Wireless gigabit encontra você para lhe enviar seus dados

As aplicações do novo sistema de transmissão de dados sem fios ainda não foram integralmente mapeadas, mas vão das redes heterogêneas em ambiente industriais às redes internas dos aviões. [Imagem: EUWB Project]

Dados com localização

Uma nova tecnologia de rádio transmite dados a uma velocidade de até 1 gigabit por segundo (Gb/s), usando até 10 vezes menos energia do que as tecnologiaswireless atuais.

Como recurso adicional, a tecnologia é capaz de determinar a localização de uma pessoa ou objeto com uma precisão de 50 centímetros.

Além de acelerar as comunicações, essa capacidade de localização poderá criar aplicações totalmente novas, incluindo ajustes nos controles de automóveis e liberação de uso de computadores e outros equipamentos pela simples aproximação de um usuário autorizado.

Banda ultra-larga

O rádio UWB (Ultra-WideBand, banda ultra-larga), também conhecido como ultra-banda, usa uma faixa maior do espectro de rádio para transmitir e receber dados. A curtas distâncias, a tecnologia é imbatível.

Ela é capaz, por exemplo, de transmitir dados em velocidades extremamente elevadas, superando os cabos USB para a conexão entre periféricos e o computador.

Em velocidades mais baixas, a ultra-banda oferece canais de comunicações mais robustos e uma característica única de localização, precisa e em tempo real.

Tudo isto com um consumo de energia menor do que Wi-Fi, Bluetooth e outras tecnologias sem fio.

Rádio-localização

Uma das aplicações que mais chamam a atenção é a possibilidade de ajustes automáticos de equipamentos, bastando que a pessoa porte uma chave de identificação, semelhante às usadas nos automóveis, dotada com a tecnologia ultra-banda.

As vantagens vão além de abrir as portas e acender as luzes ante a aproximação do motorista.

Se um casal, por exemplo, compartilha o mesmo carro, a tecnologia é capaz de identificar qual deles está no banco do passageiro e qual está ao volante, ajustando prontamente bancos, espelhos, altura do volante etc.

Um protótipo totalmente funcional já foi desenvolvido pela Bosch, que é uma das parceiras do consórcio que está tentando trazer a ultra-banda para o mercado.

Outro parceiro, a holandesa Philips, demonstrou um sistema de home-theatre que ajusta o volume e a distribuição do som entre as caixas dependendo da localização da pessoa dentro da sala.

"Com a UWB, a detecção de localização é possível não apenas em modo ativo, mas também em modo passivo. Devido à frequência de rádio muito elevada que a UWB usa, nós podemos transpor da frequência para o domínio temporal com altíssima precisão," explica Sven Zeisberg, da Universidade de Dresden, um dos desenvolvedores do sistema.

"Isto permite que os equipamentos UWB determinem onde um objeto ou pessoa está localizado usando as diferentes taxas de propagação das ondas de rádio e os seus 'ecos' - é similar à ecolocalização dos morcegos," diz o pesquisador.

Mais dados ou menos bateria

Nos testes de transmissão de dados, a uma taxa fixa de 30 Mb/s, placas Wi-Fi consumiram 350 miliwatts de potência. Com esse mesmo gasto de energia, o rádio UWB transferiu exatamente 10 vezes mais dados.

Ou seja, se o usuário não está com tanta pressa, ele pode continuar assistindo filmes com a mesma qualidade, consumindo 10 vezes menos bateria.

O lado ruim é que toda essa "mágica" está limitada a uma faixa operacional de cerca de 30 metros.

Mas ainda há restrições legais a serem vencidas para que o rádio UWB, ou ultra-banda, chegue ao mercado.

Como usa um segmento maior do espectro eletromagnético, teme-se que a ultra-banda invada frequências já alocadas para outros serviços, como WiMAX, comunicações por satélite e até radar.

Estas possíveis interferências estão sendo mapeadas e checadas por meio de testes e demonstrações, a cargo de cada um dos parceiros do consórcio que está desenvolvendo a UWB.

