90 segundos de Ciência | Investigadores do Técnico

Este projeto está a desenvolver humanos digitais, reconstruções 3D de pessoas que se conseguem mover, mostrar emoções e produzir fala. Estes humanos digitais são normalmente usados em videojogos e na indústria cinematográfica.

Para desenhar um humano digital é preciso um grande poder computacional a trabalhar durante muito tempo. O objetivo do projeto BIGMATH é reduzir o tempo de produção, que atualmente pode demorar vários dias, para quase tempo-real.

Para tal este projeto recorre a computação paralela, uma forma de computação em que vários cálculos são realizados ao mesmo tempo, operando sob o princípio de que grandes problemas podem ser divididos em problemas mais pequenos, com cada processador a resolvê-los ao mesmo tempo.

Os humanos digitais são atualmente aplicados em videojogos e em filmes como duplos ou até mesmo como personagens principais.

No futuro próximo, Cláudia Soares crê que esta tecnologia poderá ser usada para desenvolver hologramas de humanos digitais para habitar em espaço público connosco, ou para nos fazer companhia.

“A aplicação no cinema e nos videojogos já existe mas exige muito trabalho de artista e muito tempo de computação, o que fica ainda muito caro. O nosso trabalho é reduzir esse custo”, reforça.

O projeto BIGMATH é financiado no âmbito de uma bolsa do programa europeu Marie Curie, e conta com o apoio da 3Lateral, uma empresa afiliada com a Epic Games.

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Os supercondensadores híbridos podem, por exemplo, ser usados como baterias auxiliares para o motor de arranque de um camião, poupando e reduzindo o desgaste das restantes baterias.

Enquanto uma bateria é um dispositivo de armazenamento de energia, um supercondensador é um tipo de condensador capaz de armazenar e fornecer uma elevada densidade de potência num curto intervalo de tempo.

Os dispositivos que estão a ser desenvolvidos nesta investigação são conhecidos por supercondensadores híbridos, ou super baterias.

O que é distintivo neste tipo de dispositivos é a sua capacidade de resposta. Estes positivos têm um tempo de resposta rápido e conseguem uma boa potência e uma elevada ciclabilidade.

O objetivo desta investigação consiste em desenhar elétrodos que permitam que esse dispositivo responda exatamente aos requisitos de uma determinada aplicação.

Por exemplo, um camião tem normalmente duas ou mais baterias para garantir o seu normal funcionamento. A maioria da energia destas baterias é gasta no arranque do motor. Isto provoca um desgaste profundo nas baterias que faz com que estas tenham que ser trocadas com alguma frequência.

Um supercondensador híbrido instalado num camião poderia ser usado apenas para garantir a energia necessária para o motor de arranque. Desta forma será possível poupar as restantes baterias e reduzir os gastos de manutenção do veículo.

“Trabalhamos nesta linha de desenvolvimento de novos materiais baseados em químicas alternativas, mais sustentáveis, e mais amigas do ambiente, mas que ao mesmo tempo permitam construir e desenhar dispositivos que são desde a sua conceção pensados para dar resposta às solicitações de uma dada aplicação”, revela.

A ideia é desenvolver dispositivos que possam ser desenhados para uma dada aplicação, criando um produto claramente distinto da produção em massa de baterias de lítio ou de supercondensadores convencionais.

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Este estudo está a tentar perceber a composição e o comportamento da matéria durante um estágio inicial após o Big Bang conhecido por plasma de quarks e gluões.

Para tal estão a ser conduzidas experiências em aceleradores de partículas nos EUA e no CERN (Organização Europeia para a Pesquisa Nuclear). No CERN existe um acelerador de partículas conhecido como LHC (Grande Colisor de Hadrões) onde são realizadas experiências de colisão de núcleos de chumbo para formar um plasma de quarks e gluões.

“No LHC basicamente agarram em iões pesados como núcleos de chumbo que correspondem a 208 vezes núcleos de protão para fazermos estas colisões. Portanto são 208 núcleos de um lado e 208 núcleos do outro e colidimos a altas energias. Com isto conseguimos então formar este novo estado de matéria que é o plasma de quarks e gluões”, explica.

Após a colisão este plasma vai expandir até atingir os detetores instalados no LHC. A informação recolhida pelos detetores é depois usada para tentar inferir as propriedades deste plasma.

“Quais são as suas características, como é que ele se comporta, e com isso tentar perceber qual é a dinâmica de evolução desta matéria”, reforça.

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Esta investigação está a desenvolver um método de diagnóstico precoce para a doença auto-imune lúpus.

(28 de maio de 2020)

O lúpus é uma doença auto-imune que afeta o nosso sistema imunitário levando-o a atacar o próprio organismo.

Atualmente o diagnóstico desta doença pode levar até seis anos a ser confirmado. Isto leva a uma agudização da severidade da doença aumentando o risco para o paciente.

Embora haja fármacos que possam colmatar alguns dos efeitos da doença, quando ela é diagnosticada num estádio muito desenvolvido, a eficácia do seu tratamento é severamente reduzida.

