inteligência artificial e nanotecnologia

FACULDADE DE TECNOLOGIA DE GUARATINGUETÁ
INTELIGÊNCIA ARTIFICIAL E NANOTECNOLOGIA
Abel Vieira, José Rocca, Cleber Lopes, Marco Moura, Pedro Lemes.
Seminário da Disciplina Fundamentos de
Inteligência
Artificial
apresentado
à
Faculdade de Tecnologia de Guaratinguetá,
para o Curso Superior de Tecnologia em
Informática.
Guaratinguetá - SP
2011
FACULDADE DE TECNOLOGIA DE GUARATINGUETÁ
INTELIGÊNCIA ARTIFICIAL E NANOTECNOLOGIA
Abel Vieira, José Rocca, Cleber Lopes, Marco Moura, Pedro Lemes.
Seminário da Disciplina Fundamentos de
Inteligência
Artificial
apresentado
à
Faculdade de Tecnologia de Guaratinguetá,
para o Curso Superior de Tecnologia em
Informática.
Guaratinguetá - SP
2011
SUMÁRIO
1.
INTRODUÇÃO E HISTÓRIA DA NANOTECNOLOGIA .......................................4
2.
CONCEITO ..........................................................................................................6
3.
EXEMPLOS DE APLICAÇÃO DOS CONCEITOS NANOTECNOLÓGICOS .......7
3.1. Cozinha inteligente ............................................................................................7
3.2. Chips de 14 nanômetros ...................................................................................7
3.3. Invisibilidade ......................................................................................................7
4.
VANTAGENS .......................................................................................................8
5.
DESVANTAGENS................................................................................................9
6.
RELAÇÕES ENTRE NANOTECNOLOGIA E INTELIGÊNCIA ARTIFICIAL ......10
7.
CONCLUSÃO ....................................................................................................12
8.
BIBLIOGRAFIA ..................................................................................................13
1. INTRODUÇÃO E HISTÓRIA DA NANOTECNOLOGIA
O homem no decorrer de sua história vem descobrindo e aprendendo
inúmeras técnicas e ferramentas que facilitam a realização de suas tarefas e
atividades no seu dia a dia. Este desenvolvimento humano nos trouxe a revolução
industrial e com esta, hoje inúmeros são os benefícios proporcionados pelo uso da
tecnologia em nossas vidas. Estes benefícios transformaram a vida do homem no
mundo e hoje praticamente as novas gerações não imaginam o que seria da vida
sem a energia elétrica por exemplo. Basta que ela falte por algumas horas, e a vida
se transforma, tudo fica diferente, até o tempo parece que passa mais devagar. Isto
porque já não sabemos mais como era a vida antes da revolução industrial e
tecnológica alimentada pela força da energia elétrica, e todos os benefícios
provenientes do uso desta. E é neste cenário do que temos hoje para o que será o
depois de amanhã, que se anuncia a Revolução Nanotecnológica. O que sabemos e
vivemos hoje é primitivo diante do que é a promessa anunciada para o amanhã. Mas
como? É para responder estas e outras perguntas que vamos procurar com este
trabalho responder algumas perguntas, de um amanhã que promete e até assusta,
porque ainda é desconhecido para a grande maioria da humanidade.
Em 1959, em uma palestra intitulada “Há muito espaço lá embaixo”,
ministrada no Instituto de Tecnologia da Califórnia, o físico Richard Feynman sugeriu
que no futuro engenheiros poderiam manipular átomos como quisessem na
construção de novos materiais, desde que respeitadas às leis básicas do universo.
Esta palestra de Feynman foi considerada o marco inicial da nanotecnologia, cuja
ideia era que não precisamos aceitar os materiais em sua natureza, mas podemos
construir novos materiais.
Uma das provas de que Feynman estava certo, são os materiais empregados
na construção dos lasers dos toca-discos atuais, que não ocorrem naturalmente,
mas são fabricados pelo homem, camada atômica sobre camada atômica.
O termo Nanotechnology foi criado em 1974, na Universidade de Ciências de
Tókio pelo então professor Norio Taniguchi para descrever a manufatura precisa de
materiais com tolerâncias nanométricas.
Na década de 80 o termo Nanotecnologia foi reinventado e teve sua definição
expandida pelo professor K. Erick Dexler do Massachussetts Institute of Technology
– MIT em seu livro “Engines of Creation – The Coming Era of Nanotechnology”, de
1986. Em 1992 sua tese de doutorado “Nanosystems: Molecular Machinery,
Manufacturing and Computation” reacendeu o interesse no meio científico mundial.
