Só uma revolução garantirá os futuros avanços da computação

Depois de décadas de crescimento vertiginoso, o aumento no desempenho dos computadores está prestes a sofrer um travamento.

A única forma de evitar essa parada brusca em um ritmo de avanços tido pela maioria das pessoas como algo certo está em um conjunto de mudanças revolucionárias no desenvolvimento dos programas e no projeto dos processadores.

Esta dura advertência está nas conclusões de um novo relatório elaborado pelo Conselho Nacional de Pesquisas dos EUA, intitulado O Futuro do Desempenho da Computação: Fim do Jogo ou Próximo Nível?

A notícia não poderia ser pior em uma época de crise e incerteza econômica, uma vez que a predição afeta uma indústria com um faturamento na casa do trilhão de dólares, e que já se tornou um elemento dinâmico do crescimento econômico mundial.

Os microprocessadores aumentaram de velocidade por um fator de 10.000 durante os anos 1980 e 1990. Mas dois obstáculos podem fazer com que o poder de processamento bata de frente com um muro na próxima década.

Conforme os transistores se tornaram cada vez menores e mais densamente empacotados dentro dos chips, a velocidade dos processadores se estabilizou. Eles atingiram a casa dos 3 gigahertz em 2005, e ficaram aí desde então. Isto ocorre porque chips com clocks maiores geram calor demais.

Esse patamar na velocidade de clock ameaça acabar com a tendência que chamamos de Lei de Moore - a duplicação do número de transistores em um chip a cada dois anos.

Para tentar sair desse planalto sem graça, e voltar a escalar novos picos de processamento, os fabricantes começaram a fabricar processadores com vários núcleos.

Mas o relatório adverte que processadores multicore não são o bastante para salvar a Lei de Moore: a eficiência energética dos transistores atuais não pode ser melhorada muito mais, e o desempenho "irá se tornar limitado pelo consumo de energia dentro de uma década".

E, para isso, só há uma saída, segundo o documento: inventar uma nova arquitetura para os transistores, ou seja, usar transistores melhores, que ainda não foram inventados.

E os processadores multicore também revelam que o outro calcanhar desse Aquiles computacional também é deficiente: os programas de computador ainda são feitos segundo o paradigma anterior, em que as tarefas eram executadas sequencialmente.

Para que supercomputadores e minicomputadores com processadores de múltiplos núcleos funcionem bem, é necessário projetar os softwares para que eles sejam capazes de executar as tarefas de forma paralela.

Isso parece soar mais promissor, já que a programação paralela, ao contrário de uma nova arquitetura de transistores, já foi inventada.

"A computação paralela oferece um caminho claro rumo ao futuro" para sustentar o crescimento na velocidade dos computadores, afirmou Samuel Fuller, que coordenou a elaboração do relatório.

Alguns processamentos científicos já trabalham bem em paralelo, como os simuladores, seja na previsão do clima ou de grandes explosões de supernovas.

Até mesmo o Google já desenvolveu um conjunto de ferramentas de programação paralela, chamada MapReduce, para processar as grandes massas de dados coletadas pelo seu rastreador, que indexa a internet.

Mas o relatório adverte que a conversão da grande maioria dos softwares, escritos para serem executados sequencialmente, em aplicações paralelas, "será extremamente difícil".

Isso exigirá novos processos de engenharia de software e novas ferramentas. E os programadores terão de passar por uma reciclagem completa para serem capazes de usá-los.

Fonte: The Future of Computing Performance.

Tabela Periódica será corrigida pela primeira vez na história

Pela primeira vez na história, os pesos atômicos de alguns elementos da Tabela Periódica serão alterados.

A nova Tabela Periódica, descrita em um relatório científico que acaba de ser divulgado, irá expressar os pesos atômicos de 10 elementos de uma forma diferente, para refletir com mais precisão como esses elementos são encontrados na natureza.

Os elementos que terão seus pesos atômicos alterados são: hidrogênio, lítio, boro, carbono, nitrogênio, oxigênio, silício, cloro, enxofre e tálio.

"Por mais de 150 anos os estudantes aprenderam a usar os pesos atômicos padrão - um valor único - encontrados na orelha dos livros didáticos de química e na Tabela Periódica dos elementos," comenta o Dr. Michael Wieser, da Universidade de Calgary, no Canadá e membro da IUPAC (União Internacional de Química Pura e Aplicada).

Contudo, explica ele, conforme a tecnologia foi evoluindo, os cientistas descobriram que aqueles números tão bem decorados não são tão estáticos quanto se acreditava anteriormente.

As modernas técnicas analíticas conseguem medir o peso atômico de vários elementos com altíssima precisão.

E essas pequenas variações no peso atômico de um elemento são importantes não apenas nas pesquisas científicas, mas também em outras atividades práticas.

