Sensor multiuso detecta e quantifica substâncias com mais precisão

Tecnologia desenvolvida na USP pode ser aliada de vários segmentos do mercado, como a área médica, indústria e agricultura

Pesquisadores da Escola de Engenharia de São Carlos (EESC) da USP desenvolveram um novo sensor multiuso que utiliza ondas eletromagnéticas para analisar diversos tipos de substâncias. Considerado atualmente o mais preciso da categoria, o dispositivo que tem apenas dois centímetros de diâmetro foi testado durante o estudo para detectar e quantificar pequenas concentrações de glicose, álcool e acetona. 

Segundo Ben-Hur Viana Borges, orientador do trabalho e professor do Departamento de Engenharia Elétrica e de Computação (SEL) da EESC, nunca antes um sensor operando na faixa de frequências de micro-ondas havia sido capaz de medir quantidades tão pequenas de compostos em uma amostra. “É isso que faz do nosso sensor mais preciso se comparado com a maioria dos outros que existem por aí. O resultado que ele apresenta é o mais próximo do valor real daquela amostra. O aparelho ainda confirma as análises várias vezes antes de entregar os números finais”, afirma.

O equipamento funciona com a aplicação de pulsos elétricos codificados que percorrem o elemento sensor, desta forma interagindo com a substância. A forte interação dos pulsos com a amostra permite identificar até mesmo variações muito pequenas na concentração de um determinado composto presente na amostra. Isso é possível a partir da observação de variações de energia nos pulsos após sua propagação pela estrutura, em uma etapa denominada decodificação e processamento de sinais. Acontece que, até então, as análises em sensores do gênero eram feitas após os pulsos passarem uma única vez pelo aparelho. No estudo, no entanto, os pesquisadores da USP descobriram que quanto mais os pulsos “interagem” com a amostra, melhor, e então fizeram com que eles recirculassem repetidamente pelo sensor, em propagações cíclicas, o que possibilitou a entrega de resultados mais precisos em um dispositivo significativamente menor.

O desempenho da inovação foi considerado excelente. Segundo os especialistas, a alta sensibilidade do dispositivo permite que ele meça a concentração de qualquer substância em uma amostra líquida. “Por meio de um software, nós conseguimos controlar a maneira como o sensor funciona, alterando a duração, formato e o número de pulsos do sinal codificado. É muito fácil reprogramá-lo para analisar outros tipos de compostos, ressalta Ben-Hur”. 

De acordo com Mateus Souza, autor do trabalho e pesquisador do SEL, a tecnologia tem baixo custo, é simples de produzir e pode ser facilmente integrada com sistemas de computadores. “O aparelho tem como base um substrato chamado FR4, que é mais barato se comparado às bases de outros equipamentos comerciais. Nosso sensor também opera em uma frequência mais baixa (1,4 GHz), o que barateia sua produção em larga escala, já que precisaremos de apenas uma pequena bateria para que ele funcione. O custo para montar a eletrônica de um sistema que opera em frequências mais elevadas é bem mais alto”, explica.

Na parte do sensor que é feita de cobre, os cientistas aplicaram um revestimento de nitrato de prata para evitar a oxidação e, consequentemente, a degradação do sinal durante as medições e ainda estender a vida útil do sensor. “Eu já havia construído o sensor utilizando apenas o cobre como condutor, mas ele acaba oxidando. Isso alterava o resultado de várias medições. Com o banho de nitrato de prata conseguimos resolver este problema. Várias análises foram feitas de forma espaçada entre semanas e os resultados foram os mesmos”, afirma Mateus.  

Os estudiosos têm se interessado cada vez mais no desenvolvimento de inovações nesta área. Nas últimas três décadas, o avanço da tecnologia levou à criação de milhares de sensores que ajudam a população em várias tarefas do dia a dia. A medicina, por exemplo, ganhou muito com a evolução desses dispositivos, que hoje são indispensáveis para o diagnóstico e monitoramento de tratamentos de diversas doenças, como câncer, tuberculose, hepatite, diabetes, dentre outras. 

“Nossa expectativa é que um dia seja possível utilizar um sensor operando na faixa de frequências de micro-ondas para analisar glicose diretamente no sangue do paciente, que por ser formado por várias substâncias, não é algo simples de ser avaliado”, planeja o docente da USP. Uma das ideias é que sondas médicas possam ser acopladas diretamente ao aparelho para analisar amostras de pessoas hospitalizadas. A partir desta pesquisa, no futuro, pode ser possível monitorar concentrações não só de glicose, mas de inúmeras outras substâncias do corpo humano em tempo real durante cirurgias.  