Países desenvolvidos investem grandes quantias em dinheiro no desenvolvimento
de nanotecnologia, que segundo proposto por Feynman, tem como objetivo criar
novos materiais e desenvolver novos produtos e processos baseados na crescente
capacidade tecnológica moderna de manipulação atômica e molecular.
Diversas são as aplicações possíveis, como aumentar espetacularmente a
capacidade de armazenamento e processamento de dados dos computadores, criar
novos mecanismos para entrega de medicamentos, mais seguros e menos
prejudiciais ao paciente dos que os disponíveis hoje, criar materiais mais leves e
mais resistentes do que metais e plásticos e muitas outras inovações em
desenvolvimento.
Economia de energia, proteção ao meio ambiente, menor uso de matérias
primas escassas, são possibilidades muito concretas dos desenvolvimentos em
nanotecnologia que estão ocorrendo hoje e podem ser antevistos.
Segundo tendências de mercado, dividem-se em três grandes áreas as
oportunidades de negócios nos próximos anos, sendo elas a biotecnologia,
semicondutores e novos materiais. Há muito destaque para a família de produtos
criada a partir de nanotubos de carbono.
Segundo o artigo “Towards a definition of a inorganic nanoparticles from na
environmental, health and safety perspective” publicado por Mark Wiesner e outros
na Nature Nanotecnology, diversos estudos ainda devem ser feitos quanto à
nanotecnologia e os riscos que esta pode trazer à saúde e ao meio ambiente. Tendo
em vista que são infinitos os tipos de nanopartículas que o Homem pode
desenvolver, é imprescindível segundo eles, olhar com mais atenção a determinados
tipos de partículas (principalmente as partículs menores que 30 nanômetros).
Como são diversas as áreas (médica, química, computacional, etc.) de
aplicação atualmente, existe a preocupação quanto ao impacto que estas partículas
podem causar devido à forma com que seus átomos interagem com o ambiente.
Estes estudos tendem a delimitar ou nortear o futuro do uso e das pesquisas
em nanotecnologia.
2. CONCEITO
"Os princípios da física, pelo que eu posso perceber, não falam
contra a possibilidade de manipular as coisas átomo por átomo.
Não seria uma violação da lei; é algo que, teoricamente, pode
ser feito mas que, na prática, nunca foi levado a cabo porque
somos grandes demais" - Richard Feynman.
A Nanociência é uma nova área de conhecimento. Tem total relação com
modelos e técnicas de disciplinas como Física, Química, Biologia e Computação,
chamada inclusive como “supra-ciência”. Essa relação existe pelo fato de que as
soluções nanológicas auxiliam estas áreas a resolver problemas que não teriam
resolução sem elementos nanotecnológicos.
A aplicação da Nanociência é conhecida como Nanotecnologia, que aliada a
Engenharia de Materiais, procura obter técnicas de manipulação a nível atômico e
molecular, com o deslocamento, introdução ou mesmo retirada de átomos de uma
estrutura, a fim de se obter novos produtos de acordo com a necessidade.
A Nanotecnologia é assim denominada porque seus objetos são medidos em
nanômetros. De origem grega, “nano” é um prefixo que significa “anão”. Um
nanômetro (abreviado como nm) equivale a um bilionésimo de metro(m). Ou seja, 1
nm é igual a 10-9 m.
A manipulação atômica através de elementos nanotecnológicos traz a
possibilidade de construção de estruturas átomo a átomo, o que possibilita a criação
de materiais com estruturas químicas novas. Este rearranjo destas estruturas traz
mudanças às características físico-químicas, tais como resistência mecânica ou
pontos de fusão e condução de calor e eletricidade, variáveis muito importantes para
as áreas citadas no início deste tópico.
3. EXEMPLOS
DE
APLICAÇÃO
NANOTECNOLÓGICOS
DOS
CONCEITOS
3.1. Cozinha inteligente
O francês Michaël Harboun desenvolveu uma tecnologia que permite
controlar uma cozinha através do smartphone. Este smartphone envia instruções
para nanorobôs localizados pela cozinha, possibilitando a modificação da posição
dos objetos que se encontrarem na cozinha. Esta tecnologia traria facilidade para
limpeza e diminuiria o risco de acidentes, já que toda a movimentação necessária
seria realizada por estes nanorobôs.