Por exemplo, medições precisas da abundância dos isótopos de carbono podem ser usadas para determinar a pureza e a origem de alimentos como a baunilha ou o mel.

Medições dos isótopos de nitrogênio, cloro e outros são utilizadas para a detecção de poluentes em rios e águas subterrâneas.

Nas investigações de doping nos esportes, a testosterona, que melhora o desempenho dos atletas, pode ser identificada no corpo humano porque o peso atômico do carbono na testosterona humana natural é maior do que na testosterona farmacêutica.

Os pesos atômicos destes 10 elementos agora serão expressos em intervalos, com limites superiores e inferiores.

Por exemplo, o enxofre é conhecido por ter um peso atômico de 32,065. No entanto, o seu peso atômico real pode estar em qualquer lugar no intervalo entre 32,059 e 32,076, dependendo de onde o elemento é encontrado.

"Em outras palavras, o peso atômico pode ser utilizado para identificar a origem e a história de um determinado elemento na natureza," afirma Wieser.

Elementos com apenas um isótopo estável não apresentam variações em seu peso atômico. Por exemplo, o peso atômico padrão do flúor, alumínio, sódio e ouro são constantes, e seus valores são conhecidos com uma precisão acima de seis casas decimais.

VSWR, ROE, Realação de Onda Estacionária

Nos bons livros de telecomunicações sempre encontramos a sigla VSWR (Voltage Standing Wave Ratio), ou em português, ROE (Relação de Ondas Estacionárias). Seu conceito é simples, porém as fontes geralmente dificultam seu entendimento. É por isso que este artigo propõe explicar, de forma clara e objetiva, um dos vilões de várias literaturas: o VSWR ou ROE.

Basicamente, a ROE é uma forma de se medir o casamento de uma antena com sua fonte de sinal. Exemplo: quando toda a energia gerada é transferida para a antena (modelo ideal), obtemos um ROE de 1:1 (um para um). Ou seja, um casamento perfeito. Na prática isto não ocorre, pois sempre existirão perdas.

No mundo real vemos valores como 1,50:1. Isto significa que o sistema consegue transferir uma quantidade ótima de sua energia para a antena (algo em torno dos 90%).

As perdas são comumente observadas na linha de transmissão (cabo ou guia de onda) localizada entre a fonte e a antena. Não é a toa que devemos escolher com cuidado os cabos de nossas instalações. Quanto melhor, menor a perda. E mais: infiltração de água e maus tratos (dobramentos, etc) contribuem, e muito, para um alto e desagradável valor de ROE. Cuidado, ok?

Simples, não?

É isso…

Telas 3D holográficas

Pesquisadores da Universidade do Arizona, nos Estados Unidos, desenvolveram um sistema holográfico capaz de transmitir uma série de imagens 3D realísticas em tempo quase real.

A projeção holográfica cria imagens realmente 3D, ao contrário dos mecanismos utilizados no cinema e nas TVs 3D. Por isso, a holografia dispensa o uso de óculos ou qualquer outro aparato para visualização.

A tecnologia é a mais promissora para tornar realidade as projeções vistas, por exemplo, no filme Guerra nas Estrelas, principalmente na famosa cena onde o robô R2D2 mostra a imagem da Princesa Leia flutuando no ar.

Mas o ritmo de desenvolvimento da holografia tem-se mostrado mais lento do que se esperava inicialmente.

Memória de plástico usa spin do elétron para guardar dados

Fazendo uma ponte entre a spintrônica e a eletrônica orgânica, cientistas criaram a primeira memória de computador feita de um material plástico e que utiliza o spin dos elétrons para guardar os dados.

Considerada como uma alternativa promissora à microeletrônica atual, a spintrônica permite armazenar mais dados em menos espaço, processar esses dados mais rapidamente e consumir muito menos energia, virtualmente eliminando o problema do aquecimento dos computadores.

Já a eletrônica orgânica, que usa materiais poliméricos, ou plásticos, já fez sua estreia no mercado na forma de telas para celulares, mas deverá fazer muito mais, provavelmente tornando-se a base das telas flexíveis e de enrolar e dos circuitos eletrônicos dobráveis.

Arthur Epstein e seus colegas da Universidade do Estado de Ohio, nos Estados Unidos, descrevem o material usado para construir a nova memória como um híbrido de um semicondutor feito de materiais orgânicos e um polímero semicondutor magnético.

O protótipo é formado por uma fina tira de um ímã orgânico colocada sobre outra tira de um ferromagneto metálico, sendo ambas ligadas a dois conectores elétricos.

O polímero magnético semicondutor é o vanádio tetracianoetanido, o primeiro magneto de base orgânica a funcionar acima da temperatura ambiente.

Os elétrons passam para o polímero e um campo magnético os orienta como spin para cima ou spin para baixo. Os elétrons podem então passar para a camada magnética convencional, mas somente se os spins dos elétrons estiverem com a mesma orientação. Se não, a resistência é muito alta para que eles passem. Assim, os pesquisadores puderam ler os dados de sua memória de spins baseado em se a resistência era alta ou baixa.

