar a ideia de que a aterosclerose é, de fato, uma doença moderna, da vida abastada, obtendo tomografias de múmias humanas antigas e examinando suas artérias. A equipe começou no Egito, com 52 múmias que datavam entre 3,5 mil e 2 mil anos atrás. O bioantropólogo Muhammad Al-Tohamy Soliman, do Centro Nacional de Pesquisas, em Gizé, calculou a idade de cada pessoa, no momento da morte, com base em um exame do desenvolvimento dentário e esquelético. Depois, a equipe médica se debruçou sobre os exames. Discutindo as imagens durante ligações semanais por Skype, identificaram tecido cardiovascular em cerca de 85% das múmias. Para surpresa, 45% mostravam aterosclerose definitiva ou provável – evidência irrefutável de que uma população antiga sofreu da doença. “Também ficamos um pouco surpresos ao depararmos com tanta aterosclerose em egípcios antigos jovens”, lembra o membro da equipe James Sutherland, radiologista do Grupo Médico Radiológico South Coast, em Laguna Hills, Califórnia. “A idade média de morte era de cerca de 40 anos.” Quando o estudo foi publicado no Journal of the American College of Cardiology, na primavera boreal de 2011, Finch contatou a equipe imediatamente, propondo uma nova explicação

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para os altos níveis de aterosclerose detectados no trabalho. Os antigos egípcios, observou Finch, conheceram a peste e as infecções. Estudos anteriores mostram que muitos egípcios da Antiguidade foram expostos a diversas doenças infecciosas, inclusive malária, tuberculose e esquistossomose, que é provocada por minúsculos vermes parasitas encontrados em água contaminada. Portadores de apoE-e4, com seus sistemas imunes avançados, tendiam a sobreviver a muitas infecções na infância, mas experimentaram o equivalente a décadas de altos níveis de inflamação crônica no ambiente rico em patógenos – agora associados a várias doenças mortais da velhice, inclusive a aterosclerose e o Alzheimer. Na verdade, as placas arteriais, características da aterosclerose, parecem acumular-se durante a inflamação e a cicatrização de ferimentos na parede vascular. “Embora possa ser exagero afirmar que as placas de senilidade do Alzheimer sejam alguma forma de crosta como as placas de vasos arteriais, elas compartilham muitos componentes”, sugeriu Finch. Thomas e seus colegas convidaram Finch para integrar a sua equipe. Juntos, decidiram coletar mais informações, examinando tecidos cardiovasculares de múmias antigas de diversas culturas. Os egípcios de seu primeiro estudo provavelmente vinham de classes superiores abastadas, que conseguiam pagar pela mumificação: essas pessoas podem ter se exercitado raramente e com frequência comiam alimentos ricos em calorias. Assim, o grupo ampliou o estudo para outras

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CAÇADORES-COLETORES MODERNOS, como os hadza da Tanzânia, ficam em ambiente natural repleto de parasitas e patógenos, assim como os chimpanzés. No entanto, vivem muito mais que os bichos, talvez devido a genes que adaptaram humanos a comer carne.


culturas bem diversas. Examinaram tomografias de múmias de ancestrais dos pueblos de Utah e das centenárias múmias do povo unangan do Alasca. Além disso, analisaram as imagens que haviam tomado de múmias pré-hispânicas da costa do Peru. Essas pessoas datavam de até 1500 a.C. Em março de 2013, a equipe publicou suas descobertas na Lancet. Das 137 múmias examinadas, 34% exibiam aterosclerose provável ou definitiva. As imagens revelaram a doença em todas as quatro populações antigas, inclusive no povo caçador-coletor unangan, com dieta predominantemente marinha. Os resultados desafiam a ideia de que a aterosclerose é uma doença moderna e apontam outra explicação. “O alto nível de infecção e inflamação crônica em condições pré-modernas pode ter promovido os aspectos inflamatórios da aterosclerose”, escreveu a equipe. Talvez, prossegue Finch, a variante de gene antigo que aumentou nossa resposta inflamatória e que incrementou as chances de sobrevivência até a idade reprodutiva – o apoE-e4 – surgiu com um alto custo retardado: ataques cardíacos, acidentes vasculares cerebrais, doença de Alzheimer e outros males crônicos do envelhecimento. Na verdade, o apoE-e4 parece ser um caso clássico de algo que os biólogos chamam de pleiotropia antagônica, em que um gene exerce um forte efeito positivo nos jovens e um impacto adverso nos idosos. “Acredito que esses conceitos são muito interessantes”, avaliou Steven Austad, biólogo e gerontólogo do Centro da Ciência da Saúde da University of Texas, San Antonio. “E todas as evidências que temos apoiam essa interpretação.” REFINANDO A RESPOSTA IMUNE

As pesquisas também apontam para outras variantes genéticas que contribuem para a longevidade humana. Mais ou menos na mesma época em que o H. sapiens surgiu na África, há cerca de 200 mil anos, apareceu uma segunda grande variante apoE. Esse alelo, conhecido como apoE-e3, melhorou a saúde em adultos na faixa de 40-70 anos, ajudando a retardar o processo de envelhecimento, e hoje prevalece em 60% a 90% das populações humanas. Como ressalta Finch, portadores do apoE-e3 produzem uma resposta inflamatória menos vigorosa que os com a variante ancestral. Além disso, parecem melhor adaptados às dietas de carne e ricas em gordura. Em geral, têm baixo colesterol no sangue e são menos propensos a doenças que tiram a vitalidade de idosos: doença cardíaca coronária, declínio cognitivo e doença de Alzheimer. Os portadores da variante mais recente desfrutam de expectativas de vida até seis anos a mais que seus vizinhos do apoE-e4. “O apoE-e3”, observa Finch, “pode ter sido um fator na evolução da expectativa de vida longa”. Mas o apoE não é o único gene relacionado à evolução da longevidade humana. Na Universidade da Califórnia em San Diego, o professor de medicina Ajit Varki e colegas investigam vários outros genes que podem ter sofrido mudanças que aumentaram nossas chances de sobrevivência e estenderam nossas vidas. A pesquisa de Varki incide sobre os genes Siglec, que desempenham papel importante relacionado à defesa do hospedeiro. Esses genes expressam proteínas que atravessam as membranas celulares e agem como sentinelas. Sua função “é reconhecer amigos, não inimigos”, explica Varki. Não é uma tarefa fácil. Para enganar esses sentinelas, patógenos infecciosos desenvolvem camuflagem composta de proteínas que imitam as exibidas pelos “amigos”.

Em 2012, em um estudo na Proceedings of the National Academy of Sciences USA, Varki e sua equipe identificaram duas principais mudanças nesses genes de pelo menos 200 mil a 100 mil anos atrás que aperfeiçoaram nossa capacidade de combater patógenos. Uma mudança produziu uma nova variante humana – porém, não funcional – do gene ancestral primata Siglec 17. Um segundo evento excluiu completamente o ancestral Siglec 13. Para entender melhor essas mudanças, Varki e seu grupo ressuscitaram experimentalmente proteínas antes expressas pelas Siglec 13 e 17. Descobriram que ambas foram “hackeadas” por patógenos causadores de duas infecções mortais em bebês: Streptococcus do grupo B e E. coli com antígeno K1. Assim, enquanto a seleção natural começava a retirar esses genes perigosos de nosso genoma, as chances de sobrevivência subiam em bebês humanos. Esses resultados reforçam a hipótese de que sistemas imunes estimulados desempenharam papel importante no prolongamento da vida humana. “Nossos sistemas imunes enfrentaram várias mudanças”, assegurou Varki, e como geneticistas e biólogos continuam a investigar a parte exclusivamente humana de nosso genoma, muitos começam a observar outras variantes e eventos genéticos que contribuíram para nossas atuais vidas longas. Os resultados, no entanto, já propiciam motivo para reflexão. Alertas da saúde pública há muito tempo avisam que as escolhas de estilo de vida como noites sedentárias e dietas calóricas são os principais fatores da alta incidência de aterosclerose, ataques cardíacos e derrames. Mas novas pesquisas – especialmente os estudos de múmias antigas – sugerem que o quadro pode não ser tão simples assim. Nosso DNA e um sistema imune sobrecarregado podem muito bem contribuir para surgirem essas doenças. “Então, talvez tenhamos um pouco menos de controle sobre a aterosclerose que pensávamos”, considerou o cardiologista Thompson. “Talvez nosso quadro mental deva ser mudado”, e talvez, acrescentou ele, cientistas devam procurar fatores de risco desconhecidos. As novas descobertas também levantam uma questão fundamental sobre a longevidade humana. Podemos ou devemos esperar que a tendência em direção a uma vida mais longa continue? Alguns cientistas previram que bebês nascidos após 2000 em países onde a expectativa de vida já era alta viverão até os 100 anos. Mas Finch é discretamente cético. A nova tendência para a obesidade em muitas populações humanas e para a degradação ambiental provocada pela mudança climática, disse ele, poderia afetar negativamente a longevidade humana e pôr abaixo essa teoria. “Acredito que há motivos para ter cautela a respeito”, concluiu Finch. “Mas isso”, ponderou ele, “só o tempo dirá.”