O objetivo deste teste é permitir um diagnóstico precoce desta doença, aumentando a eficácia do tratamento dos seus sintomas.

Alexandra Antunes trabalha na área da toxicologia induzida por agentes químicos. Segundo a investigadora muitas das doenças são iniciadas por uma reação entre as proteínas do nosso organismo e agentes químicos a que estamos expostos no nosso dia-a-dia, quer através da nossa dieta, do ar que respiramos, dos fármacos que tomamos, quer por agentes químicos que são produzidos no nosso organismo.

“No fundo o meu trabalho foca-se na identificação desses produtos da reacção, aquilo que nós chamamos de adutos covalentes. Eu pretendo perceber de que forma esses adutos poderão ser utilizados para o diagnóstico de algumas doenças”, revela.

Esta investigação está a estudar os adutos que resultam da resposta auto-imune induzida por pacientes com lúpus. Este método vai assim procurar identificar a presença destes produtos no organismo do paciente para, de forma indirecta, diagnosticar esta doença.

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Este projeto está a desenvolver uma câmara de Raio-X capaz de tirar de uma só vista uma imagem em 3D de um objeto.

Para fazer uma imagem do corpo humano em 3D é usada uma técnica chamada de tomografia de Raio-X, também conhecida como TAC. Esta é uma técnica que demora algum tempo a obter uma imagem porque para o fazer é necessário tirar uma radiografia de cada ângulo à volta da pessoa para poder reconstruir por computação o volume em 3D.

A ideia do projeto VOXEL é desenvolver uma técnica que permita reconstruir um volume 3D do corpo do paciente de forma mais rápida, minimizando o tempo de exposição à radiação.

“Há várias maneiras de fazer isso mas a nossa tem a vantagem de só precisar de um ângulo de vista para iluminar o objecto de uma só vez e conseguir recuperar no detector a informação toda para conseguir reconstruir a informação do objecto em 3D”, revela.

Esta técnica usa uma lente para fazer uma imagem de uma forma similar a uma fotografia convencional, e uma segunda ótica composta por um conjunto de pequenas lentes que codifica o ângulo de origem da radiação.

“Em vez de termos uma imagem onde tudo o que está à frente e atrás do foco está desfocado, neste tipo de imagens conseguimos ver de onde é que vem cada um dos raios e depois numericamente por computador conseguimos reconstruir em que posição é que estava cada objeto e assim conseguimos a informação do volume”, explica.

O projeto VOXEL é um projeto internacional com parceiros de Espanha, França, Itália e Países Baixos.

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Este projeto está a desenvolver métodos para monitorizar e prever a evolução dos recursos hídricos subterrâneos na região do mediterrâneo.

Neste projeto será desenvolvida uma ferramenta online gratuita de suporte à decisão no âmbito da gestão de recursos hídricos subterrâneos. Esta ferramenta terá em conta as características específicas de cada região e, com base nessa informação, irá sugerir mecanismos de melhoria da gestão dos recursos hídricos com base em soluções tecnológicas e de governança.

O grupo de Leonardo Azevedo está focado no desenvolvimento de metodologias que integrem medições diretas sobre a qualidade da água subterrânea assim como medições indiretas através de dados geofísicos.

O objetivo é desenvolver uma ferramenta que crie modelos que serão usados para a prever a evolução deste recurso no futuro tendo em conta o atual estado de exploração do reservatório hídrico ou do aquífero.

Estes modelos terão em conta as características dos próprios recursos, a evolução do sistema, a existência de novos furos de água, e o impacto das alterações climáticas.

“Toda a região do mediterrâneo está sob uma forte pressão antropogénica quer seja de sobreexploração por questões industriais ou agrícolas, quer também por questões de seca extrema e de baixa precipitação que levam a que exista menos infiltração de água e que a recarga destes aquíferos seja menor”, salienta.

Todos estes parâmetros vão ser avaliados e incluídos nesta ferramenta de forma a obter resultados mais precisos para a gestão sustentável dos recursos hídricos subterrâneos.

O projeto InTheMed é um projeto de investigação e desenvolvimento no financiado pela Fundação PRIMA – Partnership for Emerging Innovation in the Mediteranean Area.

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Este projeto está a usar sistemas de realidade virtual como apoio a fisioterapia em pacientes que sofreram um acidente vascular cerebral.

(6 de Maio de 2020)

Os acidentes vasculares cerebrais ou AVCs são uma das principais causas de incapacidade de longo prazo, resultando frequentemente em incapacidade motora. Em geral os doentes em estado crónico recorrem à fisioterapia como método de reabilitação para recuperar o movimento perdido após o AVC.

No entanto nem sempre esta fisioterapia é bem-sucedida. Recentemente têm surgido várias novas tecnologias que têm sido propostas para melhorar o sucesso da fisioterapia nalguns casos. Uma dessas tecnologias é a realidade virtual.

Este projeto está a usar a realidade virtual para criar um atalho ao circuito de neurónios que produzem o movimento e que foram afetados após o AVC.

