Internet em casa com fibras ópticas

Sonho internético

Internet extremamente rápida, conexões mais robustas e um grande aumento na capacidade da rede, mesmo em áreas rurais, tudo com custo baixo.

É o tipo de fantasia que mantém os executivos das empresas de telecomunicações e os usuários da internet sonhando acordados ... até agora.

Uma nova tecnologia de fibras ópticas desenvolvida por um consórcio europeu promete tudo isso e muito mais.

O grupo de engenheiros de universidades, institutos de pesquisa, fornecedores de equipamentos e operadores de telecomunicações se uniu em torno do projeto SARDANA (Scalable advanced ring-based passive dense access network architecture).

Internet a velocidade da luz

O objetivo era desenvolver técnicas pioneiras para melhorar drasticamente a escalabilidade e a robustez das redes de fibras ópticas.

O grupo estava especialmente interessado em viabilizar a chegada das fibras ópticas até as residências, escritórios e empresas.

O projeto demonstrou a viabilidade de velocidades de conexão de até 10 Gigabits por segundo (Gbps) - cerca de 2.000 vezes mais rápido do que a maioria das conexões à internet de hoje.

Mais importante para que isso se torne uma realidade, os pesquisadores mostraram que tais velocidades podem ser atingidas com um custo extra relativamente modesto, usando a infraestrutura de fibras ópticas já existente e componentes já disponíveis no mercado.

Redes ópticas passivas

As redes de fibras ópticas que chegam até as residências (fibre-to-home networks), também conhecidas como redes ópticas passivas, têm uma estrutura em árvore, com o papel de raiz desempenhado por uma central de comutação.

O termo "passivo" refere-se à utilização de divisores ópticos que não precisam de energia adicional para funcionar.

Da central, um grosso tronco principal de cabos se espalha em ramos cada vez mais finos, até que uma única fibra chegue até as casas ou empresas.

As redes passivas convencionais usam o protocolo TDM (Time Division Multiplexing), um método de multiplexação no qual os sinais são transferidos de forma aparentemente simultânea, como sub-canais em um canal de comunicação. Mas, na realidade, eles estão fisicamente se revezando no canal.

Na prática, isso significa que uma conexão de 5 Gbps no escritório central pode se transformar em uma conexão de 30 Mbps na casa ou empresa do cliente. Pior do que isso é que a banda de subida, que transmite os dados do cliente para a internet, é apenas uma fração disso.

De árvores a anéis

Os pesquisadores do projeto Sardana estão propondo uma abordagem diferente e totalmente nova, permitindo não apenas conexões muito mais rápidas, mas também maiores capacidade e robustez.

Em vez de uma única grande árvore, eles estão propondo usar várias árvores menores ramificando até os usuários finais a partir de um anel principal.

O anel transmite os sinais bidirecionalmente a partir da central utilizando o protocolo WDM (Wave Division Multiplexing), uma tecnologia de multiplexação que permite o transporte simultâneo de diferentes sinais na mesma fibra óptica, utilizando diferentes comprimentos de onda de laser - lasers de várias cores.

Em nós remotos ao longo do anel, os sinais são separados em árvores de fibras únicas que irão até as residências e empresas, utilizando a tecnologia TDM.

A abordagem do anel bidirecional aumenta a robustez da rede, porque se o cabo for interrompido em qualquer ponto no anel WDM, o sinal continuará chegando até os usuários finais pelo outro lado. Ele também resulta em aumentos maciços na velocidade de conexão.

Embora ainda em fase experimental, se implantada comercialmente, a tecnologia marcaria um grande salto no desempenho das redes totalmente ópticas, solucionando um dos maiores desafios atualmente enfrentados pelos prestadores de serviços e pelos consumidores: maior velocidade e segurança na manutenção dos sinais

Aparelho de baixo custo controla computador com os olhos

Sem as mãos
Implantes neurais, interfaces cérebro-máquina e sensores já permitem controlar computadores, próteses e até robôs, apenas com o pensamento.
A maioria, contudo, ainda está em estágio de pesquisas, disponíveis apenas para laboratórios - os poucos disponíveis têm baixa resolução e ainda são equipamentos caros.
Mas isso está prestes a mudar, graças ao trabalho de dois engenheiros do Imperial College, de Londres.
William Abbot e Aldo Faisal construíram um equipamento capaz de controlar um computador apenas com os olhos a um custo de cerca de US$60 (R$125,00).
Segundo eles, a tecnologia logo estará disponível para pessoas com diversos tipos de deficiências, incluindo pacientes de esclerose múltipla, Parkinson, distrofia muscular, lesões na medula espinhal ou amputados.