Um artigo sobre o projeto da USP foi publicado no IEEE Sensors Journal, revista científica internacional de alto impacto na área da engenharia eletrônica. “É uma vitrine extremamente importante para a gente mostrar a nossa tecnologia e uma grande validação de que estamos entregando um produto de impacto para a sociedade. É muito bom receber o retorno de pessoas do mundo inteiro pedindo informações sobre o estudo”, celebra Ben-Hur.

Aos 30 anos, Mateus ficou satisfeito em ter alcançado resultados que hoje são referência para cientistas de todo o mundo e que, futuramente, poderão ajudar tantas pessoas. “Realmente, é muito gratificante ter o reconhecimento dos pares. É uma sensação muito boa contribuir para o avanço da ciência e não tem preço que pague essa felicidade”, comemora. Os pesquisadores pretendem agora transformar a solução em uma plataforma, explorando alternativas não apenas na área da saúde, mas também na indústria, na agricultura e em outros setores. Segundo os especialistas, com investimento, seria possível colocar o novo sensor no mercado já em 2022.

Financiada pelo Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq), a pesquisa contou com a colaboração do professor João Paulo Pereira do Carmo do SEL, do doutorando do Departamento, Vinícius Marrara Pepino, e do professor Achiles Fontana da Mota, da Universidade de Brasília (UnB).

 

Por Assessoria de Comunicação da SEL/USP

 

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Estudo realizado no SEL é tema de reportagem norte-americana

Uma pesquisa desenvolvida por cientistas do Departamento de Engenharia Elétrica e de Computação (SEL) da Escola de Engenharia de São Carlos (EESC) da USP foi tema de uma reportagem do site norte-americano The Academic Times, veículo de comunicação voltado para divulgação de estudos científicos realizados em todo o mundo. O trabalho que se tornou destaque no portal foi o artigo Real-time deep learning approach to visual servo control and grasp detection for autonomous robotic manipulation, de autoria de Eduardo Godinho Ribeiro e Raul de Queiroz Mendes, ambos doutorandos da EESC, e Valdir Grassi Júnior, professor do SEL e orientador dos estudantes.

O tema do trabalho é manipulação de objetos por robôs. No estudo, os pesquisadores desenvolveram novas técnicas computacionais da área de aprendizado de máquina que visam auxiliar os robôs em tarefas como agarrar ou segurar peças, produtos, mercadorias e demais itens do dia a dia, podendo ser aplicadas, por exemplo, para o desenvolvimento de novos robôs domésticos ou até mesmo de máquinas para a manipulação de equipamentos industriais. No modelo proposto, o sistema  identifica, localiza e processa os dados visuais do ambiente em que está de forma mais rápida, além de possibilitar que o robô segure determinado objeto com uma precisão milimétrica.

Confira a reportagem completa do Academic Times clicando no seguinte link.

 

Texto: Assessoria de Comunicação do SEL/USP

 

 

 

USP abre 70 vagas para curso gratuito de japonês

O Departamento de Engenharia Elétrica e de Computação (SEL) da Escola de Engenharia de São Carlos (EESC) da USP receberá, entre os dias 14 e 20 de março, as inscrições para o Módulo 2 do seu curso gratuito de japonês. A atividade, que é voltada para pessoas que já tenham algum conhecimento básico da língua asiática, conta com 70 vagas disponíveis. Para participar, os interessados deverão preencher o formulário que será disponibilizado neste link.

Durante o curso, que é aberto ao público, os participantes aprenderão temas como adjetivos, verbos conjugados no passado, discursos informais, elaboração de frases, contagem, descrição de atributos físicos, de locais e de atividades, entre outros. Os participantes que forem aprovados na avaliação com média mínima de seis (6) e obtiverem pelo menos 75% de frequência, receberão um certificado de conclusão expedido pela USP.

Só serão aceitos os candidatos que já cursaram o primeiro módulo do curso ou que sejam aprovados em prova de nivelamento. Programada para ser realizada de 9 de abril a 8 de julho, a iniciativa terá aulas online às sextas-feiras, das 16h00 às 17h30 (os inscritos receberão um link para acompanhar as atividades). Todo o conteúdo da atividade será elaborado e ministrado por jovens voluntários que possuem experiência com o japonês e decidiram aproveitar a oportunidade de compartilhar o conhecimento adquirido em suas vidas.

