segunda-feira, 31 de março de 2008

Algoritmos Genéticos e Robots

Um algoritmo genético é, como o nome indica, um conjunto de procedimentos que seguem regras genéticas. A maior parte deste tipo de algoritmos funciona começando com um conjunto de partes de código mais ou menos aleatório e é recompensado por efectuar uma tarefa qualquer.
Por exemplo, se quisermos construir um modelo em computador de um robot que consiga andar para a frente a uma velocidade razoável, quanto melhor ele o fizer maior será a recompensa que obtém.
Depois de começarmos com um conjunto inicial de partes de código (ou no caso dos robots, de peças) começamos a utilizar as regras da selecção natural, onde a recompensa falada atrás é não extinguir o indivíduo, e onde, de geração para geração, vão sendo introduzidas mutações (alterações no código) nos vários indivíduos. A maior parte destas mutações não vai introduzir melhorias nos modelos, mas visto que estes "downgrades" dos indivíduos serão recompensados com a extinção desses mesmos indivíduos, o que sobra são os modelos que melhor efectuam a tarefa que escolhemos.
O sucesso destes algoritmos, para mim, é uma indicação clara de que não é preciso um designer sobrenatural para que a complexidade da vida na terra tenha explicação. A selecção natural é uma ferramenta perfeitamente ao alcance de tal tarefa.

No vídeo abaixo podemos ver um cientista, que para além de utilizar estes algoritmos para fazer modelos de robots em computador, constrói os próprios robots e utiliza variações deste tipo de algoritmos para dotar as máquinas da capacidade de terem noção do que elas próprias podem ou não fazer.

sexta-feira, 28 de março de 2008

O problema dos neutrinos solares

O neutrino é uma partícula elementar que não tem carga eléctrica e que, visto ser tão difícil de detectar, ganhou o nome de "partícula evasiva". A sua baixa massa e ausência de carga eléctrica faz com que, na sua viagem desde o sol, possam atravessar toda a terra sem que colidam com nenhuma partícula. Isto deve-se ao facto de os átomos serem essencialmente compostos por espaço vazio.
Os neutrinos vêm em 3 "sabores" diferentes, que estão ligados à forma como são criados através de decaimentos radioactivos e/ou reacções nucleares. Os 3 tipos de neutrinos são: neutrinos do electrão, neutrinos do muão e neutrinos do tauão. Cada um destes neutrinos tem o seu correspondente em antimatéria, denominado de antineutrino.

O problema dos neutrinos solares foi levantado nos finais dos anos 60 quando Raymond Davis e John Bahcall se propuseram a detectar o fluxo de um dado "sabor" de neutrinos provenientes de uma certa reacção nuclear no sol e detectaram apenas um terço do fluxo previsto pela teoria standard.

Depois de vários anos de estudo e de inclusivamente se pôr em causa o modelo standard, Bruno Pontecorvo previu que um efeito quântico poderia fazer com que um neutrino criado com um certo "sabor" poderia mais tarde vir a ser detectado com um "sabor" diferente. E previu também que a probabilidade de medir um certo sabor num neutrino varia periodicamente enquanto este se propaga. Esta oscilação de neutrinos e consequente resolução do problema dos neutrinos solares foi observada no detector SNO (ver imagem) através da medição do fluxo de neutrinos provenientes do sol durante o dia e durante a noite (à noite os neutrinos têm que atravessar toda a terra até chegar ao detector).
A oscilação de neutrinos implica que estes não tenham massa igual a zero como previsto originalmente pela teoria standard, pelo que o seu estudo tem bastante interesse, quer teórico quer experimental.

quinta-feira, 27 de março de 2008

Sem dualismo

Bem sei que devemos sempre ver todos os assuntos de vários lados, mas o que fazer se as coisas só tiverem um lado?