"Nossa maior conquista é que nós usamos este ímã semicondutor à base de polímeros como um polarizador de spin - o que significa que podemos salvar os dados nele usando um pequeno campo magnético - e como um detector de spin - ou seja, podemos ler os dados de volta," explica Epstein. "Agora estamos mais perto de construir um dispositivo feito inteiramente de material orgânico."

A "memória spintrônica orgânica" é uma ponte entre os computadores atuais - eletrônicos (com base no elétron) e feitos de semicondutores - e uma sonhada geração de computadores orgânicos - spintrônicos (com base no spin do elétron) e feitos com materiais poliméricos (ou plásticos).

Alterar o spin de um elétron requer muito pouca energia e praticamente não produz calor. Isso significa que os dispositivos spintrônicos aquecerão menos e poderão funcionar com baterias menores dos que as usadas nos aparelhos atuais. E, sendo inteiramente de plástico, têm o potencial para serem leves e flexíveis.

Sendo uma pesquisa de fronteira, a nova memória atualmente ainda é uma prova de conceito, não estando pronta para ser inserida em computadores reais.

TV digital e internet serão convergentes e complementares no Brasil

O assessor especial da Presidência da República para a área de políticas públicas em Comunicação, André Barbosa, disse que a TV digital não concorrerá com a internet no Brasil, ao contrário do que está ocorrendo na Europa e nos Estados Unidos.

Segundo ele, no Brasil essas tecnologias serão convergentes e complementares.

"O Brasil adotou uma posição diferente da que vem sendo praticada em países europeus e nos Estados Unidos, que é a de dar fim à comunicação aberta e de estimular as TVs pagas", disse Barbosa à Agência Brasil.

"Eles vêm, ainda que aos poucos, caminhando no sentido de pôr fim à comunicação aberta e gratuita. E acreditam que, no futuro, internet e televisão se fundirão até se tornarem a mesma coisa. Nós não pensamos assim," prosseguiu.

"Broadcasting [TV] e banda larga [internet] não são a mesma coisa. Uma coisa é você fazer uma conexão que parte de um ponto específico e vai para todos os demais pontos. Outra coisa é você conectar um ponto a outro. Essas tecnologias podem até assimilar recursos uma da outra, mas não têm como se tornarem a mesma coisa, até porque a internet não vai substituir a produção audiovisual das TVs, que tem por base o cinema," prevê Barbosa.

Ele disse ainda que a tecnologia nova não vai substituir a antiga porque elas podem ser convergentes e complementares. "Ao ser integrada à banda larga [na forma como o padrão adotado pelo Brasil], as TVs digitais passarão a ser também uma ferramenta de inclusão digital bastante eficiente por já estarem presentes em diversos lares".

Braço robótico de plástico dispensa eletricidade e motores

Cientistas chineses construíram um braço robótico simples, mas extremamente forte, que não usa motores e nem qualquer controle eletrônico.

Como dispensa inteiramente as conexões físicas e elétricas, o braço robótico representa uma prova de conceito extremamente promissora para o desenvolvimento de manipuladores biocompatíveis ou para a coleta de amostras ambientais.

E não é tudo. Construído com um músculo artificial especial, o funcionamento do braço robótico é inteiramente controlado com luz visível.

O braço robótico é formado inteiramente por uma fita composta por duas camadas de plástico. O primeiro é o bem conhecido e inerte polieteno.

Mas o segredo está no segundo polímero, um tipo de músculo artificial chamado polímero de cristal líquido reticulado, ou CLCP (Cross-linked Liquid Crystalline Polymer).

Quando é iluminado com luz azul, o CLCP se contrai, forçando a camada de polieteno ao qual está grudado, o que faz com que toda a fita se dobre. Assim que a luz é desligada, o comportamento do músculo artificial é revertido e o braço volta à posição original.

A equipe do Dr. Yanlei Yu, da Universidade Fudan, uniu estruturas adequadamente dimensionadas para formar um ombro, um cotovelo e uma mão, formando um braço robótico totalmente funcional.

A operação do mecanismo pode ser totalmente controlável, bastando iluminar seletivamente as diversas porções feitas com fitas independentes de músculo artificial.

Os pesquisadores relatam em seu artigo que seu microrrobô é capaz de levantar objetos pesando 10 vezes a massa combinada de todos os seus componentes.

A força por unidade de área que ele gera alcança 300 kPa - para comparação, os músculos do corpo humano produzem 320 kPa.

Os pesquisadores apontam que, ao converter a luz diretamente em movimento mecânico, seu microrrobô poderá ser usado em micromanufatura, manipulando pequenas peças em linhas de produção, simplificando-as e reduzindo o consumo de energia.