Arquitetura quântica
Fonte: BBC

Velocidade de processamento maior do que o mais avançado computador atual - exponencialmente maior. Esta é uma das vantagens que se espera de uma arquitetura computacional baseada nos conceitos da física quântica.

Por enquanto, a chamada computação quântica permanece largamente fundada nas teorias.

Mas pesquisas feitas em diversos países têm avançado o conhecimento na área de forma constante, como é o caso de um trabalho feito na Universidade Estadual de Campinas (Unicamp) que acaba de dar um passo importante para a construção do computador quântico em um futuro próximo.

Informática quântica

A pesquisa, desenvolvida pelo Professor Walter Carnielli e por seu orientando de doutorado, o colombiano Juan Carlos Agudelo, dá pistas para o avanço da informática quântica ao utilizar a lógica paraconsistente como fundamento para a elaboração de algoritmos voltados a esse modelo.

A computação quântica é fundamentada em conceitos criados pela física quântica, como o da superposição (quando uma partícula está em condições contraditórias simultaneamente) e do entrelaçamento (quando a alteração em uma partícula provoca o mesmo efeito em outra que se encontra distante).

Segundo Carnielli, assim como a física clássica não apresenta resposta para situações de contradição em sistemas físicos, tampouco a lógica booleana, na qual os computadores atuais se baseiam, consegue responder a configurações em que as cláusulas sejam contraditórias.

Controle racional da contradição

A solução encontrada pelos pesquisadores foi utilizar a chamada “lógica paraconsistente”, capaz de obter resultados racionais mesmo nos casos em que duas ou mais condições não possam ocorrer (na lógica clássica) ao mesmo tempo.

Por exemplo, um comando que indique virar à esquerda e à direita simultaneamente. “Ou, mais dramaticamente, a transmissão de informações contraditórias de velocidade ao computador de bordo, como no caso da queda do voo 447 da Air France. A falta de controle racional da contradição tem como consequência, num caso desses, o desligamento do piloto automático, obrigando o comandante a pilotar sem nenhum instrumento, o que é extremamente difícil”, disse Carnielli.

Em sua tese de doutorado, intitulada Computação Paraconsistente: Uma Abordagem Lógica à Computação Quântica, Agudelo criou um modelo teórico que pode inspirar a criação de softwares para os computadores quânticos. “Ao elaborar circuitos paraconsistentes, simulamos uma proposta de circuitos quânticos”, disse Agudelo.

Máquina de Turing quântica

O pesquisador idealizou um computador que funciona com a lógica paraconsistente.

Utilizando o esquema idealizado pelo matemático britânico Alan Turing (1912-1954), o cientista da computação esboçou uma máquina na qual corre uma fita dividida em células. A cabeça de leitura lê apenas uma célula por vez, a qual contém um sinal gráfico e um comando que corresponde a correr para a direita ou para a esquerda.

Na versão quântica, essa concepção moderna da máquina de Turing admite não um, mas um conjunto de posições que seriam inconcebíveis para a lógica clássica, como, por exemplo, um comando que faça a fita correr para a esquerda e para a direita simultaneamente. “Na lógica paraconsistente esses estados são superpostos, como se fossem empilhados”, explicou Agudelo.

Criptografia quântica

Segundo Carnielli, a originalidade do trabalho está na associação da lógica paraconsistente à computação quântica. Mesmo traçando modelos iniciais básicos, eles poderão abrir caminhos para uma produção de programas para computadores quânticos.

A mera expectativa da computação quântica já tem aquecido o mercado de software, ressalta o professor da Unicamp. Universidades já começam a esboçar programas quânticos e empresas já anunciam sistemas de criptografia nesse novo paradigma.

“Os sistemas de criptografia atuais se baseiam em um código formado por um número grande que, para ser quebrado, deve ser decomposto em números primos”, explicou. Quanto maior forem esses fatores primos, mais difícil será a descoberta do código.

