Pedro, Jack Kilby e o Chip
“A Idéia Monolítica” foi registrada pelo engenheiro Jack Kilby em seu bloco de notas em 24 de julho de 1958. Pode parecer simples em retrospecto, mas Kilby e sua equipe foram os primeiros a concretizá-la. Todos os componentes eletrônicos – resistores, capacitores e os novos transistores – seriam criados a partir do mesmo material, podendo ser assim incluídos em um único e pequeno pedaço monolítico. Ou, usando o termo em inglês, em um único chip. Nascia aí o circuito integrado, um pequeno pedaço, um pequeno chip.
Grosso modo como a linha de montagem, a tecnologia de circuitos integrados é antes de mais nada uma revolução nos métodos de fabricação. O transistor já havia sido criado dez anos antes, e idéias a respeito da miniaturização e integração de elementos eletrônicos eram desenvolvidas mesmo durante a era dos tubos de vácuo. Com a “idéia monolítica” e processos de fabricação complementares criados pouco depois por Robert Noyce, uma vez que o mesmo substrato e processos seriam utilizados com pequenas modificações para criar todos os diferentes componentes, era essencialmente a fabricação dos circuitos que tornava-se viável.
Mais do que isso, os novos processos para criar os chips eram promissores… e cumpriram sua promessa talvez mais do que qualquer outra tecnologia em nossa história. Refinando e aperfeiçoando as mesmas idéias básicas de fabricação, desde 1958 houve um progresso exponencial e contínuo no número e escala de integração, um progresso mais conhecido como a lei de Moore. Das dezenas de componentes chegou-se aos milhões e então centenas de milhões de elementos. Processadores devem em breve ultrapassar a marca do bilhão de transistores, a preços menores do que um conjunto de pneus de automóvel.
Tudo isto ocorre porque os custos de produção de um componente com centenas de milhões de componentes hoje não é tão distante daqueles com alguns milhares há 40 anos. As técnicas de fabricação não mudaram tanto e nem devem mudar radicalmente até que cheguemos perto dos limites teóricos em que os circuitos lidem com elétrons individuais.
Que a mesma idéia e processos básicos tenham permitido ir dos primeiros circuitos integrados – você confere o circuito original criado por Kilby acima – até a manipulação individual de partículas subatômicas atesta um dos motivos pelos quais Shockley recebeu o prêmio Nobel de Física no ano de 2000. Seu discurso na ocasião (em inglês) conta alguns detalhes da invenção e seu desenvolvimento:
“Hoje, pode ser difícil acreditar, mas em 1959 enquanto começávamos a anunciar a idéia, houve muitas críticas. Na época não era óbvio que a abordagem monolítica de semicondutores teria sucesso sobre as outras. [Havia] a crença de que as taxas de produtividade seriam sempre muito baixas para gerar lucro. Na época, menos de 10 por cento de todos os transistores fabricados realmente funcionava. Outro grupo de pessoas pensava que ela não fazia o melhor uso dos materiais, uma vez que os melhores resistores e transistores não eram feitos com semicondutores. Esses argumentos eram difíceis de contrariar, já que eram basicamente verdadeiros”.
E continuam sendo verdadeiros. Ainda temos “chips” de memória e processadores defeituosos entre aqueles que chegam à nossa mão. Mesmo as melhores fábricas acabam descartando uma boa parcela dos chips fabricados, em seus vários estágios de fabricação. Uma fábrica com maior qualidade não é apenas uma que fabrica melhores chips e sim aquela que descarta com sucesso todos os defeituosos. Os mais eficientes componentes eletrônicos não são feitos em chips e é por isso que seu computador não possui apenas chips: há alguns capacitores, resistores e mesmo transistores dedicados enfeitando sua placa-mãe com diversas formas geométricas, de cilindros a pequenos retângulos. Eles podem ser miniaturizados, mas foram fabricados com materiais e processos dos mais diversos. Um mundo sem chips seria um mundo repleto de tais componentes, muito mais caros, muito mais propensos a falhas.