PARA CONHECER MAIS

Atherosclerosis across 4000 years of human history: the Horus study of four ancient populations. Randall C. Thompson et al. em Lancet, vol. 381, págs. 12111222, abril de 2013. ÿ¹¨ù´ ¹† ï›y ›ù®D´ ¨Ÿ†yåÈD´ D´m mŸåyDåyå ¹† D‘Ÿ´‘i ๨yå ¹† Ÿ´†y`´j Ÿ´ŒD®mation, and nutrition. Caleb E. Finch em Proceedings of the National Academy of Sciences USA, vol. 107, suplemento nº 1, págs. 1718-1724, 26 de janeiro de 2010.

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CORREDOR, o segundo `¸§¸`Dl¸³¸xäDÂ&#x2030;¸lx2¸UšÎÂ&#x17E;`D da DARPA do ano passado, posa x­`Â&#x17E;­Dlxø­¸UäÎE`ø§¸³¸ ³äÎÂ&#x17E;ÎøθĂ&#x2021;DĂ&#x;D ¸Â?ÂłÂ&#x17E;cT¸ø­DÂłD xlx$EĂ&#x201D;øÂ&#x17E;ÂłDälD§šĂ&#x;Â&#x17E;lDjx­ Pensacola.


ROBĂ&#x201C;TICA

METAL BĂ?PEDE Por que ĂŠ tĂŁo difĂ­cil construir um robĂ´ que anda? John Pavlus ERRY PRATT VIU O CĂ&#x2030;U NO MONITOR DE VĂ?DEO E SABIA QUE TINHA COMETIDO um erro. O cĂŠu â&#x20AC;&#x201D; azul como sempre no sul da CalifĂłrnia, em uma tarde de junho em Pomona, cerca de 50 km a leste de Los Angeles â&#x20AC;&#x201D; nĂŁo era o problema. O problema era que sĂł havia uma razĂŁo para ver o cĂŠu em um monitor conectado a uma câmera aďŹ xada Ă cabeça de um robĂ´ humanoide muito caro, e muito soďŹ sticado. Em vez de subir agilmente em cima de uma pequena pilha de blocos de concreto, o robĂ´, apelidado Corredor, tinha caĂ­do estatelado de costas.

Pratt nĂŁo viu o tombo acontecer, mas a multidĂŁo de roboticistas, jornalistas e espectadores reunidos ao redor da pista do DesaďŹ o de RobĂłtica (DRC, em inglĂŞs) 2015 da DARPA, a AgĂŞncia de Projetos de Pesquisa Avançada de Defesa dos EUA, viu. Pratt e seus colaboradores do Instituto para Cognição Humana e de MĂĄquinas da FlĂłrida (IHMC, na sigla em inglĂŞs) estavam competindo contra outras 24 equipes para ganhar um prĂŞmio de US$ 2 milhĂľes. Mas, naquele momento, Corredor estava estirado imĂłvel, com sua perna direita esticada rumo ao cĂŠu, como um comediante que levou um sĂşbito e embaraçoso tombo no traseiro e sĂł estĂĄ esperando o diretor gritar â&#x20AC;&#x153;Corta!â&#x20AC;?. EntĂŁo a força da gravidade prevaleceu, e os quadris e o torso do robĂ´ penderam para o lado, com o peso morto de suas pernas caindo lentamente para o chĂŁo. Seus longos braços jaziam esticados, como uma criança brincando de fazer um anjo na neve. NĂŁo era o que Pratt e seus parceiros pretendiam. Eles e as outras equipes, inclusive competidores dos melhores laboratĂłrios de robĂłtica existentes, como os da Universidade Carnegie Mellon e do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT), tinham comparecido para mostrar que seus robĂ´s conseguiam fazer coisas simples que a maioria dos humanos ďŹ sicamente aptos considera certo e natural, como abrir portas, dirigir veĂ­culos motorizados,

manusear ferramentas de mĂŁo e andar por aĂ­ sobre duas pernas. Em 1 h ou menos, os concorrentes do DRC tinham de conduzir, guiar e sair de um pequeno veĂ­culo parecido com um jipe, abrir uma porta fechada e entrar em um edifĂ­cio, eliminar entulho de um corredor ou passar por cima de uma pilha amontoada de blocos de cimento, pegar uma ferramenta elĂŠtrica e usĂĄ-la para cortar atravĂŠs de um painel de gesso drywall, girar uma grande vĂĄlvula de metal e subir por uma escada curta. Muitos dos robĂ´s conseguiram realizar pelo menos algumas dessas façanhas, mas eles tambĂŠm caĂ­ram. E muito. A sequĂŞncia ďŹ lmada mais memorĂĄvel do evento ĂŠ uma compilação de cenas de robĂ´s tombando como estudantes universitĂĄrios embriagados; no YouTube, ela foi vista 1,8 milhĂŁo de vezes e contando. Seis meses apĂłs a competição, de volta ao seu laboratĂłrio em Pensacola, na FlĂłrida, Pratt relembrou a ocasiĂŁo e ofereceu garantias a qualquer pessoa preocupada com uma possĂ­vel insurreição de robĂ´s humanoides. â&#x20AC;&#x153;Andarâ&#x20AC;?, conclui ele, â&#x20AC;&#x153;ĂŠ difĂ­cil.â&#x20AC;? PASSOS DE BEBĂ&#x160;

Andar ĂŠ difĂ­cil â&#x20AC;&#x201D; basta observar uma criança com menos de dois anos ou falar com qualquer pessoa que esteja fazendo ďŹ sioterapia para recuperar essa habilidade depois de sofrer uma lesĂŁo.

EM SĂ?NTESE

O que bebĂŞs desenvolvem naturalmente continua muito fora de alcance para robĂ´s: ninguĂŠm chegou perto de construir um autĂ´mato capaz de andar de ÂŽD´yÂ&#x;Ă D ĂŻTš yÂ&#x160;`Â&#x;y´ïy y `š´üïD´ïy `šŽš Â&#x203A;ڎD´šü šÚ

FotograďŹ a de Jeff Wilson

outros animais dotados de pernas. Ainda assim, engenheiros tentam, porque em muitas ocasiĂľes, como nas respostas a desastres, os robĂ´s deverĂŁo transpor escadas, portas e outros obstĂĄculos do mundo conce-

bido por humanos. Motivados em parte por competicĂ&#x2021;yĂĽ `šŽš š yĂĽDÂ&#x160;š my 2šUºïÂ&#x;`D mD  20 j Ă&#x2C6;yĂĽĂ&#x2022;ĂšÂ&#x;ĂĽDdores que seguem vĂĄrias abordagens diferentes estĂŁo Â&#x2020;DÄ&#x2020;y´mš Ă&#x2C6;à šÂ&#x2018;Ă yüüš àڎš Dš UÂ&#x;Ă&#x2C6;ymD¨Â&#x;üŽš àšUºïÂ&#x;`šĂ&#x17D;

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John Pavlus é escritor e cineasta com foco em temas de ciência, tecnologia e design. Seu trabalho foi publicado nas revistas Bloomberg Businessweek e MIT Technology Review, entre outros veículos de comunicação.