No entanto, com o advento do modelo de processamento quântico essa criptografia tradicional será atacada com muita facilidade, estima Carnielli. “O esquema criptográfico conhecido como RSA, largamente utilizado no comércio digital, em bancos e compras com cartões de crédito pela internet, baseia-se no fato de que é computacionalmente muito difícil conseguir fatorar um número grande no produto de dois números primos”, disse.

“O tempo estimado, por exemplo, para se conseguir fatorar um número de 2048 bits (chave de uma criptografia RSA) ultrapassaria a idade da Terra. Um algoritmo quântico, no entanto, realizaria essa tarefa em menos de 6 horas. Dessa forma, com os computadores quânticos as chaves RSA perderiam completamente sua eficácia.

Esse problema motivou a criação da criptografia quântica. Nessa tendência, crescem os investimentos feitos em pesquisas de criptografia quântica a fim de fazer frente aos futuros computadores e apresentar um sistema de codificação praticamente inexpugnável”, disse.

Processador e mouse quânticos

Para o professor da Unicamp, as máquinas quânticas devem começar pequenas. “Antes do computador quântico, devem surgir estruturas mais simples, como o chip e o mouse quântico”, indicou.

Para tanto, é fundamental uma engenharia de software que contemple o novo paradigma. Por conta disso, o trabalho feito na Unicamp tem chamado a atenção da comunidade internacional.

Carnielli ressalta que a computação quântica é uma nova fronteira a ser explorada do ponto de vista científico, industrial e comercial. “Aspectos essenciais a serem explorados são as correlações não-clássicas e a grande variedade de graus de liberdade em alto grau de desempenho computacional. A questão é estratégica a ponto de não poder ser negligenciada em nenhum aspecto da computação, ainda mais quando se têm presentes as limitações impostas pela chamada Lei de Moore”, disse.

Projeto ambicioso

Um projeto ambicioso envolvendo um time de especialistas e parceiros estratégicos, liderado por Waldyr Alves Rodrigues Jr. (Steriwave Quantum Computing UK-Brazil e Unicamp), Dario Sassi Thober (Centro de Pesquisas Avançadas Wernher von Braun, de Campinas) e Carnielli pretende atacar a questão sob vários aspectos, incluindo matemática, física, lógica, engenharia de processos e e-comércio, focando em especial as áreas de lógica quântica e criptografia quântica e suas aplicações comerciais e industriais.

“O projeto, que envolve alto custo e considerável complexidade, encontra-se em fase de negociação para financiamento por parte de empresas estrangeiras, prevendo um prazo de implantação inicial de dois anos e a criação de empresas incubadas”, explicou Carnielli.

 

 
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Monitoramento de funcionários
Fonte: BBC

Uma empresa japonesa está lançando em uma feira de tecnologia em Yokohama, no Japão, um software para reconhecimento de rosto para uso comercial.

Com o aumento da preocupação com a segurança em todo o mundo, a empresa Omron decidiu oferecer um programa que ajuda as companhias a identificar se os funcionários estão entrando em áreas onde não deveriam, por exemplo.

Aplicação em veículos

A companhia disse que vem trabalhando nesse tipo de tecnologia desde 1995, e que possíveis avanços podem ser aplicados em veículos. Ao identificar o rosto do motorista, o computador define a altura programada com antecedência para o assento dentro do carro.

“Este programa pode ler várias características faciais, como a posição dos olhos, do nariz ou da boca, comparando com imagens já capturadas pela câmera de segurança”, diz Ryoji Ohashi, representante da Omron. “Pode detectar o rosto de pessoas específicas.”

 

 
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Interface cérebro-computador
Fonte: Inovação Tecnológica.

Neurocientistas da Clínica Mayo, nos Estados Unidos, demonstraram que as ondas cerebrais podem ser usadas para digitar caracteres alfanuméricos na tela de um computador.