Chips hoje fazem parte de nossa vida, em uma grande idéia pouco compreendida mas seguramente percebida em seu impacto. Que o diga Pedro, mas há formas mais poéticas, embora com menos schadenfreude, de apreciá-los.
O site Lifehacker oferece alguns wallpapers com a vida íntima dos circuitos, são belíssimas imagens:
Os arco-íris vistos sobre suas superfícies são iridescências, resultado do reflexo da luz em componentes tão minúsculos e uniformes que fazem com que os diferentes reflexos das ondas luminosas interfiram entre si, anulando certas frequências em determinados ângulos. É o mesmo fenômeno que pode ser visto em CDs, bolhas de sabão e asas de borboletas, e nos chips é inteiramente acidental. Projetistas de chips não planejam criar arco-íris, é apenas mais uma das consequências inesperadas dos processos concebidos há meio século.
Já a Intel oferece outra galeria de imagens ilustrando todos os principais passos que transformam areia – fonte de silício – no cérebro de seu computador:
A AMD, sem deixar por menos, oferece este vídeo que também ilustra o processo:
De areia a cérebros eletrônicos com centenas de milhões de componentes tão minúsculos que refletem luz criando iridescências coloridas, aproximando-se em alguns anos da manipulação de partículas fundamentais, e presentes em todo lugar, incluindo na mão do Pedro, conhecer melhor os chips é também apreciar um meme em novas dimensões.
A Kilby, Noyce e todos os cientistas e engenheiros responsáveis, obrigado por nos dar o chip. [Dicas do Paulim e Hilton, obrigado!]
Um pixel, da Terra à Lua, ao infinito e além
Um pedaço de rocha de pouco mais de 1.700 km de tamanho, a 400.000 km de distância da Terra. São números muito grandes, de difícil compreensão, mas é a nossa Lua. Saber que é a nossa Lua, contudo, não deve ajudar muito a capturar suas dimensões e distâncias, até porque nossos sentidos nos enganam. Tente representar com a mão, ou mesmo os braços, o tamanho com que a Lua aparece no céu, por exemplo. Fez o círculo? Muito provavelmente representou algo muito maior do que enxerga.
Pois o tamanho angular da lua no céu é de apenas meio grau. Para ter uma idéia do que isto representa, estenda o braço à sua frente e levante seu polegar: sua largura deve ter de um a dois graus. Isto é, a largura de seu dedão pode cobrir a Lua, de 1.700 km de tamanho, até quatro vezes. É quão pequena a Lua realmente surge no céu. Levante-se e vá conferir! Praticamente todos nós tendemos a estimar o tamanho da Lua no céu como muito, muito maior do que isso (às vezes até usando os braços!) devido à ilusão da Lua. É por isso que a Lua sempre aparece “tão pequena” quando a fotografamos, a câmera não mente, nossa percepção sim.
Felizmente, já há milhares de anos observamos o céu, há alguns séculos passamos a compreender os mecanismos celestes, e há quatro décadas, representantes de nossa espécie, a não mais do que seis graus de separação de você ou eu, pisaram na Lua. Lá já não era mais possível cobrir todo o satélite com o polegar. A menos, é claro, que o polegar ficasse imediatamente à frente dos olhos. Mas então não se enxergaria nada.
Há muitas formas de expressar como esta conquista foi fantástica, mas já que falamos de tamanho, continue lendo para a imagem que é a inspiração para este post, e ir ao infinito – e além.
Na Rússia, Plasma rádio VOCÊ !!
