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sexta-feira, 13 de abril de 2012

Físicos descobrem novo tipo de partícula: os férmions de Majorana



Redação do Site Inovação Tecnológica - 13/04/2012
Férmions de Majorana: físicos descobrem novo tipo de partícula
O dispositivo é formado por um nanofio de antimoneto de índio ligado a dois eletrodos, um de ouro e outro de nióbio, este supercondutor. Os férmions de Majorana foram criados na porção final do nanofio. [Imagem: TUDelft]
Híbrido de partícula e antipartícula
Depois de 75 anos de buscas, cientistas holandeses podem ter descoberto os férmions de Majorana.
O físico italiano Ettore Majorana previu, em 1937, a existência de partículas que são suas próprias antipartículas.
Quando um elétron - de carga negativa - encontra um pósitron - sua antipartícula, com carga positiva - eles se aniquilam mutuamente com a emissão de um flash de raios gama.
Já um férmion Majorana é uma partícula neutra que é a sua própria antipartícula.
Nenhum experimento até hoje, nem mesmo dos grandes aceleradores de partículas, como o LHC, reportaram qualquer avistamento de férmions de Majorana.
Mesmo não sendo partículas ordinárias, que possam existir soltas por aí, os cientistas afirmam que um acelerador de partículas poderia detectar os férmions de Majorana, embora o LHC não tenha a sensibilidade necessária para isso.
Mas muitos físicos já acreditavam que eles poderiam ser encontrados em sistemas de estado sólido.
Análogo da antimatéria
Nos materiais condutores de eletricidade, existe um análogo da antimatéria: os elétrons (negativos) e as lacunas (positivas), um desaparecendo ao se encontrar com o outro. Ou seja, assim como partículas e antipartículas não podem coexistir, elétrons e lacunas também não.
Os físicos então idealizaram um experimento no qual elétrons e lacunas podem ser preservados sem se fundirem.
Para isso eles combinaram materiais supercondutores com isolantes topológicos, um tipo de material que conduz eletricidade apenas em sua superfície.
Quando são unidos, os dois materiais criam um padrão de campos elétricos em sua interface que pode evitar que os elétrons caiam nas lacunas, eventualmente permitindo a formação dos férmions de Majorana.
E foi isso o que fizeram Vincent Mourik e seus colegas das universidades de Delft e Eindhoven.
Férmions de Majorana
O grupo acredita ter localizado os férmions de Majorana dentro dos nanofios de um tipo muito estranho de transístor, construído por eles com supercondutores e isolantes topológicos.
Quando o transístor supercondutor foi colocado sob um campo magnético, os cientistas observaram um pico de sinal de tunelamento, em energia zero. O sinal resistiu a variações do campo magnético e da tensão aplicada ao transístor.
O sinal de pico desapareceu quando foram eliminados os "ingredientes" propostos teoricamente como necessários para a formação dos férmions de Majorana - como o campo magnético, ou quando eles trocaram a porção supercondutora do transístor por um fio normal.
Férmions de Majorana: físicos descobrem novo tipo de partícula
Micrografia do dispositivo real, onde N é o eletrodo metálico e S o eletrodo supercondutor. [Imagem: V. Mourik et al./Science]
Segundo os autores, seus resultados oferecem evidências da existência dos férmions de Majorana em "nanofios supercondutores acoplados".
Férmions de Majorana não são partículas, ou pequenas quantidades de matéria, no sentido que são considerados os elétrons ou os neutrinos: eles são quasepartículas, como os plásmons de superfície - mas que se comportam de forma muito parecida com uma partícula "autêntica", o que permite sua detecção.
A propósito, os físicos continuam tentando confirmar, como alguns teóricos propõem, se um neutrino pode ser realmente sua própria antipartícula.
Computadores quânticos e matéria escura
Além do interesse da física fundamental, os férmions de Majorana têm grande potencial para serem usados para a criação de uma nova plataforma decomputação quântica.
Quando dois férmions de Majorana são movimentados um em relação ao outro, cada um deles mantém a memória da sua posição anterior. Isto permitiria a construção de computadores quânticos excepcionalmente estáveis, praticamente imunes à influência externa.
Outros cientistas apontam para a importância dos férmions de Majorana em escala cosmológica: eles acreditam que eles possam ser o constituinte fundamental da matéria escura, uma matéria que é detectada apenas por seus efeitos gravitacionais, mas que ninguém sabe do que se trata.
A observação agora relatada dos férmions de Majorana foi indireta e, portanto, não totalmente conclusiva, embora otimizações no experimento - como a redução da temperatura do semicondutor - possam gerar resultados mais robustos no futuro.
Enigma de Majorana
No passado, pouco depois de fazer sua previsão histórica, Ettore Majorana, então com apenas 31 anos, desapareceu quando fazia uma viagem de navio entre Palermo e Nápoles.
Seu corpo nunca foi encontrado e existem inúmeras versões sobre seu desaparecimento, algumas apontando para um desaparecimento planejado por ele próprio quando percebeu as implicações das teorias atômicas então sendo desvendadas.
Bibliografia:

Signatures of Majorana Fermions in Hybrid Superconductor-Semiconductor Nanowire Devices
V. Mourik, K. Zuo, S.M. Frolov, E.P.A.M. Bakkers, L.P. Kouwenhoven
Science
Vol.: Published online
DOI: 10.1126/science.1222360

Fonte:http://www.inovacaotecnologica.com.br/noticias/noticia.php?artigo=fermions-de-majorana&id=010110120413&ebol=sim
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Computador Super-Turing pode reinventar inteligência artificial


Redação do Site Inovação Tecnológica - 13/04/2012

Computador Super-Turing pode reinventar inteligência artificial
No ano em que se comemora o centenário do nascimento de Alan Turing (direita), a Dra. Hava Siegelmann (esquerda) se prepara para estabelecer um mundo pós-Turing na ciência da computação. [Imagem: Umass/Wikipedia]
Era pós-Turing
Enquanto se comemora o centenário do nascimento de Alan Turing, uma mulher se prepara para estabelecer um mundo pós-Turing na ciência da computação.
O gênio da matemática Alan Turing estabeleceu os fundamentos da computação digital nos anos 1930.
Agora, Hava Siegelmann, uma especialista em redes neurais, está fazendo o trabalho de Turing dar seu próximo passo lógico.
Ela é autora de uma técnica já conhecida como Super-Turing, que ela vem aprimorando desde 1993.
Hava está agora, com a ajuda de seu colega Jeremie Cabessa, transferindo seus conceitos matemáticos para um sistema computacional adaptável que aprende e evolui, usando dados do ambiente de forma muito mais parecida com o que nossos cérebros fazem do que com o que os computadores da era Turing fazem.
"Este modelo é inspirado no cérebro. É uma formulação matemática das redes neurais do cérebro, com suas capacidades adaptativas," conta ela.
Renascimento da inteligência artificial
Os dois pesquisadores demonstraram que, quando o sistema é instalado em um ambiente que forneça estímulos sensórios constantes - como o mundo real - e quando todos os pares estímulo-resposta são levados em conta pelo tempo de vida da máquina, o modelo Super-Turing produz um repertório de comportamentos que cresce exponencialmente em relação ao que é gerado por uma computação clássica do tipo Turing.
Isto, segundo os pesquisadores, é uma demonstração cabal de que o modelo Super-Turing é superior para o aprendizado de máquina e para a execução de tarefas similares às feitas pelos humanos.
Este pode ser o passo que faltava para reavivar o outrora promissor campo dainteligência artificial, que não tem rendido os frutos que se esperava, tanto para a criação de programas de computador menos obtusos, como para a criação de cérebros artificiais para robôs.
"Cada vez que uma máquina Super-Turing recebe uma entrada, ela literalmente se torna uma máquina diferente. Você não vai querer isto para o seu PC, mas se você quer um robô para acompanhar uma pessoa cega até o supermercado, você vai precisar de um sistema que consiga navegar em um ambiente dinâmico," explica a Dra. Hava.
Computador Super-Turing
"Se uma máquina de Turing pode ser comparada a um trem em trilhos fixos, uma máquina Super-Turing é como um avião. Ela não apenas consegue levar uma carga pesada, como também pode se mover em qualquer direção, e variar seu destino quando necessário," ilustra a cientista da computação.
"O arcabouço Super-Turing permite que um estímulo literalmente mude o computador a cada passo computacional, que passa a se comportar de forma muito próxima à constante adaptação e evolução dos nossos cérebros," conclui.
Hava e sua equipe acabam de receber financiamento para construir o primeiro computador Super-Turing de verdade.
E, quem sabe, provar que é possível dar aos computadores e aos robôs um pouco mais de inteligência.
Bibliografia:

The Computational Power of Interactive Recurrent Neural Networks
Jérémie Cabessa, Hava T. Siegelmann
Neural Computation
Vol.: 24, No. 4, Pages 996-1019
DOI: 10.1162/NECO_a_00263



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Processadores multinúcleos vão virar mini-Internets


Redação do Site Inovação Tecnológica - 11/04/2012

Processadores multinúcleos vão virar mini-Internets
Assim como os computadores da rede mundial, os núcleos de um processador multicore deverão transmitir e receber informações em "pacotes" de dados. [Imagem: Christine Daniloff/MIT]
Quem quer comprar?
Já faz alguns anos que osprocessadores de computador não ficam mais rápidos.
Para manter os aumentos constantes de velocidade que softwares e consumidores ficaram acostumados, os fabricantes de chips começaram vendendo dois processadores pelo preço de um.
Hoje eles já vendem de seis a oito processadores pelo preço de um só, os chamados processadores multi-núcleos, que nada mais são que vários processadores encapsulados dentro de uma única pastilha de silício.
Mas mesmo esta estratégia está encontrando suas limitações.
Internet em um chip
O problema é que os núcleos intercomunicam-se usando um único barramento: um único conjunto de fios por onde os dados passam.
Isso significa que, em um determinado momento, apenas dois núcleos estão trocando dados, uma séria limitação para uma tendência que já ousa falar em centenas e até milhares de núcleos no mesmo chip.
Agora, Li-Shiuan Peh e seus colegas do MIT acreditam ter encontrado a solução para esse gargalo.
Eles foram buscar inspiração na internet, para propor que, assim como os computadores da rede mundial, os núcleos de um processador multicore devem transmitir e receber informações em "pacotes" de dados.
Cada núcleo deverá ter seu próprio roteador, que poderá enviar cada pacote por diversos trajetos, dependendo da condição da rede interna do processador a cada momento.
Além dos barramentos
"Os barramentos atingiram seu limite. Eles tipicamente atendem a oito núcleos," diz a pesquisadora, comentando que os chips de 10 núcleos já possuem um segundo barramento, mas que isso não vai funcionar para centenas de núcleos.
"Barramentos consomem um bocado de energia porque eles dependem de fios longos para atingir oito ou 10 núcleos ao mesmo tempo," complementa.
Na sua "rede em um chip", a Dra. Peh propõe que cada núcleo fale apenas com os quatro núcleos mais próximos: "Assim, você precisa de segmentos pequenos de fios, permitindo reduzir a tensão."
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Lanterna de plasma elimina bactérias da pele em segundos