Nos testes, basta que o paciente concentre-se em uma letra ou número mostrados em uma matriz para que a letra apareça no monitor.

Os pesquisadores afirmam que a descoberta representa um progresso concreto na viabilização de uma interface cérebro-computador que poderá, no futuro, ajudar as pessoas portadoras de diferentes distúrbios, a controlarem dispositivos eletrônicos e robotizados, como braços e pernas protéticos.

Segundo eles, os portadores da doença de Lou Gehrig e de lesões da medula espinhal são pacientes que poderão ser beneficiados com esta nova tecnologia. Embora ainda utilize métodos invasivos para coletar as ondas cerebrais, o método está entre os mais precisos já demonstrados até hoje.

“Mais de 2 milhões de pessoas nos Estados Unidos podem se beneficiar de dispositivos auxiliares, controlados por uma interface cérebro-computador”, diz o pesquisador principal do estudo, o médico neurologista Jerry Shih, que desenvolveu a nova interface em colaboração com a equipe do Dr. Dean Krusienski, da Universidade do Norte da Flórida.

“Esse estudo constitui um primeiro passo no caminho em direção ao futuro e representa um progresso tangível no uso de ondas cerebrais para realizar certas tarefas”, explica Shih.

Eletrocorticografia e eletroencefalografia

O estudo da nova interface foi feito com pacientes com epilepsia. Esses pacientes já vinham sendo monitorados, para controle da convulsão, através de eletrocorticografia (ECoG), um exame no qual eletrodos são colocados diretamente na superfície do cérebro para registrar as correntes elétricas produzidas pelas descargas das células nervosas. Esse tipo de procedimento requer uma incisão cirúrgica no crânio.

O neurologista queria estudar uma interface cérebro-computador nesses pacientes, porque, hipoteticamente, as informações captadas pelos eletrodos colocados diretamente no cérebro poderiam ser muito mais específicas do que os dados coletados através de eletroencefalografias (EEGs), nos quais os eletrodos são colocados no couro cabeludo. A maioria dos estudos de interação cérebro-computador foram feitos com EEGs, diz o neurologista.

“Há uma grande diferença entre a qualidade das informações obtidas com o ECoG e com o EEG. No EEG, o couro cabeludo e o osso do crânio dissipam e distorcem o sinal, da mesma forma que a atmosfera terrestre obscurece a luz das estrelas”, diz o neurocientista. “É por isso que o progresso do desenvolvimento dessa espécie de interface da mente tem sido lento”, afirma.

Como esses pacientes já tinham eletrodos de ECoG implantados em seus cérebros, para os médicos descobrirem a área em que as convulsões se originaram, os pesquisadores puderam testar essa novíssima interface cérebro-computador. Nesse estudo, os dois pacientes foram colocados em frente a um monitor que estava conectado a um computador, no qual os pesquisadores instalaram um software projetado para interpretar sinais elétricos vindos dos eletrodos.

Controlando o computador com a mente

Os pesquisadores solicitaram aos pacientes que olhassem para uma tela, que apresentava uma matriz 6 por 6, com um único caractere em cada quadrado. Todas as vezes que o quadrado com uma certa letra cintilava - e que o paciente estava focado nele - o computador registrava a resposta do cérebro à letra cintilante.

Os pesquisadores pediram então aos pacientes que focassem em letras específicas e o software do computador registrou as informações. A seguir, o computador calibrou o sistema com a onda cerebral específica de cada indivíduo, fazendo com que uma letra aparecesse na tela quando o paciente se focava nela.

“Nós podemos predizer, de forma consistente, as letras desejadas por nossos pacientes, com quase 100% de precisão”, diz Jerry Shih. Embora isso seja comparável a resultados obtidos por outros pesquisadores, essa abordagem é mais localizada e pode, potencialmente, fornecer uma taxa de comunicação mais rápida. Nosso objetivo é encontrar uma maneira de usar, de forma eficaz e consistente, as ondas cerebrais do paciente, para realizar certas tarefas”, afirma.