Controle do computador com os olhos
Fabricado com equipamentos comprados no comércio, o aparelho monitora com exatidão o movimento dos olhos, permitindo o controle de um cursor na tela exatamente como um mouse.
Com um consumo inferior a 1 watt, o aparelho, batizado de GT3D, pode transmitir os dados para qualquer computador rodando Windows ou Linux, conectado a uma porta USB ou por meio de uma conexão Wi-Fi.
Na demonstração, os pesquisadores permitiram que voluntários, sem nenhum treinamento, usassem o equipamento para brincar de Pong, usando apenas os olhos.
O sistema é composto por duas câmeras de baixo custo montadas sobre um par de óculos.
As câmeras capturam continuamente a imagens dos olhos, enquanto um programa processa as imagens e determina o movimento da pupila.
Esse movimento faz as vezes do mouse, controlando o cursor na tela. O clique é feito por um movimento especial do olho, que pode ser calibrado no software.
Profundidade do olhar
O programa de controle já alcançou uma precisão suficiente para determinar a "profundidade do olhar" - ele determina se o usuário está focando o olhar mais próximo ou mais distante.
Embora ainda não tenham tirado proveito dessa capacidade na versão atual do GT3D, os pesquisadores afirmam que isso poderá permitir o controle de cadeiras de rodas ou próteses robotizadas.
Nesses casos, bastará que o usuário focalize o olhar no ponto para onde deseja se deslocar, ou onde quer colocar a mão, por exemplo.
Bibliografia:

Ultra-low-cost 3D gaze estimation: an intuitive high information throughput compliment to direct brain-machine interfaces
William W. Abbott, Aldo A. Faisal
Journal of Neural Engineering
Vol.: 9 046016
DOI: 10.1088/1741-2560/9/4/046016

Disco histórico toca novamante a partir de uma fotografia

Imagens que falam
Por mais modernas que nos pareçam, as tecnologias sempre envelhecem.
Sensação quando foi inventada, no fim do século 19, tudo o que resta de uma das primeiras gravações de som feita pelo homem é uma fotografia.
O disco guarda a voz abafada de Emile Berliner, o pai do gramofone (ou fonógrafo), recitando a poesia "A Luva", de Friedrich Schiller.
Mas se tudo o que resta do disco é uma fotografia, como é que sabemos o que há nele?
É que o envelhecimento de uma tecnologia pressupõe o surgimento de uma nova tecnologia, mais moderna.
E Patrick Feaster e seus colegas da Universidade de Indiana, nos Estados Unidos, usaram todas as técnicas ao seu alcance para decodificar o som registrado no disco usando apenas sua fotografia.

Digitalização
Feaster digitalizou a imagem e processou o arquivo para "desenrolar" os sulcos do disco.
A surpresa foi que a imagem, registrada em uma revista alemã impressa em 1890, tinha resolução suficiente para identificar quase completamente as ondulações dos sulcos, que representam as ondas sonoras registradas no disco.
O pesquisador então criou um arquivo linear, que lembra um pouco um clip de áudio moderno, e utilizou um programa especialmente desenvolvido para ler as ranhuras do disco e transformá-las em sons.
Embora não tenha conseguido datar precisamente a gravação, Feaster ainda assim acredita que se trata de um dos primeiros experimentos com o gramofone, uma inovação que viria maravilhar toda uma geração.
"Há 25 bibliotecas no mundo que têm esse exemplar [da revista Über Land und Meer], o que o torna extremamente raro. Mas nós fizemos o que nenhuma delas consegue fazer: tocamos o disco novamente," comemorou ele.
Recentemente, outra equipe reconstruiu as primeiras gravações de som da história, mas a partir de disco reais, guardados no Museu Smithsoniano.

Câmara aprova preferência para o software livre

A Comissão de Ciência e Tecnologia, Comunicação e Informática da Câmara dos Deputados aprovou nesta quinta-feira uma proposta que dá preferência de gastos públicos em produtos informatizados baseados em software livre. Com o código aberto, esses programas podem ser livremente adaptados e usados como base para outros softwares.