Redação do Site Inovação Tecnológica - 12/04/2012

Lanterna de plasma elimina bactérias da pele em segundos
O aparelho a plasma esterilizou biofilmes espessos de bactérias resistentes a antibióticos. Agora só falta um pouco de miniaturização e um trato no visual para sua comercialização.[Imagem: Pei et al./Journal of Physics D]
Lanterna portátil
Cientistas chineses e australianos criaram um aparelho capaz de eliminar bactérias da pele em instantes.
Batizado de "lanterna de plasma", o equipamento, que é portátil e alimentado a bateria, gera um feixe de plasma frio que mata os microrganismos.
Segundo Kostya Ostrikov, do instituto australiano CSIRO, a lanterna de plasma é ainda mais promissora por ser portátil, alimentada por uma bateria de 12 Volts, e dispensar alimentadores externos de gás.
Assim, além de poder ser usado no dia-a-dia de consultórios e hospitais, o aparelho terá grande aplicação em áreas de desastres naturais e para o atendimento de comunidades remotas.
Biofilme
Nos experimentos, a lanterna de plasma conseguiu inativar um espesso biofilme de uma das bactérias mais resistentes aos antibióticos e ao calor - aEnterococcus faecalis, que frequentemente infecta os canais das raízes durante tratamentos dentários.
Os biofilmes, cultivados durante sete dias, tinham 17 camadas de bactérias, atingindo 25 micrômetros de espessura.
Os resultados mostraram que a lanterna de plasma não inativou apenas a camada superficial de bactérias, mas penetrou profundamente no biofilme, matando até as bactérias das camadas inferiores.
"Neste estudo, nós escolhemos um exemplo extremo para demonstrar que a lanterna de plasma pode ser muito eficaz mesmo a temperatura ambiente. Para bactérias individuais, o tempo de inativação será de 10 ou 20 segundos," disse Ostrikov.
Para destruir o biofilme de 17 camadas, foi necessária uma aplicação de cinco minutos.
Dimensões e aparência
Embora o mecanismo exato da ação antibacteriana do plasma - o quarto estado da matéria - seja praticamente desconhecido, acredita-se que a reação do plasma com o ar ambiente produza uma população de espécies reativas que são muito similares às encontradas em nosso sistema imunológico.
"O aparelho é fácil de ser feito e pode ser produzido por menos de US$100,00. É claro que um pouco de miniaturização e de design podem ser necessários para torná-lo mais simpático e pronto para comercialização," afirmou Ostrikov.
Bibliografia:

Inactivation of a 25.5 µm Enterococcus faecalis biofilm by a room-temperature, battery-operated, handheld air plasma jet
X Pei, X Lu, J Liu, D Liu, Y Yang, K Ostrikov, Paul K Chu, Y Pan
Journal of Physics D: Applied Physics
Vol.: 45 165205
DOI: 10.1088/0022-3727/45/16/165205
Fonte:http://www.inovacaotecnologica.com.br/noticias/noticia.php?artigo=lanterna-plasma-elimina-bacterias&id=010110120412&ebol=sim
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Sacolas plásticas podem ser recicladas em fibras de carbono


Redação do Site Inovação Tecnológica - 11/04/2012

Sacolas plásticas podem ser convertidas em fibras de carbono
O material usado nas sacolas plásticas pode gerar fibras de carbono com múltiplas geometrias, abrindo ainda mais o leque de aplicações de um dos materiais considerados de mais alta tecnologia na atualidade.[Imagem: ORNL]
Reciclagem high-tech
O polietileno usado em sacolas plásticas pode ser reaproveitado para a produção de um material muito mais valioso do que o próprio material original: fibras de carbono.
As fibras de carbono estão entre os materiais mais "high-tech" da atualidade, presentes em carros de corrida, equipamentos esportivos, aviões e sondas espaciais.
As sacolas plásticas, por outro lado, estão sendo banidas porque não são recicladas adequadamente, ainda que não exista ainda um substituto ambientalmente vantajoso para elas.
Amit Naskar e seus colegas do Laboratório Oak Ridge, nos Estados Unidos, desenvolveram um processo que não apenas permite a utilização do polietileno para a fabricação de fibras de carbono, como também possibilita ajustar o produto final para aplicações específicas.
"Acreditamos que nossos resultados trarão para a indústria uma técnica flexível para fabricar fibras tecnologicamente inovadoras em inúmeras configurações, de aglomerados de fibras a não-tecidos de fibra de carbono," disse Naskar.
Sulfonação
O novo processo, que está em processo de patenteamento, é descrito como uma "combinação de tecelagem multicomponente de fibras com uma técnica de sulfonação".
O produto final pode ter seu contorno superficial, assim como o diâmetro de cada filamento, ajustado com precisão durante o processo de fabricação - a precisão dessa manipulação alcança a escala dos nanômetros.
Outra possibilidade é a fabricação de materiais porosos, adequados para filtragem,catálise e colheita eletroquímica de energia.
"Nós mergulhamos o aglomerado de fibras em um ácido contendo um banho químico, onde ele reage e forma uma fibra negra que não irá se fundir novamente. É essa reação de sulfonação que transforma as fibras do plástico em uma forma não fundível," explica Naskar.
"Neste ponto, as moléculas plásticas se ligam, e não irão fundir ou fluir com novo aquecimento. A temperaturas muito altas, essa fibra retém a maior parte do carbono, enquanto a maior parte dos outros componentes volatiliza em diferentes compostos ou gases," complementa.
Ao falar sobre as aplicações possíveis do material reciclado, o pesquisador é lacônico: "as possibilidades são virtualmente ilimitadas".
Bibliografia:

Patterned functional carbon fibers from polyethylene
Marcus Hunt, Tomonori Saito, Rebecca Brown, Amar Kumbhar, Amit Naskar
Advanced Materials
Vol.: Early View
DOI: 10.1002/adma.201104551
Fonte:http://www.inovacaotecnologica.com.br/noticias/noticia.php?artigo=sacolas-plasticas-recicladas-fibras-carbono&id=010125120411&ebol=sim
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Intel afirma que 75 novos Ultrabooks estão a caminho



Michael Kan, IDG News Service

12-04-2012
Lista inclui aparelhos híbridos, que podem funcionar como notebooks ou tablets. Preços podem chegar a US$ 699 nos próximos meses
A Intel afirmou na última quarta-feira que 75 novos modelos de Ultrabooks estão em desenvolvimento, entre eles novos formatos como máquinas “híbridas” que podem funcionar como notebooks ou como tablets com telas sensíveis ao toque. A fabricante de processadores também espera que os Ultrabooks cheguem a um preço inicial de US$ 699 nos próximos meses, e tenta aumentar a visibilidade destas máquinas nas lojas através de uma nova campanha de marketing. Os Ultrabooks atuais custam US$ 800 ou mais.
O conceito de Ultrabook foi anunciado pela Intel em maio passado, com o objetivo de criar novos notebooks que não só são finos e leves, mas também tem longa autonomia de bateria e inicialização quase instantânea, como os tablets. para auxiliar no desenvolvimento US$ 300 milhões em empresas que desenvolvem novas tecnologias para estas máquinas.
Desde o anúncio inicial 21 Ultrabooks já chegaram ao mercado e mais modelos estão à caminho, diz Kirk Skaugen, gerente geral do grupo PC Client na Intel. Os novos Ultrabooks terão vários novos recursos, incluindo telas sensíveis ao toque e designs híbridos que poderão tirar melhor proveito de recursos do Windows 8, disse ele.
“Acredito que podemos entregar algo que é o melhor de um tablet e o melhor de um notebook”, disse Sakugen aos reporters.
No início deste ano, durante a edição 2012 da Consumer Electronics Show (CES), a Lenovo apresentou um Ultrabook chamado IdeaPad Yoga, que tem uma tela de toque que pode girar, transformando-o em um tablet. O aparelho irá rodar o Windows 8, que será lançado pela Microsoft ainda neste ano.
Para chamar a atenção para os Ultrabooks a Intel lançou uma campanha de marketing “multimilionária” que inclui anúncios na TV e na internet, disse Skaugen. Como parte da campanha a Intel também irá criar dentro de lojas onde os clientes poderão experimentar os Ultrabooks, para melhor diferenciá-los dos notebooks tradicionais. “Para participar destas áreas, os aparelhos terão de passar por uma série de testes”, disse ele. Estes testes incluem requisitos como um limite na espessura da máquina e velocidades mínimas para o acesso aos dados.
“A Intel quer que os Ultrabooks ofereçam uma experiência consistente. E se a máquina for muito grossa não poderá ser chamada de Ultrabook”, disse Skaugen. “Isso porque Ultrabook é uma marca registrada da Intel, e podemos protegê-la e controlar como é usada”. 

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A quinta geração do Wi-Fi está chegando: saiba mais sobre o 802.11ac