“Este vídeo de um ‘rádio de plasma‘ tem sido popular em blogs russos nos últimos dias. O efeito exibido é muito interessante, e aqui está uma breve história para entendê-lo:
Local: cidade de Brovary, Rússia
Potência do transmissor: 150 KW
Outros ingredientes: antenas soviéticas antigas, cabo de 90 metros de comprimento
Isso é todo o necessário para experimentos PERIGOSOS para receber ondas de rádio. Na área sob efeito das ondas de rádio uma grande diferença de potencial emerge. Por causa da modulação do sinal de rádio o arco elétrico começa a vibrar com a voz humana e começa a ‘falar’. A intensidade da corrente em tal ‘rádio’ pode chegar a centenas de Amperes e pode facilmente derreter metais. Tal eletricidade não tem barreiras e pode passar por um galho.
Não tente isso em casa!” [English Russia, via Mundo Gump]
Será mesmo verdade? Uma fraude elaborada? Uma lenda urbana? Aqui em 100nexos, as respostas lêem VOCÊ!! Read on.
Gols de tremer a terra
No jogo decisivo da Liga dos Campeões na semana passada, os gols de Mess e Eto’o fizeram literalmente tremer o chão, como registrado por um sismógrafo. Nada de grave para falhas sísmicas e placas tectônicas, no entanto: o sismógrafo registrou os gols porque foi colocado a apenas 500 metros do estádio, em uma brincadeira-experimento (ou experimento-brincadeira) de pesquisadores do Instituto de ciências da Terra Jaume Almera.
“Em realidade o que estamos registrando são as celebrações dos aficcionados que se congregaram no Mini Estadi”, explicou Jordi Díaz Cusí a Antonio Martínez Ron. Sismógrafos são sensíveis a interferências locais, e é a combinação dos dados de vários dispositivos a grandes distâncias que permite maior precisão. Confira a nota completa, em espanhol, em la informacion: “Un sismómetro detectó los goles de Eto’o y Messi en la final de Champions“.
Ron é o blogueiro responsável pelo imperdível Fogonazos, que chupinhamos periodicamente.
Humans got served!
Manoi Go, o robô breakdancer. Japonês, claro. Confira seu blog. Fabricado pela Kyosho, o Manoi custa em torno de U$1.500, e pode ser visto fazendo exercícios aqui.
Bonus track: Kobian, o robô capaz de expressar emoções. Um robô emo. Foi criado combinando a cabeça emotiva WE-4RII(2) e o corpo WABIAN-2, ambos da Universidade de Waseda. Japão, claro.
Roombas sonham com ovelhas elétricas? As Tartarugas de Walter
Solte um Roomba – um aspirador de pó robótico – pelo quarto durante meia hora, desligue as luzes e deixe a câmera em longa exposição. O resultado é a bela imagem de SignalTheorist.com registrando o trajeto do pequeno robô percorrendo todo o chão, desde sua espiral inicial passando pela obsessão pelas extremidades do recinto, até passar literalmente por todo o chão.
A inteligência artificial por trás da navegação do pequeno aspirador é certo segredo, mas HowStuffWorks delineia em termos gerais como funciona:
Além de ser uma bela imagem por si só, ela é espetacularmente fabulosa porque remete aos primórdios da robótica e inteligência artificial, em particular, às “tartarugas eletrônicas” criadas por William Grey Walter em 1948. Há mais de seis décadas. Eram as “Machina Speculatrix” Elmer (ELectroMEchanical Robot) e Elsie (Electromechanical Light-Sensitive robot with Internal and External stability), esta última na foto abaixo com Walter e família:
As tartarugas artificiais de Walter estão entre os primeiros robôs eletrônicos autônomos da história, e como tal, eram extremamente simples, mesmo primitivos. O que parece uma cabeça à sua frente era um sensor fotoelétrico, mas diferente de cabeças de tartarugas, girava constantemente 360 graus. Algo como ‘O Exorcista’. Continue lendo para conhecer mais sobre estas adoráveis tartarugas exorcistas e os nexos que as unem ao seu, ao meu, ao nosso livre-arbítrio, consciência e inteligência.