A decisão faz parte de Projeto de Lei 6685/06, do Senado, que dá prioridade ao software livre nos gastos relacionados ao Fundo de Universalização dos Serviços de Telecomunicações (Fust) - um programa de inclusão digital de instituições do ensino público, hospitais, bibliotecas, órgãos de segurança pública, instituições de apoio a deficientes e que prioriza cidades remotas e com interesse estratégico, como as que ficam na fronteira com outros países.

O relator José Rocha (deputado federal pelo PR-BA) fez apenas uma ressalva à proposta original, adicionada à lei depois do protesto de vários deputados, que permite o uso de softwares proprietários apenas no caso de não existir uma alternativa em software livre que atenda às necessidades de uso. O projeto ainda será analisado pelas comissões de Finanças e Tributação e de Constituição e Justiça e de Cidadania.

A importância do software livre

Apesar de parecer irrelevante ou meramente técnico para grande parte dos brasileiros, o projeto na verdade tem interesse estratégico. O Brasil sofre grande pressão de lobbystas de multinacionais da tecnologia para o uso de tecnologias proprietárias, como afirmou o ex-presidente Luiz Inácio da Silva em visita ao Fórum do Software Livre de 2009, realizado em Porto Alegre.

No ano passado, o Wikileaks divulgou um documento diplomático norte-americano que comprova a pressão das gigantes da computação ao governo brasileiro.

O relatório "Microsoft vê ataque do governo contra propriedade intelectual" – escrito em 2007 pelo cônsul-geral dos EUA em São Paulo, Thomas White – narra uma visita ao Planalto do embaixador dos EUA no Brasil, Clifford Sobel, e do presidente da Microsoft no país, Michel Levy. Ambos tinham justamente o objetivo de pressionar o governo brasileiro para a adoção de tecnologias proprietárias da empresa em iniciativas públicas.

Uma das maiores preocupações narradas por eles era com a então ministra da Casa Civil, Dilma Roussef, que era uma das líderes dentro do governo em iniciativas para a redução no pagamento de royalties e criação de uma cultura brasileira de software livre.

Todo ano, o Brasil manda cerca de R$ 2 bilhões ao exterior para o pagamento de direitos de softwares proprietários.

Redes complexas têm esqueleto que evolui por consenso

Complexidade inteligível
Frequentemente, um objeto, ou um "todo" qualquer, possui algumas partes mais relevantes.
É o caso do principal ingrediente de um prato, das formas e cores de uma pintura ou de algumas melodias em uma sinfonia.
Mas, até agora, era quase impossível detectar algum traço distintivo em redes muito complexas.
Imagine a internet, as rotas de tráfego de uma grande cidade, as redes neurais ou a rota de espalhamento de uma epidemia global.
Quando postas na forma de um gráfico, essas redes aparecem na forma de um emaranhado aparentemente caótico.
Mas é só na aparência.

• Redes complexas devem ser pensadas quanticamente

Esqueleto da rede
Um grupo internacional de pesquisadores conseguiu desenvolver uma técnica para simplificar as redes complexas, até chegar ao seu esqueleto.
E, além de demonstrar que todas essas redes complexas possuem uma espécie de espinha dorsal em comum, eles demonstraram que esse núcleo básico se desenvolve de forma muito similar ao esqueleto dos vertebrados.
É claro que a espinha dorsal de um ser humano é bem diferente da de um morcego. Mas os pesquisadores afirmaram ter elementos para mostrar que, assim como os animais, as diversas redes complexas evoluem de forma similar.
"As doenças infecciosas, como H1N1 e SARS, se espalham de forma semelhante, e o esqueleto da rede desempenha um papel importante na formação desse espalhamento global," disse Dirk Brockmann, da Universidade Northwestern, nos Estados Unidos.
"Agora, com este novo entendimento e, olhando para o esqueleto, deveremos ser capazes de usar esse conhecimento no futuro para prever como um novo surto poderá se espalhar," estima ele.
Teoria das redes
Inicialmente, o paralelo com a evolução parece ser bem adequado.
Sistemas complexos, tais como a Internet, as redes sociais, a rede de distribuição elétrica, a consciência humana, e mesmo uma colônia de cupins - geram comportamentos complexos.