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Criado menor motor a vapor do mundo

O que seria motivo para procurar imediatamente uma oficina se ocorresse no motor do seu carro é algo completamente normal para o micromotor a vapor. [Imagem: Fritz Höffeler/Art For Science]

Funciona

"Nós construímos o menor motor a vapor do mundo, ou, para ser mais preciso, o menor motor Stirling do mundo, e descobrimos que a máquina realmente produz trabalho," afirmou o Dr. Clemens Bechinger, da Universidade de Stuttgart, na Alemanha.

E o pesquisador se apressa em explicar o espanto com algo que pode soar como óbvio - o fato de um motor converter energia em trabalho.

"Isto não era algo a ser necessariamente esperado porque a máquina é tão pequena que seu movimento é atrapalhado por processos microscópicos que não têm consequências no mundo macroscópico," esclarece ele.

Leis da física

O que seria motivo para procurar imediatamente uma oficina se ocorresse no motor do seu carro é algo completamente normal para o micromotor a vapor.

As movimentações termais de partículas microscópicas fazem o motor tremer, vibrar, falhar e, eventualmente, até mesmo parar.

E este não é um problema exclusivo dos micromotores.

Os MEMS (sistemas microeletromecânicos), por exemplo, podem simplesmente travar e serem inutilizados pela força de Casimir, ou sofrerem um desgaste incrivelmente rápido quando comparados com máquinas grandes.

Ou seja, esse fenômeno é de natureza fundamental: as leis da física que prevalecem são diferentes no mundo micro e no mundo macro.

É por isso que os pesquisadores estão dando tanta importância ao seu experimento com o menor motor de calor do mundo: ao funcionar, o pequeno motor comprovou que não há nada em princípio que impeça a construção de motores de calor de alta eficiência em microescala.

Micromotor Stirling

Se os princípios não são os mesmos, o motor miniaturizado não é exatamente um motor Stirling literalmente encolhido: os cientistas tiveram que reinventar o motor em microescala.

O motor inventado por Robert Stirling há quase 200 anos consiste em um cilindro cheio gás que é periodicamente aquecido e resfriado, fazendo com que o gás se expanda e se contraia.

Esse movimento de expansão e contração movimenta um pistão, que pode então ser usado para girar uma roda, por exemplo.

No motor miniaturizado, o gás não é mais do que uma minúscula esfera plástica circundada por água, uma partícula coloidal, que mede cerca de 10.000 vezes mais do que um átomo.

O pistão, por sua vez, foi substituído por um feixe de raio laser, cuja intensidade varia periodicamente. As forças ópticas do laser variam a amplitude máxima do movimento da partícula coloidal, tal como a compressão e a expansão do gás no motor em escala macro.

A partícula então exerce um trabalho sobre o campo óptico do laser.

A fim de que as contribuições para o trabalho não se cancelem mutuamente durante a compressão e a expansão, esses ciclos devem ocorrer em temperaturas diferentes.

Isto é feito injetando calor no sistema, como faz a caldeira de um motor a vapor normal - com a diferença de que a lenha e o carvão foram substituídos por outro laser pulsado, que aquece a gotícula rapidamente quando está ligado, e deixa que ela resfria quando está desligado.

Ações moleculares

O funcionamento irregular e "crepitante" do micromotor deve-se às moléculas de água, que colidem continuamente com a esfera plástica.

Nessas colisões aleatórias, a esfera plástica troca energia com seu entorno na mesma ordem de magnitude que o micromotor converte energia em trabalho.

É por isto que, vez por outra, o micromotor a vapor simplesmente trava.

Já em um motor a vapor de tamanho macro, a conversão de energia é 20 ordens de magnitude maior do que a energia das moléculas de energia, o que torna o fenômeno irrelevante.

Mas o fato de que ele funcione deixou os cientistas animados de que pode ser possível otimizar o funcionamento dos motores em microescala, tornando-os uma alternativa também para as micromáquinas, sejam MEMS ou microrrobôs.

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