Reconhecimento automático de faces em Star Trek
Qual é o rosto que mais aparece em Jornada nas Estrelas, a série original? A resposta é óbvia, mas como Spock e McCoy dividem o papel de coadjuvantes em diferentes episódios?
O vídeo acima é um demo da tecnologia desenvolvida pela PittPatt, que reconhece rostos automaticamente a partir do vídeo. Os polígonos coloridos indicam aonde o software detectou e reconheceu um rosto, e se pode ver que o elenco principal é reconhecido com precisão impressionante. Os polígonos brancos indicam quando o programa notou um rosto, mas não pôde identificá-lo – ele ainda está limitado a faces de frente.
Visite a página de demonstração para muito mais clipes e dados garimpados pelo programa a partir de 67 episódios da série original ou a sofisticação técnica do sistema (inclui um clipe do The Office).
[via Technovelgy]
Da Pré-História ao Trans-Humanismo em um pote de cerâmica
Os vasos de cerâmica parecem rústicos e primitivos, mas foram criados com uma das mais sofisticadas técnicas de fabricação – com um toque pré-histórico.
Desenvolvidos no Laboratório de Fabricação Rápida de Solheim, em Seattle, EUA, os potes inspirados em cerâmica de nativos americanos (leia-se: “índios”) foram impressos. Tridimensionalmente.
A impressão tridimensional em si mesma não é uma novidade tão grande, mas cabe aqui uma breve descrição. Uma das tecnologias de prototipagem rápida, consiste na fabricação de objetos camada por camada – assim como sua impressora imprime a página linhas por linhas, na impressão tridimensional camadas sucessivas vão sendo dispostas umas sobre as outras até formar o objeto completo. Livres de limitações convencionais, a técnica permite a fabricação de objetos extremamente complexos.
O que é a oportunidade para inserir um clipe de “O Quinto Elemento” por aqui:
Embora esta seja uma apresentação fictícia, é claro, ilustra bem a idéia de fabricação tridimensional por camadas.
Que é a que criou os potes primitivos vistos no início desta nota – olhe com atenção e perceberá as linhas horizontais nos vasos, evidência das finas camadas de frações de milímetro sobrepostas. Com uma diferença muito importante:
Enquanto a matéria-prima usada na impressão tridimensional comum tem um custo de até $100/Kg, o material usado pela equipe de Seattle custa menos de $1/Kg. O segredo?
Ao invés de materiais compostos caros e patenteados não por coincidência pelas empresas que vendem as impressoras 3D, utilizaram pó de cerâmica. Como aglutinante misturaram açúcar de confeiteiro e maltodextrina, e a receita e os processos utilizados foram partilhados abertamente na edição de fevereiro da revista Ceramics Monthly.
Poderia haver algo mais fabuloso que isso? Poderia. A solução de etanol-água utilizada na receita por eles é baseada em vodka.
Depois de impressos tridimensionalmente, os objetos ainda precisam passar por um forno e outros processos dependendo de seu uso. Ao final, encolhem um tanto e se transformam em uma cerâmica porosa, semelhante a uma esponja. A fragilidade pode ser remediada banhando o objeto em diferentes soluções, tornando os objetos mais densos e duráveis:
No meio de toda a tecnologia, que se retorne a uma das primeiras formas de manufatura criadas pela espécie humana – a cerâmica antecede mesmo a civilização em países como o Japão – é algo da poesia histórica do desenvolvimento tecnológico e científico.
E não para aqui, longe disso. Cabem mais alguns nexos.
Há alguns anos o “Evil Mad Scientist Laboratories” já havia criado uma impressora 3D em que a matéria-prima era açúcar puro, solidificado camada por camada com jatos de ar-quente:
O custo do açúcar comum é ainda mais barato que a mistura de cerâmica, mas a utilidade prática de objetos de açúcar derretido não vai muito além de guloseimas.