• Mapas hiperbólicos mostram a internet como você nunca viu

A estrutura de um sistema desses emerge localmente, ele não é projetado ou planejado. Os componentes da rede operam juntos, interagindo e influenciando uns aos outros, conduzindo a evolução da rede.
Extrair características estruturais significativas a partir dos dados da rede pronta é um dos maiores desafios da teoria das redes.
Evolução por consenso
Contudo, os paralelos com a evolução biológica parecem terminar rapidamente.
Em vez de uma seleção por competição, os pesquisadores encontraram uma evolução consensual.
"A chave para a nossa abordagem foi perguntar quais elementos da rede são importantes da perspectiva de cada nó individualmente," explica Brockmann. "Quais links são mais importantes para cada nó, e qual é o consenso entre os nós?"
"Curiosamente, descobrimos a existência de um inesperado grau de consenso entre todos os nós em uma rede. Os nós, ou aceitam que um link é importante, ou concordam que ele não é importante. Praticamente não há nenhuma discordância," conclui ele.
Computando esses consensos - a força, ou a importância, de cada nó na rede - os pesquisadores produziram um esqueleto para cada rede que eles estudaram, formado apenas por aqueles links aos quais todos os nós atribuíram maior importância.
E os esqueletos desenvolvem-se de forma muito semelhante de uma rede para outra, por mais distintos que sejam os fenômenos que elas representem.
Além de prever epidemias, o trabalho poderá ser importante para os oráculos da era tecnológica, que planejam usar as redes complexas para prever o futuro.

• Tecnologia vai prever o futuro e as necessidades humanas

Bibliografia:

Robust classification of salient links in complex networks
Daniel Grady, Christian Thiemann, Dirk Brockmann
Nature Communications
Vol.: 3, Article number: 864
DOI: 10.1038/ncomms1847

Deficientes visuais "enxergam" com aparelho que traduz cores em música

Dispositivos de substituição sensorial

Pesquisadores criaram um novo dispositivo para ajudar pessoas cegas a não apenas perceberem o ambiente ao seu redor, mas também a identificar objetos individuais.

Já existem vários trabalhos que tentam criar "mapas sonoros do ambiente", convertendo imagens em sons.

O objetivo final é construir os chamados "dispositivos de substituição sensorial", aparelhos que usam diversas tecnologias para traduzir as informações de um sentido - geralmente não funcional no indivíduo - por informações que afetem outro sentido.

Alguns desses estudos já estão em estágio avançado de testes.

• Equipamento transforma imagens em mapas sonoros tridimensionais

Transformando imagens em sons

Mas Maxim Dupliy e seus colegas não queriam apenas uma forma de ajudar as pessoas cegas a caminharem dentro ou fora de casa: eles queriam construir algo mais funcional, que permita, por exemplo, que uma pessoa pegue uma fruta, ou aperte a mão de um amigo.

O aparelho, batizado de EyeMusic, usa uma câmera para capturar as imagens. Cada imagem digital é processada, transformando os pixels em notas musicais.

Por exemplo, os pixels na vertical, que mostram a altura dos objetos, são representados por notas musicais que variam do grave (objetos mais baixos) ao agudo (objetos mais altos).

A localização horizontal de cada pixel é indicada pela temporização das notas musicais, com tempos maiores indicando a direita, e tempos menores a esquerda.

O brilho de cada parte da imagem é codificado pelo volume do som.

Música para os meus olhos

Mas ninguém gosta de "ouvir em preto e branco". Restava então codificar as cores.

Para isso, foram usados diferentes instrumentos musicais, um para cada uma de cinco cores.

O azul é representado pelo trompete, o vermelho pelo órgão, o verde pelo órgão de palheta sintetizado e o amarelo pelo violino. Finalmente, o branco é representado por um vocal e o preto pelo silêncio.

Os pesquisadores preocuparam-se também com o lado artístico, para que os sons soem sempre suaves e harmônicos, evitando apitos e chiados desconfortáveis ou desagradáveis.

"As notas se estendem por cinco oitavas e foram cuidadosamente escolhidas por músicos para criar uma experiência agradável para os usuários," disse Amir Amedi, coautor do estudo.