3.2. Chips de 14 nanômetros
A Intel, líder mundial na produção de processadores para computadores,
anunciou que em 2013 iniciará a produção em larga escala de processadores de 14
nanômetros. A notícia foi dada juntamente com a inauguração de uam nova fábrica
no estado de Oregon, Estados Unidos. Chips de menor tamanho são perfeitos para
aplicações mobile, tornando possível a produção de aparelhos cada vez menores e
com menor consumo de energia. Mas isso também trará uma maior agilidade ao
ciclo de vida dos produtos, tornando a obsolência das tecnologias mais acelerada.
3.3. Invisibilidade
Um novo material produzido, chamado metaflex, cria uma distorção da luz
quando disposto em camadas. Essa distorção faz com que o olho humano não
consiga reconhecer o que estiver por baixo do material, criando o efeito de
invisibilidade. Esse material só é possível de ser produzido através de artefatos
nanotecnológicos utilizados no processo de fabricação.
4. VANTAGENS
Uma das vantagens da nanoteconologia está também em reduzir os custos
da produção, ao eliminar defeitos de fabricação, utilizar melhor os recursos eliminar
o desperdicio de matéria-prima.
No que diz respeito às técnicas de manufaturas, a
nanotecnologia permite uma melhora, sem precedentes, na
qualidade de fabricação. Sendo os átomos colocados de modo
preciso, desaparecem quase que completamente os problemas
ligados às impurezas e aos defeitos nos materiais. Assim, é
possível fabricar materiais mais compactos, utilizando-se muito
menos matéria. Seria extraordinariamente reduzido o custo de
produção dos objetos, dado que a fabricação consumiria bem
menos energia e matéria-prima que no presente [...]. Além do
mais, sendo a produção inteiramente automatizada, os custos
com mão-de-obra seriam praticamente nulos. (BASTOS, 2006,
P. 8)
Uma alternativa para combater os problemas ambientais que a humanidade
enfrenta, seria através de nanotecnologia.
[…] a nanotecnologia permitirá não somente a reciclagem
completa dos resíduos (lixo), quando da fabricação, mas ainda
a limpeza do lixo até hoje acumulado. Assim, seria possível
"limpar" o planeta. Diminuir, se fosse preciso, a quantidade de
CO2 na atmosfera e amenizar, por assim dizer, alguns
problemas ecológicos que o homem criou. (BASTOS, 2006, P.
11)
No
campo
da
praticamente ilimitada.
informática
teremos
capacidade
de
armazenamento
[...] é possível a construção de memórias com uma densidade
de 100.000 terabits por centímetro cúbico. Com uma memória
assim, por exemplo, um iPod conseguiria armazenar músicas
MP3 suficientes para tocar durante 300.000 anos, sem
repetições. (BASTOS, 2006, P. 12)
5. DESVANTAGENS
Dentre as desvantagens encontradas na tecnologia, a principal é em relação
ao desenvolvimento da técnica para se produzir. Alguns cientistas afirmam que isto
pode gerar o aumento da desigualdade entre as nações ricas e pobres devido à
detenção da tecnologia utilizada.
Cientistas da Universidade de Toronto [...] afirmam que pode
acontecer um aumento das desigualdades entre as nações
ricas e pobres, visto que devido aos altos investimentos
necessários, as aplicações da nanotecnologia beneficiariam
apenas as regiões ricas. (BASTOS, 2006, P. 17)
Há ainda o risco de a Nanotecnologia causar problemas ambientais e de
saúde.
[…] é preciso tomar cuidado para que o uso irresponsável da
técnica não acabe ofuscando os benefícios que ela pode trazer.
Pesquisas da Universidade de Rice em Houston identificaram
propriedades tóxicas em alguns nanocompósitos. (BASTOS,
2006, P. 17)
E também há o risco de se utilizar a tecnologia para armamento e em guerras.
[…] inovações de grande impacto nas ultimas décadas, como a
microeletrônica, tiveram grandes aplicações no campo militar.
(BASTOS, 2006, P. 18)
6. RELAÇÕES ENTRE NANOTECNOLOGIA E INTELIGÊNCIA
ARTIFICIAL
Podemos dizer de certa maneira que a Nanotecnologia auxilia a empregar
todo o potencial desenvolvido pela Inteligência Artificial nas áreas do conhecimento
humano, como computação, medicina e biologia (como por exemplo, o crescente
interesse na relação entre Inteligência Artificial e biomimetismo). Porém há uma
diferença básica entre as duas: a Inteligência Artificial busca a simulação do
pensamento e do raciocínio dos seres vivos através de máquinas, enquanto a
nanotecnologia busca reconstruir novos materiais e elementos, simulando estruturas
muito similares às estruturas atômicas e até mesmo modificar as existentes, sendo
algo que até podemos chamar de “fabricação celular”. O que acontece muitas das
vezes é que ambas são utilizadas em conjunto.
