terça-feira, 5 de abril de 2011

Interface de comunicação cérebro/computador



O computador já pode ser operado pela mente humana. Cientistas da Escola Politécnica da Universidade de São Paulo (USP) elaboraram um software que decodifica os sinais cerebrais responsáveis pelos movimentos de esquerda e direita realizados pela mão do homem e, com isso, conseguiram desenvolver a primeira interface de comunicação cérebro/computador da América Latina.

A cada movimento do corpo humano corresponde um sinal específico no cérebro. Os cientistas da USP usaram equipamentos de eletroencefalograma para digitalizar os sinais cerebrais ligados aos movimentos de esquerda e direita produzidos pela mão do homem e criaram um banco de dados para catalogá-los no computador. O processamento digital é feito por meio de um modelo de cálculo matemático denominado rede neural artificial, capaz de separar os comandos de direita e esquerda a partir da memória do banco de dados. Além disso, o sistema pode decodificar novos sinais com uma margem mínima de erro. "Em testes com voluntários, a média de acerto foi de 90%", relata o físico Ernane José Xavier, coordenador da pesquisa. "O computador aprende com os exemplos do banco, mas depois pode identificar os sinais sozinho."

Para coletar os 900 sinais que formaram a base de dados, Ernane contou com a colaboração de 40 voluntários. Cada um deles passou por dois meses de sessões experimentais. Uma vez constituído o banco, os voluntários se submeteram a um treinamento para se familiarizarem com o sistema e aprenderem como operá-lo.

A conexão entre a pessoa e o computador é feita por meio de eletrodos em contato com regiões específicas do cérebro. No monitor, é visto um círculo branco sobre um fundo escuro. O usuário deverá, então, imaginar que está movendo o círculo para a esquerda ou para a direita, como se utilizasse um mouse. O resultado pode ser observado na tela: o círculo caminha de acordo com o comando mental da pessoa. "Conseguimos provar que o cérebro e o computador podem se entender", afirma Ernane.

Segundo o pesquisador, nos Estados Unidos e na Europa, outros dois grupos de cientistas desenvolvem o mesmo tipo de interface, mas nenhum dos projetos está em estágio avançado. Apesar disso, o físico brasileiro é otimista: "Os próximos três anos podem trazer muitas surpresas na área de neurocomputação. Estamos evoluindo depressa."

Na tela de um computador, um círculo branco com cerca de 15 centímetros de diâmetro irá obedecer as ordens do usuário, que serão emitidas na forma de pensamentos: esquerda ou direita. Em estudos semelhantes realizados numa universidade da Áustria, a porcentagem de acerto chegou a 89%. "Aparentemente, o círculo obedece os comandos do usuário de acordo com sua capacidade de concentração", diz o físico e mestre em Biofísica, Ernane José Xavier Costa, doutorando do LCS da Poli. A comunicação homem/máquina é feita por meio de eletrodos colocados na cabeça do usuário. "Obedecemos a um sistema internacional de disposição de eletrodos que é o mesmo usado para o EEG (Eletroencefalograma)", explica Xavier.

"O que nós fizemos foi um software de computador que tem uma bolinha no centro dele. A pessoa se concentra em movimentar essa bolinha na tela do computador. Os eletrodos já estão colocados na cabeça da pessoa na posição c3 e c4. É como se a pessoa estivesse fazendo um exame de eletroencefalografia. É simples. Os eletrodos são colocados na parte alta do couro cabeludo (c3 e c4). Eles são colocados nessa região porque na literatura científica mostra que há uma relação dessa parte do cérebro com os movimentos motores. Nós fizemos um estudo detalhado, onde foram utilizados 32 canais sobre todo o couro cabeludo e constatamos que na posição (c3 e c4) é onde há maior separabilidade. São três eletrodos colocados na cabeça: um de cada lado (na parte alta c3 e c4) e um terceiro de referência, que fica na orelha e que funciona como se fosse um aterramento. Esse da orelha é necessário porque é uma amplificação diferencial então é necessário ter um eletrodo de referência. "

"O que é novo no meu trabalho é mostrar que essas técnicas de processamento digitais provam que há uma separabilidade nos sinais cerebrais quando a pessoa imagina um movimento ou para a esquerda ou para a direita. Na revista Nature do ano passado há uma reportagem que conta que indivíduos tetraplégicos poderiam escrever usando sinais cerebrais. Qual é a diferença entre o paradigma que eles utilizam e o meu? É que lá eles treinavam as pessoas para mudarem seus padrões neurocerebrais. E no meu eu treino o computador, treino uma rede neural para aprender essas variações". A Revista Medical Engineering & Physics de junho de 2000, volume 22, número 5, comenta o estudo do professor na página 345. Eles chamam de "discriminação entre a imaginação dos movimentos da mão esquerda e direita usando uma representação gaussiana adaptativa."

