A engenharia já desenvolveu, ao longo dos anos, muitos modelos diferentes de sensores, para os mais diversos propósitos - alguns com soluções sofisticadas, aplicações na robótica, próprios para dispositivos portáteis e até mesmo em combinação com implantes. Esse tipo de tecnologia se vale de algoritmos de aprendizado de máquina para reconhecer sons específicos e objetos em imagens.
Agora você não vai acreditar nessa novidade: trata-se de um sensor acústico líquido, inspirado na estrutura do órgão conhecido como “melão”, encontrado na cabeça de várias espécies de golfinhos e baleias, como as cachalote. Tal invento está sendo desenvolvido por pesquisadores da Universidade da Califórnia, Los Angeles (UCLA). Continue lendo este artigo do Engenharia 360 para saber mais!
A inovação que está mudando a tecnologia de sensores acústicos
Antes de tudo, precisamos destacar que a engenharia de sensores tem um objetivo claro: que é captar dados que, analisados por meio de algoritmos em áudios, auxiliam dispositivos a reconhecerem sons específicos, objetos em imagens ou outros estímulos distintos.
O setor agora tem uma inovação, que é a biomimética, ou seja, o uso de soluções inspiradas em fenômenos naturais para o desenvolvimento de tecnologias de ponta. E justamente os cientistas da UCLA deram um grande passo nessa direção, criando um novo sensor inspirado no órgão adiposo (rico em gordura) localizado na testa de muitas baleias e golfinhos.
Vale destacar que o “melão” tem como função focar e modular as vocalizações usadas pelos cetáceos para a ecolocalização, ajudando-os a emitir sons que viajam através da água com mínima perda de energia. Basicamente, o mecanismo permite uma comunicação eficiente entre os animais mesmo em grandes profundidades e com altos níveis de ruído na água. E foi justamente isso que inspirou a equipe americana!
O novo sensor que coleta de dados acústicos inspirado em baleias
Os pesquisadores da UCLA desejavam criar um sensor acústico com funcionalidades semelhantes ao “melão” das baleias. Assim como foi publicado no periódico Nature Eletronics, com base no aprendizado de máquina, eles conseguiram desenvolver uma solução que pode revolucionar a ciência e a engenharia, sobretudo no que diz respeito a estudos em ambientes subaquáticos e áreas industriais com grande interferência de ruídos.
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Da mesma forma como o órgão animal, o novo sensor ajusta suas propriedades acústicas para permitir que o som emitido viaje com a mínima perda de energia. Assim, há uma melhora na coleta de dados acústicos em ambientes ruidosos e um aumento na precisão do sistema de reconhecimento de voz - a taxa de acerto, pelo que tudo indica, é impressionante (99%)!
Algo que se destaca nesse projeto é a possibilidade da convergência do sensor com Inteligência Artificial (IA), crucial no suporte ao reconhecimento. Também vale citar sua estrutura inovadora. Nesse caso, o sensor é composto por uma rede magnética tridimensional, orientada e ramificada, formada por nanopartículas magnéticas de neodímio-ferro-boro suspensas em um fluido transportador. Essas nanopartículas se comportam coletivamente como um ímã, o que permite que o dispositivo perceba até as menores variações acústicas no ambiente.
Os resultados em testes e comparação com sensores convencionais
Caso você esteja se perguntando se há diferença entre o novo sensor e os sensores acústicos convencionais, a resposta é ‘sim’! Os sensores convencionais detectam sons por meio da medição de deformação dos materiais e suas vibrações, causadas pela pressão do próprio som. Esse modelo até é eficaz para o nosso dia a dia, porém limitado em ambientes mais complexos. Já o sensor desenvolvido pela UCLA supera essas limitações, se saindo melhor em ambientes desafiadores e em situações como detecção de animais marinhos em alto-mar.
Em testes iniciais, o sensor líquido foi capaz de filtrar ruídos indesejados; de discriminar pressões mínimas de 0,9 Pa, apresentando uma relação sinal-ruído de 69,1 dB; e ainda de se auto filtrar - quer dizer que ele reduziu os ruídos de baixa frequência abaixo de 30Hz, causados por movimentos biomecânicos.
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As possibilidades de aplicação prática da tecnologia de sensores líquidos
Neste momento, já podemos considerar algumas possibilidades para o novo sensor líquido inspirado nas baleias. Especialistas em engenharia garantem que a inovação pode ter implicações profundas em diversas áreas, incluindo no monitoramento de ambientes (na água e no ar), na proteção de ecossistemas marinhos, e até mesmo em campos como medicina e segurança. As possibilidades são praticamente ilimitadas; e a combinação biomimética e Inteligência Artificial parece ser uma tendência para o futuro!
Os pesquisadores da Califórnia garantem continuidade da pesquisa para otimizar os materiais líquidos dentro do sensor e aplicar técnicas avançadas de cancelamento de ruído, o que garantiria mais aplicações da tecnologia. Um exemplo seria a integração em fones de ouvido ou dispositivos móveis, para melhorar a experiência do usuário ao interagir com assistentes virtuais.
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Fontes: Techxplore.
Imagem de capa: Wikipédia.
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Eduardo Mikail
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