Mas por que isso é difícil? Afinal, nossa espécie já é bípede há centenas de milhares de anos; outros bípedes, como as avestruzes, têm caminhado durante outros tantos milhões de anos. “Temos uma noção de que se bebês andam, então isso deve ser fácil”, analisa Andy Ruina, professor de engenharia mecânica da Universidade Cornell que vem estudando a locomoção por meio de pernas e projetando robôs caminhantes desde 1992. “Mas bebês são capazes de fazer muitos tipos de coisas que ainda não entendemos.” O que bebês lutam para dominar no andar pode ser resumido numa palavra: agilidade. Pisar, se equilibrar, manter a dinâmica dos movimentos, corrigir erros, se adaptar ao terreno — cada uma dessas ações complexas é necessária, porém insuficiente, para a locomoção bípede. Diminua, mesmo que só ligeiramente, cada uma delas e o ato suavemente coordenado ou integrado de caminhar, que a maioria dos adultos saudáveis considera algo natural e certo, rapidamente se torna desajeitado, hesitante e debilitante. A agilidade biológica exibe características opostas. Primeiro, ela é controlada: usamos nossos sentidos para encontrar nosso ponto de apoio com confiança e segurança. Segundo, ela é robusta: na maioria das vezes conseguimos acomodar surpresas e nos recuperar de erros. Terceiro, andar é algo eficiente: não requer quantidades disfuncionais de tempo, energia ou atenção para ser desempenhado rotineiramente. Em outras palavras, um organismo deve ser capaz de andar e mascar chiclete ao mesmo tempo. Humanos adultos executam esse trio de ações com uma facilidade aprimorada ao longo de milhões de anos de evolução (sem falar nos vários anos de prática contínua nas fases iniciais da vida). Aprendemos a nos controlar e equilibrar usando visão, tato e propriocepção, a sensibilidade física que nos fornece informações sobre a estática, o equilíbrio e o deslocamento do corpo no espaço. Nossos reflexos garantem que não sejamos arremessados ao chão toda vez que encontramos uma pedrinha inesperada, e ossos fortes, envoltos por tecidos flexíveis, nos protegem contra a maioria dos tombos. Finalmente, cada um de nossos passos é uma sinfonia de eficiência mecânica e computacional: nossos músculos e tendões podem absorver impactos passivamente em um instante e gerar propulsão ativamente no próximo, e nossas medulas espinhais mantêm padrões motores periódicos que fazem com que nossas pernas se movam na direção certa, enquanto nossos cérebros se dedicam a coisas mais importantes. Isso, então, é o que torna o andar robótico “duro”: até agora, ainda não foi criado nenhum robô bípede que combine controle, robustez e eficiência tão bem quanto fazem os humanos, ou até galinhas. O famoso ASIMO, da Honda, com sua cara de astronauta, calcula meticulosamente a força, trajetória e o impulso necessários para cada passo: uma abordagem focada em controle. A Boston Dynamics, cujos vídeos virais mostram seu Atlas humanoide de próxima geração caminhando com dificuldade por uma floresta cheia de neve, levantando-se novamente depois de cair, enfatiza a robustez: velocidade e equilíbrio acima de planejamento e precisão. (Corredor e vários outros concorrentes do DRC foram modificados a partir de robôs Atlas.) Aaron D. Ames, pesquisador de robótica do Instituto de Tecnologia da Geórgia (Georgia Tech), que

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está trabalhando em um bípede destituído de cabeça e braços chamado DURUS, especifica todos os graus possíveis de liberdade no corpo do robô com densas equações matemáticas que preencheriam, cada uma, centenas de páginas se fossem escritas por extenso. Jonathan Hurst, engenheiro mecânico da Universidade Estadual do Oregon, construiu um robô relativamente simples chamado ATRIAS com base em um modelo genérico de física que também descreve o comportamento de aves terrestres, que se locomovem correndo pelo chão. Apesar de suas abordagens diferentes, tanto Ames quanto Hurst estão interessados na mesma coisa: eficiência. Estratégias híbridas também existem. Pratt, cujo Corredor conquistou o segundo lugar no DRC, empregou um método chamado ponto de captura para mesclar um controle como o do ASIMO com a estabilidade desenvolvida pela Boston Dynamics. Cada abordagem tem suas vantagens, no entanto, nenhuma é capaz de emular a eficiência, flexibilidade, velocidade e precisão de um humano adulto caminhando. É tentador dizer que engenheiros nem deveriam se dar o trabalho de tentar. Afinal, Jun Ho Oh, principal roboticista do Instituto Avançado de Ciência e Tecnologia da Coreia, ganhou os US$ 2 milhões do primeiro prêmio do DRC, não porque seu robô caminhou mais que todos os outros da competição, mas porque Oh evitou o máximo possível a locomoção por pernas. (O humanoide estava equipado com rodas em seus joelhos e pés, o que lhe permitiu rolar em uma estável posição ajoelhada durante a maior parte do percurso.) E os irmãos Wright não inventaram o avião ao imitarem servilmente o modo como asas de aves batem. No entanto, há razões válidas para que o desejo de construir robôs que andam perdure. A aplicação mais óbvia é tão antiga quanto a lenda do Golem: uma versão mais forte e melhor de um corpo humano poderia realizar tarefas consideradas difíceis, perigosas ou entediantes demais para pessoas se arriscarem ao utilizarem seu próprio corpo. O próprio Desafio de Robótica da DARPA foi projetado para imitar o desastre na usina nuclear de Fukushima Daiichi, no Japão, em 2011. Esse acidente poderia ter sido mitigado se robôs tivessem sido capazes de se dirigir até a instalação, transpor algumas escadas ou corredores cheios de entulhos/detritos, e girado algumas válvulas ou acionado alguns interruptores. Respostas a desastres seriam apenas uma das aplicações. A telepresença empresarial (de escritório) e assistência domiciliar, logística de empacotamento e entrega de pacotes, patrulhas e monitoramento de segurança, e exploração e extração de recursos [naturais] poderiam todos ser, concebivelmente, aumentados ou automatizados por robôs humanoides. “Desconheço qualquer forma biológica ou mecânica existente que seja mais adequada à locomoção terrestre que um humanoide”, afirma Pratt. Os benefícios indiretos do bipedalismo robótico também poderiam ser significativos. Ames sustenta que construir sistemas robóticos que captam toda a gama da locomoção humana nos ajudará a entender o caminhar em si. “Se você puder fazer robôs andarem como pessoas, poderá ajudar muitas pessoas que não podem andar”, argumenta ele.


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A expectativa de um humanoide bĂ­pede espelha a promessa da inteligĂŞncia artificial (IA): a de versatilidade ilimitada. Se um dispositivo de IA ĂŠ o suprassumo de uma mĂĄquina â&#x20AC;&#x153;pensanteâ&#x20AC;?, um robĂ´ humanoide poderia se tornar a suprema â&#x20AC;&#x153;mĂĄquina que fazâ&#x20AC;? â&#x20AC;&#x201D; uma metaferramenta verdadeiramente de propĂłsito geral, capaz de chegar a e agir em ambientes imprevisĂ­veis, aproveitando, ao mesmo tempo, todos os dispositivos Ăşteis que jĂĄ inventamos. â&#x20AC;&#x153;A Ăşnica razĂŁo para ter um robĂ´ humanoide ĂŠ ter um autĂ´mato polivalente, multifuncionalâ&#x20AC;?, sentencia Oh. â&#x20AC;&#x153;RobĂ´s bĂ­pedes nĂŁo sĂŁo necessĂĄrios em todos os lugares. Mas em algum lugar eles serĂŁo necessĂĄrios. Estamos nos preparando para essas situaçþes.â&#x20AC;? CONTROLE COMPLETO

O laboratório de robótica de Pratt no IHMC parece um cruzamento entre um pequeno estúdio independente de criação original e uma modesta start-up de software. Dois jovens pesquisadores des-

lizam em skates ao redor de uma ampla ĂĄrea aberta de mesas de trabalho, disparando lançadores Nerf um contra o outro. Um espaço de trabalho abarrotado e desordenado, parecido com um hangar, abriga uma rĂŠplica do percurso do DRC e uma grande ponte rolante de metal sobre trilhos. Pendendo dessa estrutura, como um pedaço inerte de carne, estĂĄ Corredor: com membros frouxos, pĂŠs em forma de pranchas apontando para baixo, e â&#x20AC;&#x153;dedĂľesâ&#x20AC;? que mal tocam o piso de concreto. John Carf, o mais experiente operador de robĂ´s do laboratĂłrio, inicia a rotina de calibragem do robĂ´. Ainda suspenso no ar, o autĂ´mato ganha vida ao levantar seus braços e pernas em uma pose precisa, como o Homem Vitruviano, de Leonardo da Vinci. Encostada a um pilar ao lado do guindaste estĂĄ uma longa extensĂŁo de tubulação branca com uma luva de boxe Everlast vermelha em miniatura presa a uma extremidade. Ela representa a distância mĂ­nima que se deve manter de Corredor quando o robĂ´ estĂĄ ativo. â&#x20AC;&#x153;Temos uma polĂ­tica oďŹ cial de manter uma distância de