Outro projeto que busca disseminar as enormes possibilidades dessa técnica de fabricação é o RepRap, que utiliza policaprolactona (PCL), um polímero com um custo em torno de $10/Kg. O projeto RepRap tem como principal objetivo no entanto não apenas utilizar materiais baratos como também ser capaz de se auto-reproduzir. Uma impressora 3D capaz de produzir outra impressora 3D idêntica a si mesma. Já comentei das enormes possibilidades dessa técnica de fabricação?
Algum dia, talvez, até possamos imprimir Millas Jovovichs. [via MAKE]
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– The Printed Pot by Mark Ganter, Duane Storti and Ben Utela
– 3-D Printing Hits Rock-bottom Prices With Homemade Ceramics Mix
– Solid freeform fabrication: DIY, on the cheap, and made of pure sugar
– RepRap Project
Theo Jansen em sua casa
As esculturas cinéticas do holandês Theo Jansen, as “Strandbeest” ou “bestas da praia”, são sua tentativa de criar uma “nova natureza”. Com ciência! Movidas apenas pelo vento, longe de apenas rolar, elas transformam a força motriz em uma série de movimentos complexos, através de uma miríade de juntas e mecanismos. As “bestas” mais recentes de Jansen incluem mesmo sistemas pneumáticos, por onde as criaturas artificiais podem acumular um tanto de energia do vento como ar comprimido dentro de garrafas de limonada.
Se seu movimento parecer perturbadoramente biológico, talvez seja porque as bestas da praia evoluíram como vida artificial. Combinando arte e ciência, o artista se vale de algoritmos genéticos, deixando que as criaturas evoluam em um ambiente virtual em seu computador. Os projetos mais promissores de seu mundo virtual ganham “vida” real com tubos de conduite na praia. “It’s almost alive!”.
O projeto hipnotizante das criaturas de Jansen pode parecer complexo a princípio, mas uma olhada cuidadosa mostra que dificilmente poderiam ser mais simples para a tarefa que se propõem – ele diz ter “reinventado a roda”. Tanto que reproduções em menor escala dos mecanismos podem ser feitos como um robô mais tradicional, movido por um motor (clique para o projeto):
O mais fabuloso no entanto foi encontrar este projeto feito de papel:
E uma animação do mecanismo:
Jansen sonha criar uma série de criaturas, cada vez mais eficientes em se locomover com o vento, e um dia soltá-las todas livremente na praia. Elas “viveriam” sozinhas, movimentando-se como gigantes mecânicos com o vento, armazenando energia quando necessário, evitando ficarem presas na água ou em bancos de areia. Talvez leve mais alguns milhões de anos, mas se for no tempo virtual de seu computador, isso pode equivaler a apenas mais alguns anos.
Enicycle: o uniciclo elétrico
Melhor que circo, é o Enicycle, invenção de um esloveno capaz de percorrer até 30 km com uma carga de bateria. Em uma só roda!
Assim como o conhecido Segway, é uma combinação de motor elétrico + giroscópios + microcontrolador, garantindo que você não precise passar meses aprendendo a se equilibrar. A eletrônica trata de equilibrar o Enicycle… mas apenas em um eixo, para frente e para trás!
O equilíbrio para os lados ainda deve ser feito pela pessoa sentada, o que exige alguns minutos de familiarização, mas pelo visto nada muito mais complicado do que andar de bicicleta. Como o Murilo, do Tecnologia Inteligente, notou, “o equilíbrio em um eixo só, que é o caso do Segway e desse Enicycle, não é tão bacana quanto quando usam como base uma esfera (e aí você pode andar em qualquer direção, ou seja, você tem um veículo holonômico)”.
Sim, isto não seria o 100nexos se não apresentássemos o vídeo de um magnífico robô capaz de se equilibrar sobre uma bola. É o Ballbot:
Não há conhecimento isolado: qualquer informação só é relevante no contexto de outras. E nada melhor para explorar esta teia de infinitos nexos do que um blog na rede.
Em 100nexos, este autor, 