Texto: Assessoria de Comunicação do SEL/USP

 

Mais Informações
Departamento de Engenharia Elétrica e de Computação da EESC
E-mail: rosane.aranda@usp.br

Eleição para escolha do(a) Chefe e do(a) Vice-Chefe do SEL

 

CHAPA DEFERIDA – Primeira Etapa  – Dispõe sobre a chapa registrada no período de 10/02/2021 a 19/02/2021 para o processo de escolha do(a) chefe e do(a) vice-chefe do Departamento de Engenharia Elétrica e de Computação da EESC-USP.

Confira as portarias que regulamentam este processo eleitoral:

PORTARIA 08/2021 – Dispõe sobre a designação da comissão eleitoral para a escolha do(a) chefe e do(a) vice-chefe do Departamento de Engenharia Elétrica e de Computação da EESC-USP.

PORTARIA 07/2021 – Dispõe sobre a eleição para a escolha do(a) chefe e do(a) vice-chefe do Departamento de Engenharia Elétrica e de Computação da EESC-USP.

 

 

Técnica criada na USP permite que robôs “enxerguem” melhor

Durante o estudo, os pesquisadores testaram o novo método avaliando imagens de tráfego urbano e de ambientes domésticos, como salas, quartos e cozinhas, coletadas de bancos de dados. De acordo com Eduardo Godinho Ribeiro, doutorando em Engenharia Elétrica da EESC e também autor do estudo, os resultados mostraram que a técnica desenvolvida na USP alcançou uma estimativa de profundidade cerca de 33% mais precisa que a referência pioneira desta área na literatura científica. Considerando apenas as imagens internas, esse número passa de 36%.

Além de serem mais precisos, os novos algoritmos demandam ainda menor poder computacional, proporcionando uma resposta mais rápida do robô. “Nosso trabalho apresenta contribuições com relevante impacto científico para a área e subáreas da Inteligência Artificial e Visão Computacional. Portanto, além dos benefícios do novo método, o artigo que publicamos passa a servir como uma referência atual para os demais trabalhos, contribuindo com aqueles que desejam iniciar pesquisa no ramo”, afirma Valdir Grassi Junior, orientador do trabalho, pesquisador do INCT de Sistemas Autônomos Cooperativos (InSAC) e professor do Departamento de Engenharia Elétrica e de Computação (SEL) da EESC.

Mas, afinal, como o robô é capaz de identificar a profundidade de um ambiente? Diferentemente das técnicas clássicas de Visão Computacional, que se utilizam de relações trigonométricas e comparações entre pares de imagens sob diferentes ângulos, os pesquisadores da USP adotaram os chamados “métodos monoculares baseados em aprendizagem profunda” para determinar as formas e profundidades de um cenário. Segundo os especialistas, esse caminho é mais desafiador e complexo, pois no momento da avaliação é preciso levar em conta algumas “pistas” da imagem, como sombras, iluminação, cor, textura, disposição dos objetos, entre outros elementos que ajudam o sistema robótico a calcular a profundidade.

Pensando em uma aplicação para veículos autônomos, analisar os elementos urbanos com mais rigor pode ser fundamental para a prevenção de acidentes. “Aferir a profundidade de cenas com maior precisão pode melhorar os mecanismos de percepção robótica de carros autônomos, permitindo que eles compreendam melhor o espaço 3D a sua volta e realizem ações mais seguras”, explica Nícolas dos Santos Rosa, um dos autores do trabalho e doutorando em Engenharia Elétrica pela EESC.

Segundo a Organização Mundial da Saúde (OMS), cerca de 1,35 milhão de pessoas morrem em acidentes de trânsito por ano e 50 milhões sobrevivem com lesões que podem levar à invalidez. Como cerca de 94% dos acidentes são causados por falha humana, os veículos autônomos, juntamente com seus mecanismos de percepção, tornam-se uma solução viável contra o grande número de mortes e sequelas provocadas, que envolvem, principalmente, pedestres, ciclistas e motociclistas.

Os próximos passos do estudo envolvem a aplicação da nova técnica no carro autônomo que está sendo desenvolvido no InSAC, em robôs que realizam tarefas de pegar de objetos, além de sua utilização em drones para atividades de inspeção, mapeamento e monitoramento. A pesquisa foi financiada pela Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP), Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) e Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES).

Por Henrique Fontes, da Assessoria de Comunicação do SEL/USP

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Artigo do SEL é premiado em evento da área de sistemas de energia

O artigo High Impedance Fault Detection in Distribution Systems: An Approach Based on Fourier Transform and Artificial Neural Networks, de autoria de pesquisadores do Departamento de Engenharia Elétrica e de Computação (SEL) da Escola de Engenharia de São Carlos (EESC) da USP, foi um dos premiados do 5th Workshop on Communication Networks and Power Systems (IEEE WCNPS’2020), realizado entre os dias 12 e 13 de novembro pela Universidade de Brasília.