“A ideia é que se o doente imaginar o seu próprio movimento vai conseguir ativar as regiões do cérebro, os circuitos neuronais, que ativaria se de facto estivesse a executar esse movimento”, conta.

Este sistema poderá ser usado como complemento à fisioterapia tradicional para ajudar a melhorar os resultados deste tratamento.

“Se pedirmos ao doente para praticar esta activação do movimento, estaremos em princípio a potenciar a reabilitação dos circuitos neuronais que ele precisa para depois mais tarde vir a executar os movimentos que tem dificuldade em executar”, reforça.

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Esta investigação está a desenvolver um sistema de baixo consumo energético para o transporte de calor.

O grupo de Ana Moita dedica-se ao estudo da forma como os líquidos e os gases interagem com as superfícies dos seus sistemas de transporte.

Ao alterar as propriedades da superfície do material ou do próprio líquido, Ana Moita espera maximizar os processos de transporte desse líquido de forma a reduzir a energia necessária para manter o sistema em funcionamento.

Este conhecimento pode ser, por exemplo, aplicado em sistemas de arrefecimento. Nesse sentido a equipa de Ana Moita está atualmente a desenvolver um projeto que visa desenvolver um sistema de arrefecimento aplicado ao conjunto de baterias dos veículos eléctricos.

Quando um líquido interage com uma superfície aquecida esse líquido vai retirar calor à superfície. Contudo, este processo não ocorre de forma uniforme ao longo de todo o líquido. Isto faz com que o líquido que está em contacto próximo com a superfície evapore. Este processo de evaporação reduz a eficácia do líquido no transporte de calor e pode levar a um sobreaquecimento do sistema.

Para resolver isto, a equipa de Ana Moita está a modificar a interface da superfície de transporte para controlar o processo de evaporação de forma a retirar o vapor que está em contacto com a superfície, limitando, ao mesmo tempo, o volume de líquido que é evaporado.

Este vapor é depois conduzido para um compartimento onde será condensado, regressando ao sistema na forma líquida.

“Por meio apenas dos movimentos convectivos e gravitacionais conseguimos fechar o ciclo sem termos necessidade de processos de bombagem que vão obviamente necessitar de energia adicional”, acrescenta.

Desta forma será possível arrefecer as baterias de forma mais eficiente e com um menor consumo energético.

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Este grupo de investigação está a desenvolver sistemas eletroquímicos para o aproveitamento de resíduos e subprodutos da indústria cimenteira e da pasta de papel.

O grupo de Diogo Santos trabalha na área de desenvolvimento de novos materiais como catalisadores para utilização em sistemas de armazenamento e conversão de energia por via eletroquímica.

Para além do desenvolvimento de materiais para energia este grupo está também a trabalhar em diversas abordagens de utilização de processos electroquímicos para melhoria de processos industriais.

No âmbito do programa Portugal 2020, Diogo Santos está a desenvolver dois projetos com as empresas Navigator e Secil.

“No caso da Navigator estamos a implementar um processo eletroquímico que permitirá valorizar um subproduto que origina do cozimento da pasta de papel. O nosso processo pretende recuperar um produto de valor acrescentado que não está atualmente a ser aproveitado e simultaneamente produzir, num outro elétrodo, hidrogénio que poderá ser utilizado para baixar o consumo energético da fábrica”, conta.

No estudo que está a ser desenvolvido em conjunto com a Secil Diogo Santos está a estudar formas de capturar o CO2 emitido durante a produção do cimento de modo a integrá-lo e a valorizá-lo no conceito de economia circular.

A ideia é recuperar este CO2 e integrá-lo no sistema de produção da empresa, reduzindo os custos energéticos deste processo assim como o volume de dióxido de carbono libertado para a atmosfera.

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Esta equipa de investigação dedica-se ao desenvolvimento de mapas cartográficos da vegetação nas zonas livres de gelo da Antártida. Para tal recorrem a imagens de drones e à deteção remota por satélite.

“É importante identificar onde há vegetação na Antártida e perceber como esta tem evoluído ao longo do tempo. A vegetação é um bom indicador climático pois depende das condições ambientais para se expandir se as condições forem mais favoráveis, ou para regredir ou desaparecer se as condições ambientais não forem favoráveis”, explica.

Este grupo de investigação está a utilizar imagens de satélite e drones para estudar como esta vegetação está a evoluir ao longo das últimas décadas.

Estão a ser usadas imagens de satélite desde 1970 pois foi a partir dessa década que começaram a aparecer programas públicos de deteção remota por satélite. Com a tecnologia atual de deteção por satélite é possível obter ainda mais informação sobre a vegetação que existe neste continente, contudo, a utilização de drones permite obter informação mais pormenorizada sobre o tipo de vegetação e sobre os locais onde estas plantas ocorrem.

Através da integração desta informação é possível construir mapas de elevada precisão que permitem avaliar o impacto das alterações climáticas na vegetação da Antártida.

Saiba mais sobre o investigador em: Researchgate | Google Scholar | IST | CERENA