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MODELOS

A abordagem vara de Pogo ¸³DĂŽÂ&#x161;DÂł øĂ&#x;äÎ x äxøä D§ø³¸ä lx Ă&#x2021;šäÂ?Â?Ă&#x;DløDcT¸lD7ÂłÂ&#x17E;ĂžxĂ&#x;äÂ&#x17E;lDÂ? lx äÎDløD§ l¸ 'Ă&#x;xÂ?¸³ `¸³äÎĂ&#x;øÂ&#x;Ă&#x;D­ ¸ 52 3¸³¸­xyD äÂ&#x17E;Â?§Dj x­ Â&#x17E;ÂłÂ?§zäj lx Ă&#x2122;Ă&#x2021;Ă&#x;xäø­D Ă&#x201D;øx ¸ Ă&#x;¸UÂş yø­DxäÂ&#x2026;xĂ&#x;DĂ&#x161;Ă&#x2021;DĂ&#x;D xäÎølDĂ&#x; ¸ä Â&#x2026;ø³lD­x³Î¸ä lD §¸`¸­¸cT¸ UÂ&#x;Ă&#x2021;xlxĂ?'Ă&#x;¸UÂş¸Ă&#x2021;xĂ&#x;D øäDÂłl¸ ¸ ­¸lx§¸ ­DääDÂ?­¸§D lx §¸`¸­¸cT¸jĂ&#x201D;øxĂŽĂ&#x;DĂŽD¸Dθ lx `D­Â&#x17E;ÂłÂ&#x161;DĂ&#x; `¸­¸ D DcT¸ lx ø­ `¸Ă&#x;Ă&#x2021;¸ ­DääÂ&#x17E;Þ¸§Â&#x17E;Â?Dl¸D ø­D Ă&#x2021;xĂ&#x;ÂłD x§EäÎÂ&#x17E;`D lxäĂ&#x2021;Ă&#x;¸ÞÂ&#x17E;lD lx ­DääDĂ?'Ă&#x;xäø§ÎDl¸y äøĂ&#x;Ă&#x2021;Ă&#x;xxÂłlx³Îx­x³Îx EÂ?Â&#x17E;§i 52 3 y `DĂ&#x2021;DÄ&#x2026;lxDÂłlDĂ&#x;x`¸Ă&#x;Â? Ă&#x;xĂ&#x; D ø­D Ăžx§¸`Â&#x17E;lDlx lx ­DÂ&#x17E;ä lx Âżj} ­xĂŽĂ&#x;¸Ă&#x2021;¸Ă&#x;äxÂ?ø³Â? l¸ x äx Ă&#x;xxĂ&#x201D;øÂ&#x17E;§Â&#x17E;UĂ&#x;D Â&#x2026;D`Â&#x17E;§­x³Îx Ă&#x201D;øDÂłl¸ `Â&#x161;øÎDl¸³¸ ­xÂ&#x17E;¸ lx ø­D Ă&#x2021;DääDlDĂ?

As molas nas pernas de ATRIAS conservam parte da energia de cada passada e a transformam em trabalho, alimentando assim o prĂłximo passo do robĂ´.

ĂĽDĂ ĂŻÂ&#x;`Ú¨DcĂ&#x2021;yĂĽÂ&#x152;yÄ Â ĂżyÂ&#x;ĂĽ´DĂĽĂ&#x2C6;yà´DĂĽmyڎ animal fazem a mesma coisa.

Vista traseira

Mola

Força do quadril Motores fortes nos quadris de ATRIAS se ligam a pernas cheias de molas que se movem, ou balançam passivamente.

3 m a todo custoâ&#x20AC;?, diz Pratt, enquanto uma polia motorizada abaixa os pĂŠs do Corredor atĂŠ o chĂŁo. Um grosso cabo elĂŠtrico transmite 10 kW de energia aos mecanismos atuadores hidrĂĄulicos do humanoide de 175 kg. â&#x20AC;&#x153;Isso corresponde a mais ou menos Ă potĂŞncia de 12 cavalos correndo por suas veiasâ&#x20AC;?, diz Pratt. â&#x20AC;&#x153;Se algo desse errado e ele lhe desse um soco na cara, isso poderia matĂĄ-lo.â&#x20AC;? Mas, enquanto Pratt e Carf submetem Corredor a alguns dos movimentos que executou no DRC â&#x20AC;&#x201D; equilibrar-se em um pĂŠ, caminhar alguns passos na direção de um bloco de concreto, subir nele e depois descer â&#x20AC;&#x201D; o autĂ´mato parece ser simultaneamente imponente e desconcertantemente frĂĄgil. Seu massivo torso, encerrado em uma estrutura acolchoada de tubos de aço, se equilibra sobre pernas afuniladas, ďŹ&#x201A;exionadas nos joelhos, dando ao robĂ´ uma aparĂŞncia sobrecarregada, ultrapesada. Seu software de equilĂ­brio â&#x20AC;&#x153;push-recoveryâ&#x20AC;? (â&#x20AC;&#x153;empurrar-recuperarâ&#x20AC;?, ao pĂŠ da letra) nĂŁo estĂĄ instalado no momento; portanto um bom empurrĂŁo poderia derrubĂĄ-lo (embora o arnĂŞs de segurança aďŹ xado ao guindaste certamente o segurasse). Ele se move com o ritmo deliberado e andar arrastado de uma pessoa mais idosa que conduz um pedestre por um cruzamento de trânsito. Mas seus passos sĂŁo seguros: o arnĂŞs de segurança afrouxa visivelmente quando Corredor pisa e puxa seu considerĂĄvel volume para cima dos blocos de concreto.

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O mĂŠtodo que Pratt utiliza para planejar os passos do autĂ´mato, conhecido como ponto de controle, ou captura, se refere Ă posição que o pĂŠ de um bĂ­pede precisa atingir no chĂŁo parar impedir que seu corpo se desequilibre. Quando alguĂŠm estĂĄ caminhando com rapidez a passos largos ou correndo, o ponto de captura para cada passo nĂŁo precisa ser determinado com tanta precisĂŁo e antecedĂŞncia, porque o bĂ­pede passa um tempo relativamente curto se equilibrando antes de dar o prĂłximo passo. Mas quando uma pessoa anda devagar ou pisa em terreno irregular, â&#x20AC;&#x153;o posicionamento de cada passo ĂŠ mais crĂ­ticoâ&#x20AC;?, explica Pratt. â&#x20AC;&#x153;Se vocĂŞ errar apenas alguns centĂ­metros, vai tropeçar muito.â&#x20AC;? Pense em usar pedras para cruzar um riacho sem cair na ĂĄgua. Uma abordagem seria â&#x20AC;&#x153;se inclinar rapidamente para a frenteâ&#x20AC;? colocando os pĂŠs mais ou menos nos lugares certos nas pedras para manter seu equilĂ­brio e trajetĂłria. A outra seria mover-se lenta e cuidadosamente, colocando o pĂŠ exatamente no ponto certo para transferir seu peso de maneira segura a cada passo. De acordo com Pratt, a capacidade de Corredor de sentir sua prĂłpria posição em tempo real no espaço â&#x20AC;&#x201D; o que ĂŠ feito atravĂŠs de uma unidade de medida inercial em sua pelve e software que recalcula o equilĂ­brio e a orientação mil vezes por segundo â&#x20AC;&#x201D; supera de longe a de humanos. Mas o que humanos tĂŞm e os autĂ´matos nĂŁo

Ilustração de Brown Bird Design

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Passo elĂĄstico

Vista lateral


sĂŁo membros leves e flexĂ­veis, capazes de se mover suficientemente rĂĄpido para corrigir erros ou distĂşrbios enquanto se movem. Pratt descreve uma brincadeira que pratica com seus filhos e que deixa esse ponto bem claro. â&#x20AC;&#x153;Caminhamos pela rua e, de repente, grito â&#x20AC;&#x153;empurrar-recuperarâ&#x20AC;? e lhes dou um empurrĂŁoâ&#x20AC;?, conta rindo. Se Pratt fizesse a mesma brincadeira com Corredor, existe uma boa chance de que atĂŠ com sua sofisticada programação push-recovery e juntas hidrĂĄulicas de 12 cv de potĂŞncia, o robĂ´ caĂ­sse no chĂŁo. Outra vantagem que corpos humanos tĂŞm sobre robĂ´s ĂŠ a capacidade de se levantar novamente depois de caĂ­rem â&#x20AC;&#x201D; ou, no mĂ­nimo, nĂŁo se partirem em pedaços. â&#x20AC;&#x153;VocĂŞ estĂĄ â&#x20AC;&#x2DC;pousandoâ&#x20AC;&#x2122; sobre grandes pedaços de metal pesado, entĂŁo ĂŠ difĂ­cil construir algo que possa sobreviver a uma quedaâ&#x20AC;?, argumenta Pratt. EntĂŁo, se os robĂ´s bĂ­pedes no DRC caminharam mais como pessoas idosas tensas e frĂĄgeis do que temĂ­veis e ĂĄgeis â&#x20AC;&#x153;Exterminadores do futuroâ&#x20AC;?, ĂŠ porque seus corpos os forçaram a isso. â&#x20AC;&#x153;O gargalo [para criar robĂ´s bĂ­pedes] nĂŁo ĂŠ, de modo algum, computacional. Ă&#x2030; o Hardwareâ&#x20AC;?, sentencia Pratt. â&#x20AC;&#x153;Se pudĂŠssemos construir o robĂ´ com algo que tivesse as mesmas propriedades que os mĂşsculosâ&#x20AC;? â&#x20AC;&#x201D; um atuador leve, energeticamente eficiente, capaz de se comportar como um poderoso motor em um momento e uma mola passiva no prĂłximo â&#x20AC;&#x201D;, â&#x20AC;&#x153;creio que isso poderia ser realmente muito bom.â&#x20AC;? O MODELO MASSA-MOLA