Escrito por Gabriela Nunes Lopes e Jonas Villela de Souza, ambos doutorandos do SEL, e pelos docentes Eduardo Nobuhiro Asada e José Carlos de Melo Vieira Júnior, o trabalho venceu como melhor artigo da área de “Sistemas de Potência”. Além de premiações, o WCNPS 2020 contou com diversas palestras ministradas por especialistas e pesquisadores da indústria, governo e academia.

Texto: Assessoria de Comunicação do SEL/USP

Professor do SEL ministra colóquio sobre metasuperfícies

No último dia 5 de novembro o professor Emiliano R. Martins, do Departamento de Engenharia Elétrica e de Computação (SEL) da Escola de Engenharia de São Carlos (EESC) da USP, apresentou o colóquio “Metasuperfícies: um novo paradigma para controle de luz”. A atividade foi ministrada de forma online no Programa de Pós-Graduação em Física da Universidade Federal de São Carlos (UFSCar). Confira, abaixo, a íntegra da apresentação.

 

Assessoria de Comunicação do SEL/USP

Novo Portal de Serviços Computacionais integra todos os sistemas da USP

Sistema foi lançado oficialmente no dia 27 de outubro em cerimônia virtual que contou com a presença de dirigentes da Universidade

Uma cerimônia virtual, promovida pela Superintendência de Tecnologia de Informação (STI), marcou o lançamento do novo Portal de Serviços Computacionais da USP e a comemoração dos 55 anos da área de TI na Universidade. O evento foi transmitido da Sala do Conselho Universitário, atendendo às normas sanitárias, e contou com a participação remota de dirigentes da Universidade, docentes, servidores técnicos e administrativos e alunos.

O novo portal integra todos os serviços acadêmicos e administrativos que compõem os Sistemas USP, de forma personalizada. Com visualização moderna e rápida, o portal dispõe de menu integrado por funções, lista de tarefas pendentes, busca e localização dos serviços por palavra-chave e funciona de forma simples e intuitiva em celulares, tablets ou computadores.

“Nosso principal desafio foi o de integrar as seis mil funcionalidades corporativas dos Sistemas USP, com dez mil telas e dois milhões de instâncias de processos por ano. Agora, temos um portal capaz de atender à demanda de todos os serviços computacionais da USP”, explicou o superintendente de TI, João Eduardo Ferreira. Tais instâncias se referem a cada um dos pedidos registrados no sistema, como solicitação de férias, registro de diárias, cadastro de bolsas, entre outros.

Segundo Ferreira, além de integrar internamente, o novo portal é a “base para que a integração com os sistemas externos à USP seja factível e possa ser realizado em um tempo mínimo, assim como já ocorre com o sistema de prestação de contas da Fapesp”.

Em seguida, os pró-reitores da Universidade – Graduação, Pós-Graduação, Pesquisa, Cultura e Extensão Universitária – destacaram o trabalho da STI para a manutenção das atividades de suas áreas de forma remota durante o período de isolamento social causado pela pandemia da covid-19.

Para o vice-reitor Antonio Carlos Hernandes, o lançamento do portal “nos dá a certeza de que vamos entregar uma USP muito próxima dos 100% digital até o final do ano e se soma a outras iniciativas importantes nesse sentido, como a matrícula virtual, por exemplo”.

“Temos como sustentáculo um setor de tecnologia da informação que responde de maneira adequada e eficiente às necessidades da comunidade. Trata-se de uma estrutura com padrões internacionais”, considerou o reitor Vahan Agopyan.

O evento contou com homenagens a dirigentes da Universidade, a ex-diretores da STI, a gestores de TI nas Unidades de Ensino e Pesquisa e a servidores técnicos e administrativos que atuam na Superintendência. Os professores da Escola Politécnica (Poli), Demi Getschko e Luiz Natal Rossi, fizeram apresentações para falar sobre a evolução da área na Universidade e, ao final do encontro, os espectadores tiveram a oportunidade de esclarecer suas dúvidas sobre o novo portal.

A interface atual dos serviços corporativos continuará disponível em paralelo ao novo portal para que a comunidade tenha a oportunidade de se adaptar à nova ferramenta. O novo portal também pode ser acessado pelos links alternativos olimpo.usp.br e portal.usp.br.

Assista, a seguir, à íntegra da cerimônia.

Por Adriana Cruz, do Jornal da USP