Percepção espacial no cérebro

Se na descrição parece tudo muito complicado, na prática deu-se o contrário: os usuários conseguiram operar o dispositivo muito rapidamente, alguns deles com apenas meia hora de treinamento.

Assim, o experimento dá suporte à hipótese de que a representação do espaço no cérebro pode não ser dependente de como a informação espacial é recebida, e que é necessário muito pouco treinamento para criar uma representação do espaço sem a visão - isto pode ser feito, como se comprovou, usando sons.

"O nível de precisão alcançado em nosso estudo indica que é factível usar um dispositivo de substituição sensorial para realizar tarefas do dia-a-dia, indicando um grande potencial para seu uso em terapias de reabilitação," concluiu.

Bibliografia:

Fast, Accurate Reaching Movements with a Visual-to-Auditory Sensory Substitution Device
Maxim Dupliy, Amir Amedi and Shelly Levy-Tzedek
Restorative Neurology and Neuroscience
Vol.: 30: 4 (July 2012)
DOI: 10.3233/RNN-2012-110219

O papel do professor: guiar o aprendizado

A facilidade com que os alunos interagem com a tecnologia também impôs uma mudança de comportamento em sala de aula. Hoje, já não é exclusividade dos mais jovens manter blogs, atualizar perfis em redes sociais ou bater papo com amigos na internet. A geração digital passou a exigir que o professor fizesse o mesmo - e ele está mudando pouco a pouco. Os motivos são claros. Em um mundo onde todos recorrem à rapidez do computador, nenhuma criança aguenta mais ouvir horas de explicações enfadonhas transcritas em uma lousa monocromática. "A tecnologia faz parte do cotidiano de todos os jovens. Os alunos esperam que o professor se utilize disso em sala de aula. Seu papel mudou completamente, mas continua essencial. Ele guia o processo de aprendizagem, sendo o elo entre o aluno e a comunidade científica", afirma Linda Harasim, professora da Universidade Simon Fraser, em Vancouver, no Canadá. Confira o perfil do novo professor.

O problema é, justamente, adaptar a tecnologia ao conteúdo pedagógico. É consenso entre os especialistas que não basta apenas investir em laboratórios, salas multimídia e projetores de luz. Muitas escolas, mesmo aquelas que gastam rios de dinheiro em equipamentos de última geração, deixam de lado o treinamento dos professores. Sem mudança na metodologia, as novas ferramentas são subtilizadas. "Passamos praticamente uma década do novo milênio e nosso modelo educacional ainda reflete a prática dos séculos XIX e XX. A internet ainda é usada, geralmente, como tampa-buraco ou enfeite nas salas de aula tradicionais", acrescenta Harasim.

O professor de informática Jean Marconi, de Brasília, acompanhou de perto a dificuldade imposta pelos novos recursos tecnológicos. Quando o colégio onde trabalha investiu pela primeira vez em equipamentos digitais, a direção não se preocupou em desenvolver um novo método de ensino nem capacitar os professores. Marconi aproveitou a formação em tecnologia da educação e propôs à escola treinar seus colegas. Hoje, segundo ele, todos já têm contato com as novidades e criam projetos para suas próprias disciplinas. "O colégio tinha a proposta, mas andava a passos lentos. Fui, então, de professor em professor despertando a curiosidade. Consegui que houvesse uma integração entre o conhecimento do educador e a tecnologia. Mas há alguns que ainda têm medo de mexer com essas ferramentas".

Para a pedagoga Sílvia Fichmann, coordenadora do Laboratório de Investigação de Novos Cenários de Aprendizagem (LINCA) na Escola do Futuro da USP, um dos motivos pelos quais os professores ainda resistem em utilizar a tecnologia é o receio de perder o posto de detentor único de conhecimento. "A internet rompeu com uma série de paradigmas. O professor, hoje, tem de se conscientizar de que não sabe tudo e precisa ser muito mais parceiro do aluno na busca pelo saber", afirma. Sílvia diz que não é fácil lidar com as novas ferramentas, mas cabe ao educador coordenar e orientar as tarefas. "O problema é que existem três tipos de professor: os que preferem o método tradicional, aqueles que não sabem utilizar a tecnologia e, finalmente, os que se adaptaram ao novo contexto. Eles convivem em uma mesma sala de aula, o que impede a adoção completa da tecnologia", completa