O robĂ´ andador de Hurst, ATRIAS, ĂŠ tĂŁo cego quanto um morcego e tĂŁo mudo quanto uma rocha. Ele nem sequer tem uma cabeça â&#x20AC;&#x201D; apenas uma haste metĂĄlica que se projeta para fora de seu tĂłrax quadradĂŁo preto, que Hurst e seus alunos de pĂłs usam para guiar o autĂ´mato enquanto ele desfila exibido pelo SalĂŁo Graf da Universidade Estadual do Oregon como uma galinha mecânica decapitada. Apesar dessas aparentes deficiĂŞncias, no entanto, ATRIAS ĂŠ capaz de realizar uma façanha surpreendentemente humana, que nenhum bĂ­pede planejador de rota ou calculador de ponto de captura na competição da DARPA conseguiu: ele pode tropeçar por cima de um obstĂĄculo inesperado e continuar andando como se nada tivesse acontecido. Comparado com os movimentos lentos e arrastados dos pĂŠs da maioria dos humanoides bĂ­pedes, ATRIAS ĂŠ Gene Kelly interpretando â&#x20AC;&#x153;Cantando na chuvaâ&#x20AC;?. â&#x20AC;&#x153;Projetamos esse robĂ´ como uma ferramenta cientĂ­fica para uma finalidade: investigar os princĂ­pios fundamentais subjacentes ao ato de caminharâ&#x20AC;?, esclarece Hurst. Em outras palavras, nĂŁo espere ver ATRIAS seguir seu caminho, hesitante como uma avestruz, em quaisquer futuros locais de desastres. Mas se seu entendimento de locomoção bĂ­pede estiver correto, talvez nĂŁo tenhamos de esperar atĂŠ que alguĂŠm invente mĂşsculos artificiais para que robĂ´s possam caminhar com robustez e eficiĂŞncia animalesca. ATRIAS (sigla que em inglĂŞs quer dizer â&#x20AC;&#x153;presuma que o robĂ´ ĂŠ uma esferaâ&#x20AC;?) ĂŠ uma piada corrente no mudo da fĂ­sica, que basicamente significa â&#x20AC;&#x153;mantenha a coisa bem simplesâ&#x20AC;?. Seu comportamento se baseia em uma teoria de locomoção sobre pernas prevalente hĂĄ dĂŠcadas, chamada modelo massa-mola. De acordo com ele, todas as variĂĄveis necessĂĄrias para descrever um â&#x20AC;&#x153;andadorâ&#x20AC;? feito de ossos, mĂşsculos e tendĂľes podem ser resumidas a somente dois elementos: a massa de um corpo ligado em um Ăşnico ponto a uma perna sem massa (ou, no mundo real, tĂŁo leve quanto possĂ­vel) equipada com uma mola. O modelo massa-mola ĂŠ pouco mais que uma vara de Pogo para pular, controlada por computador e com um peso em cima. Mas esse modelo serviu de inspiração para o desenvolvimento da

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locomoção sobre pernas em robĂ´s durante dĂŠcadas; mais famosamente no LaboratĂłrio de Pernas do MIT, aonde o fundador e principal pesquisador Marc Raibert conduziu uma pesquisa pioneira no final dos anos 1980 e inĂ­cio dos anos 1990 sobre robĂ´s puladores e corredores antes de deixar o mundo acadĂŞmico para fundar a Boston Dynamics. (Hurst e Pratt passaram algum tempo lĂĄ antes de criarem seus prĂłprios laboratĂłrios de robĂłtica com pernas.) O modelo massa-mola ĂŠ importante porque fornece um dos fundamentos para uma caracterĂ­stica muito relevante do andar chamada estabilidade dinâmica. Um robĂ´ caminhante dinamicamente estĂĄvel mantĂŠm o equilĂ­brio tal como um humano, sustentando-se no meio da queda com cada passo. Se uma perturbação ou um erro interrompe seus movimentos e o caminhante nĂŁo puder corrigir sua marcha a tempo de sustentar seu centro de massa, ele cairĂĄ. â&#x20AC;&#x153;O centro de massa de um humano fica a cerca de 90 cm do chĂŁo, o que significa que vocĂŞ tem de colocar sua perna no lugar em menos de 1/3 s para evitar uma queda significativaâ&#x20AC;?, explica Pratt. A estabilidade estĂĄtica, por outro lado, faz a abordagem oposta: em vez de manter um estado de queda controlada, ela trata o ato de caminhar â&#x20AC;&#x153;como uma perturbação da imobilidadeâ&#x20AC;?, diz Andy Ruina. A trajetĂłria e o impulso de cada passo tĂŞm de ser calculados precisamente com antecedĂŞncia para que o centro de massa do robĂ´ permaneça continuamente equilibrado em todos os pontos de seu andar. Os primeiros humanoides bĂ­pedes usavam um andar estaticamente estĂĄvel para tornar os membros rĂ­gidos dos robĂ´s mais fĂĄceis de controlar e lhes permitir, pelo menos em teoria, â&#x20AC;&#x153;congelarâ&#x20AC;? no meio de uma passada a qualquer momento sem cair. RobĂ´s humanoides contemporâneos, inclusive os competidores do DRC, ainda usam uma versĂŁo dessa abordagem cha-