O Nebrasp (Processamento de Sinais Cerebrais usando Redes Neurais) é dividido em três estágios. No primeiro, acontece a coleta de dados do usuário que será cadastrado no sistema. Forma-se então a base de dados, com os sinais cerebrais (esquerda e direita). "Nesta fase, o software realiza a coleta e armazenagem dos dados", descreve Xavier. Em seguida, acontece a análise da correlação entre os dois dados (esquerda e direita) para verificar se são semelhantes ou separáveis. "Este processo utiliza técnicas avançadas de pré-processamento de sinais, com redes neurais artificiais, o que resulta na análise estatística de erros e acertos. A porcentagem de erros e acertos permitiu escolher a técnica que seria utilizada.

"Até o momento, vem sendo aplicado o Modelo Autoregressivo de Média Móvel (ARMA) " implementado por meio de uma rede neural artificial polinomial e pela Densidade Espectral de Potência (DSP) " que atingiu a 80% de resultados positivos utilizando a rede neural do tipo LVQ (Learn Vector Quantisation), que encontra similaridades nos sinais, e a MLP (Multilayer Perceptrons), que classifica os sinais", descreve o pesquisador. A rede neural extrai parâmetros e é treinada com os sinais cerebrais (esquerda e direita). "Atualmente, estamos estudando a separabilidade. Posteriormente, o usuário cadastrado tentará mover o círculo. Com as mãos colocadas sobre uma mesa, o usuário imagina que está pegando o círculo e movendo-o, para a esquerda ou para a direita. Estes sinais são usados, posteriormente, para analisar se são ou não separáveis", explica Xavier.

O equipamento foi todo desenvolvido no LCS da Poli. No início das pesquisas houve colaboração da Escola Paulista de Medicina, que analisou alguns sinais cerebrais. Em breve, o sistema deverá ser reforçado com a aquisição de um capacete especial para a captação de sinais cerebrais com 32 canais o que, segundo Xavier, favorecerá no desenvolvimento das pesquisas. "Estamos abrindo um campo de pesquisas inédito no Brasil e, até agora, conseguimos provar que os sinais cerebrais podem comandar um sistema", avalia.

Ernane José é Bacharel em Fisica pela Universidade Federal de Viçosa (1992), Mestre em Física pelo Instituto de Física da Universidade de São Paulo (1995) e Doutor em Engenharia Elétrica pela Escola Politécnica da Universidade de São Paulo (2000). Em 2006 Obteve o título de Livre Docencia pela Universidade de São Paulo onde atua como professor coordenando o Laboratório de Física Aplicada e Computacional (LAFAC) na Faculdade de Zootecnica e Engenharia de Alimentos. Tem experiência na área de Bioengenharia e instrumentação eletronica, com ênfase em Processamento de Sinais Biológicos, atuando principalmente nos seguintes temas: Processamento Digital de Sinais, Redes Neurais Artificiais e Instrumentação Eletronica aplicada à experimentação e monitoração de sistemas biológicos.

INVENÇÕES MALUCAS E CURIOSAS

Está é uma demontração de que ninguém pensa igual e que toda idéia é valida, nem se for para acabar com a mesmice do dia- a-dia....




quarta-feira, 10 de março de 2010

DIA DO INVENTOR

4 de Novembro, o Dia dos Inventores é comemorado em honra da atriz e inventora Hedy Lamarr

fonte: wikipédia

INVENTO

Mesmo sabendo que um invento é uma solução técnica para um problema técnico, cujo conhecimento ainda não esteja disponível para o conhecimento público, cada vez se torna mais difícil definir onde reside o invento e onde reside a idéia, elementos fundamentais que irão garantir a exclusividade de patente.

Um invento poderá ser uma invenção, dotada de novidade, atividade inventiva e utilidade industrial, e, assim, suscetível de concessão de patentes - mas só se seu objeto não estiver proibido à patente pela lei do país pertinente. Nesse caso a recomendação da não concessão desestimula a pesquisa mas não proibe os experimentos.

Por exemplo, as leis de quase todos países proíbem o patenteamento de um ser humano , com base em razões morais ou de ordem pública, no entanto a manipulação genética vem sendo praticada e patenteada livremente com outras espécies de animais o que de certa forma torna inócua a restrição.

Mas, mesmo sem atender ao requisito de atividade inventiva (e, assim, não sendo uma invenção), um invento poderá ser protegido como Modelo de Utilidade, nos países que prevêem tal sistema.

Não são inventos mas simples descobertas, ou seja, revelações de fatos, leis da natureza, corpos celestes, etc., que por si só não representem uma solução técnica para aquilo que já existe.

Também não são inventos as criações estéticas, que podem ser objeto do Direito Autoral e as criações abstratas, ou seja, as que não importam em mutações dos estados da Natureza. Exemplos dessas últimas são os planos de contabilidade, regras de jogo, planos de seguros, e certos programas de computador.