Michael Brown, PCWorld EUA
12-04-2012
Novo padrão permitirá transferência de dados a até 1.3 Gbps, mais rápido que uma conexão cabeada. Mas exigirá novos roteadores e equipamentos compatíveis
Cautela, canja de galinha e largura de banda não fazem mal a ninguém. Redes Wi-Fi modernas operando no padrão 802.11n são capazes de transferir dados a até 300 Mbit/s, suficiente para fazer streaming de um vídeo em HD de um tablet para uma TV. Mas não é o bastante se você tem, por exemplo, de transferir constantemente arquivos com alguns GB entre duas máquinas. Por isso o IEEE (Instituto de Engenheiros Eletricistas e Eletrônicos), órgão dos EUA responsável pela definição dos padrões para redes sem-fio, já trabalha na próxima geração da tecnologia, batizada de 802.11ac
Embora a entidade ainda não tenha acertado todos os detalhes, fabricantes de semicondutores como a Broadcom e a Qualcomm Atheros já estão produzindo amostras de chipsets compatíveis. Ambas as empresas participam ativamente da definição do padrão (batizado pela Broadcom de “5G Wi-Fi”), e prometem entregar atualizações de software para adequá-los a mudanças que possam ocorrer até o momento em que ele será ratificado, provavelmente no final deste ano, ou início de 2013.
Ao contrário dos equipamentos compatíveis com 802.11n, que podem operar tanto na frequência de 2.4 GHz quanto na de 5 GHz, aparelhos 802.11ac irão operar exclusivamente na frequência de 5 GHz. A 2.4 GHz o alcance é maior, mas nesse caso as redes precisam competir com uma imensa variedade de aparelhos que operam na mesma frequência, de fornos de microondas e telefones sem fio a headsets Bluetooth. A banda de 5 GHz tem mais canais disponíveis, e no padrão 802.11ac cada um deles tem 80 MHz de “largura”, contra os 40 MHz dos canais no padrão 802.11n.
Mais ainda, o 802.11ac irá usar um esquema de modulação que quadruplica a quantidade de dados que pode ser colocada na portadora codificada. A largura de banda máxima por “stream” no 802.11n é de 150 Mbps, o que significa que um roteador com três antenas para transmissão e recepção tem uma largura de banda teórica de no máximo 450 Mbps.
Em contraste, no 802.11ac a largura máxima é de 433 Mbps por stream, e o número máximo de streams sobe de três para oito. Então a largura de banda máxima de uma rede 802.11ac pode ser mais de três vezes superior ao padrão cabeado mais popular atualmente, o Gigabit Ethernet. Entretanto, os aparelhos de primeira geração estarão limitados ao uso de duas ou três antenas para recepção e transmissão, com uma largura de banda máxima de 866 Mbps ou 1.3 Gbps em teoria.
Como já vimos nas redes 802.11n, a largura “real” de banda será de um terço ou metade do máximo teórico. Ainda assim mesmo dispositivos móveis - como smartphones e tablets - com chipsets 802.11ac e apenas uma antena para transmissão e recepção terão à disposição uma largura de banda que é mais do que o dobro daquela com a qual os chipsets 802.11n atuais conseguem lidar. Algo especialmente importante para empresas, já que videoconferência e CRM estão migrando dos desktops para os smartphones e exigem grande largura de banda, tornando as redes 802.11ac uma parte essencial da infraestrutura das empresas, pequenas ou grandes.
Para superar o menor alcance da frequência de 5 GHz os chipsets 802.11ac usam uma tecnologia chamada “beam forming” na transmissão e recepção. Ela era um elemento opcional na especificação 802.11n, mas é obrigatória no 802.11ac. A maioria dos aparelhos 802.11n atuais transmite e recebe sinais de forma omnidirecional. Eles se propagam em uma série de “anéis” concêntricos, como as ondas que surgem quando você joga uma pedrinha em um lago.
Com Beam Forming o roteador e os clientes sabem qual sua posição relativa um ao outro e podem “focar” o sinal na direção correta. Sem essa tecnologia, sinais refletidos podem chegar fora de fase e se cancelar, reduzindo a largura de banda. Um chipset com Beam Forming pode modificar a fase do sinal para contornar o problema, aumentando substancialmente a largura de banda disponível.
A primeira geração de roteadores 802.11ac como o Trendnet TEW-811DR, será de modelos “dual band”, que suportam clientes 802.11n na frequência de 2.4 GHz e clientes 802.11ac na frequência de 5 GHz. Estes aparelhos devem chegar ao mercado no terceiro trimestre deste ano. Notebooks equipados com chipsets 802.11ac devem chegar às lojas, no exterior, à tempo para a temporada de compras no fim do ano, e tablets e smartphones no início de 2013. A Wi-Fi Alliance, consórcio comercial que assumiu a responsabilidade de garantir que equipamentos de rede sem fio interoperem adequadamente, planeja começar o programa de certificação 802.11ac no início de 2013.
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