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mada estabilidade quase estĂĄtica, que requer passos similarmente deliberados e pĂŠs chatos para manter o equilĂ­brio. Um andador bĂ­pede quase estĂĄtico precisa de muitos atuadores, que consomem grande quantidade de energia e poder computacional, para controlar seu andar â&#x20AC;&#x153;duroâ&#x20AC;?, com joelhos dobrados, e ainda assim ĂŠ excessivamente sensĂ­vel a perturbaçþes. Mas um bĂ­pede dinamicamente estĂĄvel, baseado no modelo massa-mola como ATRIAS, transfere grande parte dessa função para as interaçþes fĂ­sicas que ocorrem naturalmente entre suas pernas e o terreno. â&#x20AC;&#x153;Se vocĂŞ estiver andando em terreno pedregoso, vocĂŞ pode esticar uma perna para a frente, apoiĂĄ-la no chĂŁo, e ela se conformarĂĄ automaticamente a o que quer que atinjaâ&#x20AC;?, explica Pratt, que aproveitou uma dinâmica semelhante enquanto projetava bĂ­pedes no LaboratĂłrio de Pernas do MIT no final da dĂŠcada de 1990. Quando combinado com motores de quadril e 2 5353i3ĂŽxĂ&#x2021;Â&#x161;xÂłĂ&#x2030;Ă esquerda)x DĂ&#x;Â&#x2020;(Ă  direitaĂ&#x160;¸Ă&#x2021;xĂ&#x;D­DäløDäø³Â&#x17E;Â? pernas fortes, que podem se mover passivamente lDlxälx`¸³ÎĂ&#x;¸§xl¸¸Ă&#x2021;xĂ&#x;Dl¸Ă&#x;³¸§DU¸Ă&#x;DΚĂ&#x;Â&#x17E;¸l¸$ Ă? DĂ&#x;Â&#x2020;xäÎEÂ?øÂ&#x17E;DÂłl¸ (sem serem impulsionadas por motores), o modelo 2ø³³Â&#x17E;ÂłÂ?$DÂłjxÂłĂ&#x201D;øD³Î¸3ĂŽxĂ&#x2021;Â&#x161;xÂłĂ&#x;xĂžÂ&#x17E;äDlDl¸äxÄ&#x20AC;Â&#x17E;UÂ&#x17E;l¸äx­ĂžEĂ&#x;Â&#x17E;¸ä­¸³Â&#x17E;θĂ&#x;xä massa-mola consegue produzir uma marcha eficiente, que ĂŠ surpreendentemente elĂĄstica quando perturbada. Hurst utiliza a frase â&#x20AC;&#x153;desempenho animalescoâ&#x20AC;? para para realizar testes de estresse em seus designs mais recentes para descrever a combinação de economia energĂŠtica e agilidade no os rigores do cenĂĄrio de desastre simulado da DARPA. O prĂłprio modo de caminhar de ATRIAS. De fato, quando monitorou os mo- DRC-Hubo+ mais parece um brinquedo da GoBots, mas de tamavimentos do robĂ´ e plotou os dados ao longo do tempo, a curva re- nho natural, com brilhantes detalhes vermelhos e azuis adornansultante chegou muito de perto da de um humano e de vĂĄrias es- do seu corpo esguio, geomĂŠtrico, de alumĂ­nio escovado. E muito como esse mesmo brinquedo, a arma secreta de Hubo nĂŁo ĂŠ intelipĂŠcies de aves terrestres, que caminham no chĂŁo. Hurst diz que essa correspondĂŞncia implica que a fĂ­sica que gĂŞncia ou força, mas uma capacidade de transformar sua forma empregou para projetar o corpo e o comportamento de ATRIAS humanoide de maneiras surpreendentes. Oh tem um ar alegre e divertido, ligeiramente excĂŞntrico. Ele pode ser idĂŞntica a alguns dos princĂ­pios subjacentes ao bipedalismo natural. â&#x20AC;&#x153;NĂŁo estamos fazendo qualquer biomimĂŠtica com se sente Ă  vontade ao se exibir um pouco â&#x20AC;&#x201D; especialmente desde ATRIASâ&#x20AC;?, garante ele. â&#x20AC;&#x153;Suas pernas nĂŁo se parecem nada com as que recebeu o cheque de US$ 2 milhĂľes da DARPA. Certo dia, no de uma galinha ou de um humano. Mas, por baixo, os padrĂľes de inĂ­cio de fevereiro, ele e seus alunos graduados realizaram demarcha que vemos sĂŁo os mesmos. Isso me diz que estamos no ca- monstraçþes do Hubo para uma delegação visitante de tecnocraminho certo â&#x20AC;&#x201D; e que isso provavelmente nĂŁo requer atuadores tas franceses, o presidente da KAIST e uma autoridade militar coreana. Uma semana antes, Oh havia acompanhado Hubo Ă  reumais rĂĄpidos ou mais computação.â&#x20AC;? niĂŁo do FĂłrum EconĂ´mico Mundial, em Davos, na Suíça. ADAPTANDO-SE ENQUANTO ANDA Em vista das honrarias e da celebridade de Hubo, seria de se O DRC-Hubo+ de Jun Ho Oh pode ter conquistado o grande supor que Oh tivesse uma fĂŠ ilimitada na capacidade de andar de prĂŞmio de US$ 2 milhĂľes no Desafio de RobĂłtica da DARPA, seu robĂ´. Em vez disso, ele conta jovialmente com que frequĂŞncia mas uma olhada ao redor de seu laboratĂłrio prova que seu su- Hubo caiu no perĂ­odo que antecedeu o DRC â&#x20AC;&#x201D; â&#x20AC;&#x153;cerca de uma vez cesso nĂŁo aconteceu da noite para o dia. Aninhado em uma ofi- por mĂŞs, mas em geral o dano nĂŁo era tĂŁo graveâ&#x20AC;?, diz ele â&#x20AC;&#x201D; e admicina parecida com um Bunker no campus do instituto KAIST, te abertamente que sua estratĂŠgia vencedora se baseou em evitar a em Daejeon, na Coreia do Sul, o LaboratĂłrio Hubo ĂŠ decorado locomoção bĂ­pede sempre que possĂ­vel. â&#x20AC;&#x153;Se andar funciona 99% com versĂľes obsoletas do robĂ´ humanoide que Oh fabricou so- das vezes no laboratĂłrio, o 1% restante na realidade sempre ĂŠ onde zinho ao longo dos Ăşltimos 15 anos. estĂŁo os problemasâ&#x20AC;?, resume o roboticista. As versĂľes pendiam de pequenas pontes rolantes como ternos Originalmente Oh pretendia que Hubo caminhasse pela pista que saĂ­ram de moda: o design original do Hubo, uma cĂłpia exata do DRC, assim como o Corredor. Mas depois de repetidas dificuldo ASIMO, do tamanho de uma criança, que Oh montou em 2004 dades durante os testes, Jungho Lee â&#x20AC;&#x201D; um colega roboticista e utilizando sobras dos orçamentos de pesquisa de seus colegas de- cofundador da Rainbow, uma empresa spin-of do HuboLab que pois que o governo da Coreia do Sul se recusou a subvencionĂĄ-lo; comercializa o robĂ´ e sua tecnologia â&#x20AC;&#x201D; o convenceu a tomar um uma versĂŁo que recebeu sim financiamento depois da bem-sucedi- rumo mais conservador. Em vez de apostar suas chances no anda prova de conceito de Oh, sua camada externa cor de cinza ago- dar imperfeito de Hubo, Oh encontrou uma solução que se chara eliminada e suas entranhas de metal expostas como numa ver- ma â&#x20AC;&#x153;mobilidade multimodalâ&#x20AC;?. Outra frase que vem Ă  mente ĂŠ sĂŁo robĂłtica de uma exposição tipo â&#x20AC;&#x153;como funciona o corpo huma- â&#x20AC;&#x153;vale tudo, desde que funcioneâ&#x20AC;?. noâ&#x20AC;?; um protĂłtipo preto sem cabeça de Hubo que Oh construiu Essencialmente, Oh fez de Hubo um Transformer. Em terreno

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plano, o robĂ´ se dobra em uma posição ajoelhada e zanza por aĂ­ sobre rodas fixadas em seus joelhos e pĂŠs. Seu torso tambĂŠm ĂŠ capaz de girar independentemente de sua pelve, o que permite que o autĂ´mato se contorça em posiçþes que podem maximizar sua eficĂĄcia de maneiras engenhosas. Quando confrontado com o corredor cheio de entulhos no DRC, por exemplo, Hubo nĂŁo perdeu tempo â&#x20AC;&#x201D; nem se arriscou a cair â&#x20AC;&#x201D; para remover as obstruçþes Ă mĂŁo de uma posição vertical. Em vez disso, ele se ajoelhou sobre suas rodas, girou seu â&#x20AC;&#x153;troncoâ&#x20AC;? em 180O e usou as palmas planas de seus pĂŠs â&#x20AC;&#x201D; agora apontados â&#x20AC;&#x153;para a frenteâ&#x20AC;? â&#x20AC;&#x201D; para empurrar o entulho para fora de seu caminho, Ă  medida que rolava rĂĄpida e seguramente adiante. A engenhosidade de Oh produziu um robĂ´ humanoide com pernas, cujo desempenho combina precisĂŁo, robustez e eďŹ ciĂŞncia enquanto segue ao pĂŠ da letra as regras do DRC. Mas e quanto ao seu â&#x20AC;&#x153;espĂ­ritoâ&#x20AC;?? Isso depende do roboticista a quem ďŹ zer a pergunta. â&#x20AC;&#x153;Eu nĂŁo gostei nadaâ&#x20AC;?, diz Aaron Ames do Georgia Tech sobre as transformaçþes do Hubo. (Seu humanoide DURUS nĂŁo competiu no principal percurso do desaďŹ o, mas venceu o Teste de ResistĂŞncia para RobĂ´s, uma competição secundĂĄria de caminhar bĂ­pede ultraeďŹ ciente.) Tony Stentz, da Carnegie Mellon, cujo robĂ´ CHIMP, que conquistou o terceiro lugar e evitou andar em favor de rolar sobre quatro pernas equipadas com esteiras de tanque, tem uma opiniĂŁo diferente. â&#x20AC;&#x153;VocĂŞ tem de olhar para o problema e encontrar o melhor design para resolvĂŞ-lo, considerando todos os fatoresâ&#x20AC;?, opina ele. â&#x20AC;&#x153;Se vocĂŞ simplesmente comparecer [ao percurso do DRC] e disser que a solução tem de ter uma forma bĂ­pede, entĂŁo eu diria que estĂĄ restringindo signiďŹ cativamente a sua solução, e ĂŠ possĂ­vel que vocĂŞ jĂĄ nĂŁo tenha mais a solução ideal.â&#x20AC;? Oh concorda, embora seja tĂŁo obstinado quanto Ă  utilidade de bĂ­pedes humanoides quanto os demais no DRC. â&#x20AC;&#x153;Se o caminhar [humanoide] fosse perfeito 100% das vezes, nĂŁo precisarĂ­amos de mobilidade multimodalâ&#x20AC;?, argumenta ele. Oh compartilha a convicção de Pratt de que ĂŠ o hardware que estĂĄ impedindo o avanço; ele pretende dedicar os prĂłximos dois anos Ă  construção de um entendimento de atuadores â&#x20AC;&#x153;a partir do zeroâ&#x20AC;?. Ainda assim, diz Oh, â&#x20AC;&#x153;NĂŁo vou esperar por atuadores inovadores â&#x20AC;&#x201D; portanto, temos de depender de motores elĂŠtricos, hidrĂĄulicos ou pneumĂĄticosâ&#x20AC;? para melhorar a eďŹ cĂĄcia do Hubo. Se isso signiďŹ ca conceber soluçþes inteligentes de locomoção para compensar o desempenho imperfeito de humanoides sobre duas pernas, que assim seja. QUASE HUMANO

Em fevereiro a Boston Dynamics divulgou um vĂ­deo de seu novo robĂ´ humanoide fazendo quase todas as coisas que os competidores do DRC tiveram tanta diďŹ culdade de fazer, ou nĂŁo ďŹ zeram. O novo autĂ´mato â&#x20AC;&#x201D; uma versĂŁo redesenhada do humanoide Atlas que vĂĄrias equipes do DRC haviam usado â&#x20AC;&#x201D; conseguiu se aproximar de uma porta, abri-la e atravessĂĄ-la em um ritmo rĂĄpido e determinado, quase como um humano. O robĂ´ desceu por um barranco irregular e recuperou seu equilĂ­brio mesmo enquanto seus pĂŠs escorregavam no chĂŁo coberto de neve. ConďŹ ante, ele abaixou e levantou seu corpo de uma posição de cĂłcoras enquanto segurava um peso de 4,5 kg. E caiu de cara â&#x20AC;&#x201D; duramente â&#x20AC;&#x201D; no chĂŁo sem se quebrar ou espirrar ďŹ&#x201A;uido de uma veia hidrĂĄulica rompida (como aconteceu de forma memorĂĄvel com um infeliz competidor do DRC em 2015). E, talvez mais impressionante, ele se esforçou para se erguer sobre seus pĂŠs e ďŹ cou em pĂŠ outra vez.