Um grande exemplo de integração entre ambas as áreas é a criação da
Embrapa, a língua eletrônica. Trata-se de um elemento nanotecnológico que busca
simular as reações ocorridas em nossa língua para executar a diferenciação de
sabores. À primeira vista parece que se trata de um experimento na área de
Inteligência Artificial, mas também há a introdução de Nanotecnologia: a língua
consegue “distinguir” os sabores através de uma série de reações químicas feitas de
camada em camada, graças a elementos nanotecnológicos que interpretam e
coordenam as reações químicas responsáveis pela transmissão da sensação de
sabor e demais características, até o ponto de que o aparato consegue mensurar a
qualidade da água.
Outro exemplo de completa interação entre Inteligência Artificial
e
Nanotecnologia são os respirócitos. Os respirócitos são estruturas neurológicas
inteligentes que possuem a habilidade de levar oxigênio às células do corpo. Estas
estruturas são introduzidas no corpo da pessoa, onde, de acordo com a
programação que possuírem, levam moléculas de oxigênio para garantir a
oxigenação do corpo.
Um invento como esse poderia ser utilizado por mergulhadores, por exemplo,
que mergulhariam sem precisar de tanques de oxigênio, ou até mesmo astronautas
em missões extraplanetárias, ou mais ainda, para salvarem a vida de alguém que
estivesse tendo uma complicação respiratória. O mesmo conceito existe para nossos
glóbulos brancos. Essas estruturas seriam introduzidas na corrente sanguínea para
rastrear determinados tipos de células (como as do câncer) ou organismos
estranhos na corrente sanguínea da pessoa e destruí-los antes de desenvolverem
uma complicação no organismo da pessoa, atuando como uma “guarda municipal”.
Atualizações da programação poderiam ser feitas através da internet, fazendo com
que os glóbulos brancos artificiais reconhecessem outras estruturas danosas para o
ser humano.
Há também o exemplo do carro “biônico”, um carro que não necessita de
motorista. Através de minúsculos sensores e algoritmos complexos, o carro
consegue com sucesso desviar de obstáculos, mais especificamente cones. O
experimento foi apresentado na CEBit de 2008 realizada em Hannover, Alemanha
(um dos maiores eventos na área), o que mostra que as áreas de Nanotecnologia e
Inteligência Artificial vêm demonstrando interessantes resultados há algum tempo.
Apesar de distintas, nota-se uma clara relação entre ambas as áreas, devido
ao complemento exigido pelas aplicações às quais as tecnologias citadas são
destinadas.
7. CONCLUSÃO
Mesmo completamente desacreditada no início e até sendo considerada
ficção científica, a Nanotecnologia mostrou que realmente tinha muito a oferecer não
somente para si própria, mas para quase todas as áreas do conhecimento humano.
São inúmeras as aplicabilidades que a Nanotecnologia oferece para áreas como
Química, Biologia, Física, Engenharias e Computação.
Também é importante salientar a diferença entre Inteligência Artificial e
Nanotecnologia.
A Inteligência Artificial é uma área de conhecimento computacional aplicada e
utilizada na Nanociência e Nanotecnologia, sendo áreas com objetos de estudo
completamente diferentes.
Muito ainda deve ser estudado na Nanotecnologia a respeito dos impactos ou
possíveis impactos que a modificação atômica de materiais pode causar no ser
humano e meio ambiente, porém, fica bem claro que esta é uma área rentável e com
um crescimento muito grande adiante.
Sendo uma tecnologia muito nova e fechada, cujo ritmo da evolução se dará
em relação ao surgimento de novas ferramentas que a auxiliem, fica difícil antever
os limites que esta ciência ou “supra-ciência” pode alcançar.
De qualquer forma, é um marco tecnologico na história da humanidade e com
certeza, uma fonte inigualável de conhecimento, estudo e oportunidades.
8. BIBLIOGRAFIA
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Nanotecnologia: o que é isso? <http://www.youtube.com/watch?v=qyBxazLk-2M>.
Acesso em: 12 Abril 2011.
Água do Mar dessalinizada por nanotecnologia - H2ocean ou Aquamare
<http://www.youtube.com/watch?v=7rlsCFJyfV8>. Acesso em: 12 Abril 2011.