Haverá quem diga que é impossível ou até anti-natural, mas o que é certo é que existem e até fazem bons presentes de natal ou aniversário.
Talvez estejam familiarizados com a faixa de moebius que é uma superfície só com um lado, com uma fronteira e que não é orientável. Esta superfície foi descoberta independentemente em 1858 pelos cientistas alemães August Ferdinand Moebius e Johann Benedict Listing. O que acontecerá se colarmos duas faixas de moebius lado a lado?

Vamos obter uma garrafa de Klein, que para além de ter apenas um lado, tem volume zero também. Agora podem perguntar-se, para que me serve uma garrafa com volume zero? A resposta é óbvia, para dar de prenda de aniversário ou natal a um qualquer matemático ou físico que conheça.

terça-feira, 25 de março de 2008

Ver o nosso cérebro em tempo real

A ressonância magnética nuclear (RMN) está neste momento bastante difundida, e quase toda a gente já ouviu falar da técnica e sabe para que serve.
O que provavelmente não sabem é que já é possível analisar os dados em poucos milisegundos o que torna acessível "observar" os nossos cérebros em tempo real. Através da ressonância magnética funcional podemos ver as zonas do nosso cérebro que estão a ser utilizadas quando pensamos, efectuamos qualquer movimento ou até quando um certo tipo de dor está activa.
As variações na imagem da RMN devem-se à dependência que a atenuação do sinal magnético tem, com a percentagem de oxigénio presente no sangue. Como a actividade neuronal causa um aumento da procura de oxigénio e o sistema vascular responde com o envio de mais hemoglobina oxigenada, a actividade neuronal é vista na imagem como um aumento do sinal.
Assim, e podendo observar em tempo real as zonas que certos movimentos/pensamentos/dor activam poderemos, com treino, aprender a alterar a própria estrutura do nosso cérebro.

Neste momento as aplicações clínicas estão viradas para a redução e controlo da dor crónica, mas um dos neurocientistas que está na vanguarda desta técnica, o Dr. Christopher deCharms pensa que poderemos já nesta geração treinar e construir a nossa mente tal como um ginasta treina o corpo.

No vídeo abaixo podem ver uma palestra bastante rápida sobre este tema na conferência anual do TED (Technology Entertainment and Design)

O menor anel de diamantes do mundo

Se estão a pensar "finalmente um anel para a minha namorada que consigo comprar" esqueçam.
Este anel, construído a partir de um diamante artificial na universidade de Melbourne, tem 5 microns de diâmetro e 300 nanometros de espessura.

O anel é um componente numa experiência desenhada para produzir e detectar fotões solitários.
Esta experiência está ligada à computação quântica, pois uma nova forma de produzir qubits utiliza a orientação do spin de um electrão desemparelhado que orbita uma "estranha" molécula no seio de um filme de diamante criado artificialmente. A molécula consiste num átomo de azoto, que se apresenta como uma impureza no filme, rodeado de todos os átomos de carbono que constituem a rede, e uma lacuna.
As vantagens da utilização desta "molécula" residem no facto de esta ser facilmente excitada ou polarizada através de luz laser. O tempo de vida da polarização desta estrutura pode ser tão elevado como um milisegundo, uma eternidade quando comparado com o processo idêntico efectuado num semicondutor (apenas alguns nanosegundos). E tudo isto ocorre à temperatura ambiente.
Metendo o electrão nos dois estados de spin simultaneamente, obtemos um qubit com uma vida longa, e com outros dispositivos ópticos este qubit poderá ser entrançado (entangled) com outros qubits vizinhos, criando assim uma porta lógica ou processador para futuros computadores quânticos.
Podem saber mais em http://www.qcaustralia.org/home.htm

Bem vindos

Nada como estrear este blog com uma mensagem de boas vindas. O facto de não começar com um post sobre ciência relembra-me aqueles professores do secundário, que na primeira aula nunca ensinavam matéria da disciplina (esses eram os porreiros).

Sendo assim, e mantendo esse espírito, desejo boas vindas a todos os leitores e espero que este espaço (ou deveria dizer espaço-tempo) sirva para que aprendamos a partilhar ideias.

Agora podem sair, começamos a sério no próximo post.