A demonstração atingiu a comunidade robĂłtica humanoide como quando o Deep Blue venceu Garry Kasparov em uma partida de xadrez. Ruina qualiďŹ cou a exibição como â&#x20AC;&#x153;uma virada do jogoâ&#x20AC;?. Ames e Hurst a consideraram, respectivamente, â&#x20AC;&#x153;espetacularâ&#x20AC;? e â&#x20AC;&#x153;a coisa verdadeiraâ&#x20AC;?. Pratt elogiou a gama â&#x20AC;&#x153;fenomenalâ&#x20AC;? de movimentos do robĂ´, especialmente â&#x20AC;&#x153;o jeito como ele se acocora atĂŠ lĂĄ embaixoâ&#x20AC;?. E acrescentou: â&#x20AC;&#x153;Nem eu consigo fazer issoâ&#x20AC;?. Ainda assim, nenhum deles considera que o caminhar bĂ­pede robusto esteja â&#x20AC;&#x153;resolvidoâ&#x20AC;? e nĂŁo sĂł porque a Boston Dynamics se recusa a compartilhar os detalhes cientĂ­ďŹ cos ou de engenharia por trĂĄs de suas criaçþes. â&#x20AC;&#x153;Este ĂŠ o novo estado da arteâ&#x20AC;?, sentenciou Ames. â&#x20AC;&#x153;O que eles apresentaram ĂŠ uma solução, e a deles ĂŠ melhor que a maioria das outras, claramente. Mas nĂŁo ĂŠ a solução.â&#x20AC;? (A Boston Dynamics nĂŁo respondeu aos reiterados pedidos de entrevista da Scientific American.) Para esses pesquisadores, as mesmas perguntas ainda persistem. Como atuadores mecânicos podem conferir um torque poderoso e explorar a dinâmica passiva ao mesmo tempo? Quais algoritmos de controle permitirĂŁo que um robĂ´ domine a diferença entre subir uma escada cuidadosamente na ponta dos pĂŠs e subir rapidamente a passos largos um monte de pedras? Como a engenharia do sistema aumentarĂĄ a eďŹ ciĂŞncia e reduzirĂĄ os custos? â&#x20AC;&#x153;NĂŁo existe uma lei de Moore para issoâ&#x20AC;?, resume Pratt. E assim o trabalho para resolver o andar bĂ­pede prossegue. Hurst estĂĄ trabalhando em um sucessor do ATRIAS que jĂĄ ĂŠ capaz de correr, caminhar, se nortear e se levantar do chĂŁo em simulaçþes. Ames pretende tirar seu DURUS da esteira rolante e fazĂŞ-lo caminhar pelo campus do Georgia Tech em algum momento em 2017. Ames e Pratt estĂŁo contribuindo para o projeto Valkyrie, da Nasa, que visa desenvolver um robĂ´ humanoide para acompanhar astronautas a Marte; enquanto isso, Andy Ruina estĂĄ desenvolvendo um bĂ­pede chamado Tik-Tok que, segundo ele, demonstrarĂĄ um desempenho e eďŹ ciĂŞncia similares aos de um humano usando componentes baratos, prontamente disponĂ­veis no comĂŠrcio. â&#x20AC;&#x153;TĂ­nhamos a esperança de fazer um vĂ­deo [como o da Boston Dynamics] dentro de um ou dois anos, entĂŁo eles [nos] tomaram issoâ&#x20AC;?, admite Ruina. â&#x20AC;&#x153;Por um minuto pensei: â&#x20AC;&#x2DC;Droga! Agora o que vou fazer pelo resto da minha vida?â&#x20AC;&#x2122; Mas entĂŁo pensei nos irmĂŁos Wright. A invenção deles nĂŁo foi o ďŹ m â&#x20AC;&#x201D; foi o começo. A teoria da dinâmica de aviĂľes veio depois. O Atlas ĂŠ de longe o bĂ­pede mais impressionante que alguĂŠm jamais construiu. Mas isso signiďŹ ca que nĂŁo hĂĄ mais nada a fazer? NĂŁo. Isso abre todo um novo mundo de ideias.â&#x20AC;?

PARA CONHECER MAIS

First steps toward formal controller synthesis for bipedal robotsĂ&#x17D; Dà š´ Ă&#x17D; ÂŽyĂĽ et al. em Proceedings of the 18th International Conference on Hybrid Systems: Computation and Controlj Ă&#x2C6;EÂ&#x2018;ĂĽĂ&#x17D; áÄ&#x2C6;¾ áĂ&#x20AC;~è áÄ&#x2C6;Ă&#x20AC;Â&#x2039;Ă&#x17D; Bio-inspired swing leg control for spring-mass robots running on ground with unexpected height disturbance. Ă&#x17D; 2Ă&#x17D;<yÂŚmD´Â&#x; et al. em Bioinspiration & Biomimeticsj ÿš¨Ă&#x17D; ~j ´Ă&#x2026; Â&#x17D;j DĂ ĂŻÂ&#x;Â&#x2018;š ´Ă&#x2026; Ä&#x2C6;Â&#x17D;ĂŞÄ&#x2C6;Ä&#x2C6;êè myÄ&#x2020;yÂŽUàš my áÄ&#x2C6;Ă&#x20AC;ĂąĂ&#x17D; Capture point: a step toward humanoid recovery. yĂ Ă Ä&#x201A; 0Ă DĂŻĂŻ et alĂ&#x17D; Ă&#x2C6;Ă yĂĽy´ïDmš ´D ĂŞĂ&#x201E; š´Â&#x2020;yĂ {´`Â&#x;D ´ïyà´D`Â&#x;š´D¨ mD Â&#x17E;2 3 üšUĂ y 2šUü ڎD´šÂ&#x;myĂĽj {´šÿDj ĂŻE¨Â&#x;Dj my Â&#x17D; D ĂŞ my myÄ&#x2020;yÂŽUàš my áÄ&#x2C6;Ä&#x2C6;ĂŞĂ&#x17D; Ä&#x20AC;Ä&#x20AC;Ä&#x20AC;Ă&#x17D;Â&#x;Â&#x203A;ÂŽ`Ă&#x17D;ÚüÍÚüyĂ ĂĽĂŤÂŚĂ&#x2C6;Ă DĂŻĂŻĂŤĂ&#x2C6;ĂšU¨Â&#x;`DĂŻÂ&#x;š´üÍáÄ&#x2C6;Ä&#x2C6;ĂŞĂžڎD´šÂ&#x;mĂĽĂž DĂ&#x2C6;ïÚày0šÂ&#x;´ïÞ0Ă DĂŻĂŻĂ&#x17D;Ă&#x2C6;mÂ&#x2020; SeminĂĄrio de Jonathan Hurst sobreâ&#x20AC;&#x153;Projetar robĂ´s para caminhar e correrâ&#x20AC;?: Ä&#x20AC;Ä&#x20AC;Ä&#x20AC;Ă&#x17D;Ä&#x201A;šÚïÚUyĂ&#x17D; `šŽÍÄ&#x20AC;DĂŻ`Â&#x203A;Ă&#x2013;ĂżÂ&#x201A;á%<Ä&#x201A;ÂŽĂ&#x2022;D~Ă&#x2022;?