Calibragem individual

Quando a técnica for aperfeiçoada, será necessário que os pacientes se submetam a uma incisão no crânio para utilizá-la, embora ainda não se saiba quantos eletrodos deverão ser implantados.

E o software precisa ser calibrado para as ondas cerebrais de cada pessoa para a ação desejada, tais como movimentar um braço protético, explica o neurologista.

“Esses pacientes teriam de usar um computador para interpretar suas próprias ondas cerebrais, mas esses dispositivos estão ficando tão pequenos que há uma possibilidade de que eles possam ser implantados no futuro”, ele diz. “Achamos que nosso progresso, até agora, é muito encorajador.”

 

 
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Os computadores começam a entender a arte
Fonte: Inovação Tecnológica.

Os computadores já podem detectar com precisão a composição de cores de uma imagem e fazer algumas medições estéticas - alguns pesquisadores já afirmam ter programas capazes de detectar padrões da beleza feminina.

Mas será que os computadores já são capazes de compreender a arte e diferenciar uma pintura artisticamente relevante de um monte de rabiscos de um pintor principiante?

Tendências da arte

Uma equipe de pesquisadores espanhóis e alemães afirma estar a caminho disso. Eles desenvolveram algoritmos matemáticos que podem tirar conclusões sobre o estilo artístico de uma pintura.

“Nunca será possível determinar matematicamente com precisão um período artístico e nem a reação humana a uma obra de arte, mas nós podemos detectar tendências,” explica Miquel Feixas, um dos autores do estudo, publicado na revista Computers and Graphics.

Os pesquisadores da Universidade de Girona e do Instituto Max Planck demonstraram que determinados algoritmos de visão artificial permitem que um computador seja programado para “entender” uma imagem e diferenciar entre estilos artísticos com base em informações pictóricas de baixo nível.

Medidas da estética

Informações pictóricas de baixo nível incluem aspectos como a densidade das pinceladas, o tipo de tinta e de tela e a composição da paleta de cores.

O estudo mostra que o cálculo da “ordem” da imagem - a análise dos pixels e da distribuição de cores, assim como da composição e da diversidade de cores - pode representar determinadas medições estéticas.

Não é o suficiente para enquadrar automaticamente uma pintura em um determinado período histórico, mas é o bastante para auxiliar em programas de computador dedicados à análise, classificação e busca em bancos de dados de imagens e coleções digitalizadas de museus.

Os pesquisadores vão partir agora para desenvolver programas especialistas nesse tipo de busca e em sistemas para uso em quiosques interativos, auxiliando os usuários de museus e galerias de arte.

Beleza, ordem e complexidade

O ser humano usa também informações de médio e de alto níveis para compreender a arte.

As informações de nível intermediário diferenciam entre determinados objetos e cenas que aparecem em uma imagem, bem como como o tipo de pintura (paisagem, retrato, natureza morta etc.). Informações de alto nível levam em conta o contexto histórico e o conhecimento que se detém sobre os artistas e as tendências artísticas.

Os primeiros trabalhos que procuravam sistematizar a compreensão da arte, foram feitos em 1933, quando o matemático George D. Birkhoff tentou formalizar a noção de beleza por meio de uma medição estética definida como a relação entre a ordem e a complexidade.

Depois disso, o filósofo Max Bense converteu essa noção em uma medida de informação baseada na entropia (desordem ou diversidade). Segundo ele, o processo criativo é um processo seletivo ( “criar é selecionar”) dentro de uma gama de elementos (uma paleta de cores, sons, fonemas, etc.).

Segundo Bense, o processo criativo pode ser visto como um canal para a transmissão de informações entre a paleta de cores e o artista e os objetos ou características de uma imagem. Este conceito é largamente utilizado para analisar a composição e a atenção visual - o destaque ou a projeção - de uma pintura.

 

 
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