A invenção do cinema creditada aos Irmãos Lumière é uma atualização de uma ideia mais antiga de outros sistemas de visualização de sequencia de imagens que exprimem movimento. Um desses inventores foi o célebre inovador estado-unidense Thomas Edison, que criou um mecanismo que consistia em um pequeno projetor que funcionava com o depósito de moedas.

INVENÇÃO

Chama-se invenção ao ato de criar uma nova tecnologia, processo ou objecto, ou um aperfeiçoamento de tecnologias, processos e objectos pré-existentes. O termo distingue-se de descoberta, que é a aquisição de um conhecimento novo "por acaso" ou sem um esforço determinado; a invenção, pelo contrário, é fruto de um trabalho dirigido a se multar respostas a um problema.

As invenções podem ser práticas e contribuir para o desenvolvimento de várias tecnologias, podem aplicar-se somente a um campo muito específico, mas a esmagadora maioria acaba por não ter qualquer aplicação prática, por vários motivos.

O responsável por invenções é chamado inventor. Quando o inventor deseja guardar exclusividade acerca do mecanismo ou processo do novo invento (para fins comerciais) deve patentear, ou seja, registrar uma patente do produto, que é um registro legal de que ele pensou naquilo antes de qualquer outro.

Não existe um consenso definido acerca do que leva a uma invenção, enquanto em alguns casos, a falta de recursos é que conduz a invenção, para outros, foi o excesso é que levaram à concretizar a invenção, esse ultimo caso se aplica aos estados-unidos por ocasião da corrida espacial com a União Soviética.

quarta-feira, 29 de abril de 2009

JAN ERNEST MATZELIGER





Jan E Matzeliger nasceu no dia 5 de Setembro de 1852 no Suriname, pais colonizado pela Holanda. Seu pai era um engenheiro holandês e sua mãe ex-escrava.
Logo cedo Jan mostrou uma habilidade extraordinária para reparar maquinários complexos e frequentemente o fazia ao acompanhar seu pai a alguma fábrica.
Aos 19 anos se mudou-se sozinho para os Estados Unidos, onde trabalhou reparando maquinarios. Quando estava com 25 anos foi para Lynn no Massachusetts para trabalhar em uma fábrica de sapatos.
Após o trabalho, Jan ia para a escola estudar inglês durante a noite e logo foi capaz de ler livros de física e ciências mecânicas.
Todo esse conhecimento o capacitou a criar inúmeras invenções. Devido à falta de dinheiro, não pode patenteá-las, indefeso, oportunistas assumiram a criação dos seus dispositivos e receberam as recompensas financeiras.Ele não desanimou com isso, pois já tinha em mente a sua mais importante invenção.
Ciente do tempo gasto para fazer os sapatos manualmente, no qual funcionarios experientes produziam 50 pares de sapatos em um periodo de 10 horas de trabalho. Começou a trabalhar durante a noite em uma máquina para fazer aquele dificil trabalho de uma forma mais rápida e fácil.
Depois de 5 anos, Jan havia terminado uma máquina para pregar o couro na sola do sapato. Por essa máquina foi oferecido 1.500 dolares, no entanto ele não quis vender e continuou trabalhando em outro modelo por mais cinco anos, até aperfeiçoar sua máquina com um método de prender a parte superior à sola do sapato de maneira tão perfeirta, quanto as mãos dos trabalhadores podiam fazer.
Sua revolucionária invenção permitia uma produção de 150 a 700 pares de sapatos por dia, contra não mais de 50 pares fabricados por funcionários experientes.
Em 1883 Jan Matzelizer patenteou sua máquina que revolucionou a indústria dos calçados.

segunda-feira, 23 de fevereiro de 2009

Garret Morgan



GARRET MORGAN
1877-1963


Garret Morgan nasceu em Paris, Kentucky, Estados Unidos em 4 de Março de 1877.
No inicio do século 20 os acidentes envolvendo veiculos eram frequêntes, pois não era raro ver bicicletas, carroças e carros dividirem as mesmas ruas e rodovias com pedestres.
Depois de presenciar a morte de uma garota em uma colisão envolvendo um veiculo e uma carroagem.
Garret Morgan desenvolveu seu semáforo manual, que tinha um polo no formato de "T" que apontava três posições. PARE, VÁ e PARE para todas as direções, nesta ultima fazia com que os veiculos de todas as direções pareassem, permitindo que os pedestres pudessem atravessar as ruas de maneira mais segura. Seu semáforo foi usado até ser substituido pelo semáforo automatico que é usado em todo o mundo.

Outro invento de Garret Morgan muito importante foi sua máscara de gás, que o tornou conhecido em todo os Estados Unidos depois de usá-la com um grupo de voluntários, para resgatar 32 homens presos em um tunel subterraneo durante uma explosão.
Após o resgate, a empresa do qual era dono, recebeu vários pedidos dos departamentos do corpo de bombeiros que desejavam comprar a nova máscara.