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LIVROS Da redação

O caçador de realidades Quem assistiu a Blade Runner — o caçador de androides já teve contato com o mundo de Phillip K. Dick. Mas uma dezena de outros filmes, entre eles títulos famosos como O vingador do futuro e Minority report também foram inspirados nas narrativas que rechearam os mais de 40 livros que publicou em vida. Acrescente-se ainda games, uma ópera, vários documentários e até uma série original da Amazon, e já dá para começar a fazer uma ideia do alcance de sua obra, que espalhou-se muito além do nicho restrito conhecido como ficção científica. Outras biografias já se propuseram a mapear os tortuosíssimos caminhos que esse americano nascido em Chicago, em 1928, percorreu, tendo como veículo uma imaginação absolutamente ímpar — ou perturbada, dependendo do seu ponto de vista. Eu estou vivo e vocês estão mortos foi lançado originalmente em 1993, tendo como autor o também escritor francês Emmanuel Carrère. Fanático pela obra dickiana , Carrère se propôs a mapear a jornada intelectual do autor valendo-se de outras biografias, entrevistas com amigos e parentes, correspondência editada e, em grande parte, dos romances e contos de Dick. O personagem que emerge da narrativa de Carrère é um homem perpetuamente

em choque com a realidade que o circundava. Adorava discutir e era capaz de mudar de ponto de vista depois de ter convencido seu oponente, só para não deixar a coisa esfriar. Tinha uma relação distante com o pai, e próxima demais com a mãe, a quem acusou de castradora. Foi abandonado por quase todas as esposas e companheiras que teve ao longo da vida. Tinha medo do FBI, da CIA, da KGB, de Richard Nixon e do diabo. Viciou-se em drogas a ponto de ser internado. Desesperançado, tentou o suicídio mais de uma vez. Mas a Realidade, com r maiúsculo, sempre esteve no centro de suas reflexões. Depois de ter uma alucinação — ou visão, depende do seu ponto de vista — converteu-se ao catolicismo. Lia a Bíblia sem parar, usava crucifixo e fez um discurso mencionando suas ideias religiosas que deixou chocados seus muitos (e céticos) fãs franceses. Mas ele também se interessava por gnosticismo, budismo, filosofia pré-socrática, zoroastrismo e muitas outras linhas religiosas, filosóficas e esotéricas. Acreditava que recebia sinais através dos sonhos.Certavez,numestadoalteradodeconsciência, intuiu e diagnosticou corretamente um grave problema de saúde que acometeu um de seus filhos, e assim salvou a vida da criança. No fim da vida, acreditava ser um predestinado por Deus a entregar

uma mensagem redentora à humanidade. Até criou um novo nome próprio para Deus: Valis, título de um de seus livros. Se você já descobriu a qualidade literária da obra de Dick, vale a pena conhecer a mente capaz de vislumbrar mundos tão estranhos. Mas prepare-se para uma jornada no mínimo tão intensa quanto a ficção que ele nos legou. – Pablo Nogueira

Eu estou vivo e vocês estão mortos — A vida de Philip K. Dick Emmanuel Carrère Aleph, 2016 358 págs. R$ 40,90

O quantum sem misticismo 50 ideias de física quântica que você precisa conhecer Joanne Baker, 2015 Editora Planeta 214 páginas, R$ 32,90 96 Scientific American Brasil | Agosto 2016

A editora da revista Science Joanne Baker produziu uma ótima obra didática, ao mesmo tempo abrangente e de fácil leitura. Cada conceito é apresentado num verbete curto e sem matemática, que historia o surgimento e a aplicação daquela ideia. De quebra, há uma pequena biografia do cientista responsável por sua formulação. O livro é indicado especialmente para aqueles que já tiveram algum contato com as muitas “estranhezas” do mundo quântico e desejam mais aprofundamento. — Pablo Nogueira


LIVROS

Ao ininito e além

Os heróis da Revolução

Reconhecido no meio por acessibilizar o estudo da matemática para diferentes públicos, o professor emérito da Universidade de Warwick e matemático Ian Stewart lança sua mais nova obra, buscando alcançar tanto os que amam os números quanto os que declaram sua aversão a eles. Com uma abordagem objetiva, Stewart dedica cada capítulo de seu livro a um número, sua origem, evolução e a imensa possibilidade de usos que cada um possui: códigos, escalas musicais, cálculos e até mesmo jogos populares de lógica, como o sudoku. Sem que o leitor precise fazer nenhuma conta, o autor o leva através da incrível matemática associada aos diversos tipos de números, do zero até os maiores e menores infinitos. — Isabela Coronelli

O fantástico mundo dos números: a matemática do Ćyà¹D¹Ÿ´Š´Ÿï¹ Ian Stewart, 2016 Editora Zahar 348 páginas, R$ 49,90

Os pensamentos das grandes mentes do período conhecido como “Revolução Científica” (1543-1687) estão reunidos nessa obra do doutor em filosofia e professor titular do Departamento de Filosofia da PUC-Rio, Danilo Marcondes. Interessado em aproximar de fato o aluno dos estudos de nomes como Da Vinci, Kepler, Bacon, Galileu e Boyle, Marcondes reproduz trechos originais dessas obras, não sem antes introduzir, contextualizar e destacar a relevância desses textos para a época em que foram escritos e para a sociedade atual. Ao final de cada capítulo, o leitor se depara com uma série de perguntas que buscam levá-lo à reflexão sobre o tema discutido, própria para utilização didática. — Isabela Coronelli

SÉRIE

Câmera selvagem

FOX Networks Group Brasil

(em parceria com Mistika Produtora) Sábados às 21h, no canal NAT GEO

Um cinegrafista, um engenheiro, um nerd e uma missão: captar imagens inusitadas e inéditas da vida selvagem brasileira. Na nova série da Nat Geo, os amigos Christian, Bulba e Daniel serão desafiados semanalmente por universidades, instituições científicas e pelo próprio canal a conseguir um clique sem precedentes da nossa fauna. Isso significa fotografar a parte interna de tocas de aranhas, captar macacos saltando de galho em galho e até mesmo filmar o ataque de uma onça filmado do ponto de vista da presa. Para conseguir a imagem perfeita, no entanto, os colegas ainda terão de adaptar seus equipamentos com os mais variados materiais — como peças de LEGO — para garantir que tudo saia como planejado. Mas não se engane: na natureza selvagem, nada é garantido. Estreia em 16 de julho.

Textos básicos de Š¨¹å¹ŠDy›ŸåïºàŸD das ciências: a revolução `Ÿy´ï Š`D Danilo Marcondes, 2016 Editora Zahar 100 páginas, R$ 46,90

www.sciam.com.br 97


CIÊNCIA EM GRÁFICO O signiicado dos pontos Cada ponto representa o número de safras diferentes consumidas em um país e em qual quantidade, medidas em calorias. Países na beirada variam mais quando comparados à dieta média global (centro). Quanto mais distantes estão os países, mais suas dietas diferem; todos os países estão representados em relação um ao outro, criando a disseminação dos pontos.

Emirados Árabes Unidos Tailândia

Belize

Ruanda

EUA 1985

2009

Kuwait (perto p da média em 2009)

As elipses representam o grau de variação entre os países

Nigéria (mais distante da média em 2009)

Nepal

As dietas alimentares ao redor do mundo estão mais parecidas do que costumavam ser Em 1961, residentes de países remotos ingeriam misturas bem diferentes de safras (azul, acima). Em 1985, as disparidades mundiais haviam se reduzido (laranja), e a alimentação diária se tornou ainda mais homogênea até 2009 (magenta). Em quase 50 anos, as diferenças quanto aos alimentos ingeridos caíram 68%. Os produtos básicos prevalentes, como o trigo, ficaram ainda mais dominantes, e safras de oleaginosas, como soja, palma e girassol, subiram bruscamente (direita). A convergência se dá em detrimento de muitas safras menores, diz Colin Khoury, do Centro Internacional de Agricultura Tropical. As pessoas tém consumido mais alimentos processados, feitos de poucos ingredientes, e vem fritando-os mais, ao invés de cozinhá-los. Embora o aumento resultante em calorias fosse preciso em certas regiões, cientistas dizem que obesidade, diabetes e doenças cardíacas crescem no planeta. Eles também temem que, se houver problemas com uma safra por causa de praga ou seca, os preços poderão disparar e a oferta em todos os continentes, se esvanecer. —Mark Fischetti

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Ascensão e queda

Trigo

1961–1963 (média)

Calorias médias globais (em quilogramas per capita por dia)

Menu de uma só palavra

2007–2009 (média)

400

Arroz 300 Açúcar

200

Milho

100

Soja Mandioca Óleo de palma Coco Girassol Sorgo processado Painço

0

Gráfico de Jen Christiansen

FONTE: “HOMOGENEIDADE MAIOR NO FORNECIMENTO GLOBAL DE ALIMENTOS E SUAS IMPLICAÇÕES PARA A SEGURANÇA ALIMENTAR”(“INCREASING HOMOGENEITY IN GLOBAL FOOD SUPPLIES AND THE IMPLICATIONS FOR FOOD SECURITY”, POR COLIN K. KHOURY ET AL., em PROCEEDINGS OF THE NATIONAL ACADEMY OF SCIENCES USA, VOL. 111, NÚMERO 11; 18 DE MARÇO DE 2014

1961


Scientific american brasil (agosto 2016)  
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