Uso de movimento estruturado para aumento de resolução

Super resolução

 

Quando a câmera se mexe durante a captura, o resultado costuma ser uma imagem tremida e sem foco. Mas um grupo de pesquisadores descobriu que esse “erro” pode, na verdade, esconder uma vantagem surpreendente. Usando um novo algoritmo de reconstrução, eles conseguiram transformar fotos borradas em imagens de altíssima resolução, chegando perto da qualidade de gigapixel, tudo isso com câmeras comuns.

A ideia surgiu da curiosidade em entender os limites da fotografia computacional. Se o movimento cria borrões, esses borrões também carregam informações. A lógica é simples, cada ponto de luz deixa um rastro conforme a câmera se move. O algoritmo usa esses rastros para descobrir onde estavam os detalhes finos da cena original e reconstruí-los com precisão em uma grade muito mais densa, quase abaixo do nível de um pixel.

Normalmente, para transformar uma imagem de baixa resolução em uma mais detalhada, os métodos tentam relacionar a versão simples com uma versão “ideal” por meio de modelos matemáticos. O problema é que o ganho costuma ser pequeno e limitado, se a imagem inicial está borrada, o máximo de nitidez possível também fica travado.

Sendo este novo método vira essa lógica de cabeça para baixo. Em vez de lutar contra o movimento, ele o usa a favor. As faixas deixadas pelos pontos de luz ajudam a decodificar informações escondidas, revelando detalhes que a câmera sozinha não conseguiria capturar parada.

Nos testes, os pesquisadores usaram câmeras comuns em diferentes situações. Em alguns casos, registraram várias imagens de uma mesma cena, movendo o sensor em pequenas variações. Em outros, capturaram apenas uma imagem enquanto o sensor vibrava ou se deslocava em linha reta. Depois, aplicaram o algoritmo para combinar tudo em uma única imagem de alta resolução.

Os resultados mostraram que o movimento, quando bem interpretado, traz mais dados sobre a cena do que se imaginava. A técnica pode ser aplicada desde microscopia até imagens de satélite, onde é preciso capturar áreas amplas com detalhes finos. E também há potencial em fotografia de arquivo, arte e patrimônio histórico, onde cada detalhe importa.

A principal vantagem dessa abordagem é permitir alta resolução sem precisar de sensores gigantescos ou equipamentos caros. Para áreas como biologia, conservação e monitoramento ambiental, isso pode representar um salto enorme. Em vez de depender de lentes e sensores ultra caros, basta uma boa câmera e o algoritmo certo. Os pesquisadores acreditam que o método pode ser usado em câmeras de consumo, inclusive em celulares, e também em sistemas científicos com sensores de alta precisão. Eles já planejam demonstrar o método em diferentes dispositivos, de câmeras simples a sensores térmicos e CCDs laboratoriais.

A tecnologia atual tenta eliminar o borrão, mas ninguém tinha pensado em usá-lo como fonte de informação. O estudo mostra que dá para fazer o oposto, transformar o movimento em detalhe. É uma daquelas ideias que parecem contraintuitivas  e justamente por isso abrem caminho para algo novo. Com esse tipo de técnica, o futuro da fotografia computacional pode ser bem diferente do que se imagina, onde o tremor da mão não estraga a foto, mas a deixa ainda mais rica em detalhes.

Referência:
 

Nós consideramos os limites da super-resolução usando restrições de imagem. Devido a várias limitações teóricas e práticas, os métodos baseados em reconstrução têm sido amplamente restritos a pequenos aumentos de resolução. Além disso, o desfoque de movimento é geralmente visto como um incômodo que impede a super-resolução. Mostramos que, ao usar informações de movimento de alta precisão, priors de imagem esparsos e otimização convexa, é possível aumentar a resolução por grandes fatores. Uma operação fundamental na super-resolução é a deconvolução com uma caixa. Em geral, a convolução com uma caixa não é inversível. No entanto, obtemos reconstruções perfeitas de sinais esparsos usando otimização convexa. Também mostramos que o desfoque de movimento pode ser útil para a super-resolução. https://arxiv.org/abs/2505.15961


Como escrever funções em Python eficiente

Python

Você criou sua primeira função em Python. Ela roda, não dá erro, devolve o resultado certo… missão cumprida.

Duas semanas depois, você abre o arquivo de novo e pensa:

“Quem foi que escreveu isso? O que essa função faz mesmo?”

Esse é um problema muito comum, tanto para quem está começando quanto para profissionais experientes.

Escrever funções legíveis não tem nada a ver com ser “gênio” ou “programador avançado”. Tem a ver com outra coisa bem mais simples: comunicar bem. Ou seja:

  • deixar claro o que a função faz;
  • deixar claro o que ela espera receber;
  • deixar claro o que ela devolve;
  • facilitar a vida da próxima pessoa que vai ler o código (que muitas vezes é você mesmo no mês seguinte).

A ideia deste texto é justamente essa: mostrar como escrever funções que parecem um bom texto de jornal, e não um enigma que ninguém consegue decifrar.

Dê nomes às funções como se estivesse explicando a um amigo

Pense no nome de uma função como o título de uma matéria: antes de ler o conteúdo, você já quer ter uma boa ideia do assunto.

Em programação, é a mesma lógica: o nome da função deve dizer, sozinho, o que ela faz.

Exemplo ruim

def proc(dados):
    return sum(dados) / len(dados)

“proc”, “dados”… Nada disso diz muita coisa. Para entender, você é obrigado a olhar o corpo da função e “traduzir” mentalmente.

Exemplo bom

def calcular_media(numeros):
    return sum(numeros) / len(numeros)

Aqui, o nome calcular_media já fala tudo:

  • começa com um verbo (calcular), indicando que a função faz uma ação;
  • termina com o que está sendo calculado (media).

O parâmetro numeros diz que a função espera uma coleção de números (por exemplo, uma lista).

Você não precisa ler o código para intuir o que acontece:

  • sum(numeros) → soma os valores;
  • len(numeros) → conta quantos valores existem;
  • a divisão faz a média.

É como olhar para o título de uma reportagem e já ter uma boa noção do conteúdo antes de ler o texto completo.

💡 Pense assim:
Se o nome da função fosse a frase que você usaria para explicar o que ela faz para um colega no café, qual seria?

Use nomes descritivos também para os parâmetros

Parâmetros são as entradas da função — aquilo que você entrega para ela trabalhar. Se os nomes forem confusos, o uso da função fica nebuloso.

É como um formulário mal preenchido: se o campo está escrito “X” e você não sabe se é CPF, RG ou telefone, a chance de erro é grande.

Exemplo ruim

def desconto(p, r):
    return p * (1 - r)

O que é p? Preço? Produto?
E r? Taxa? Desconto? Juros?

Exemplo bom

def aplicar_desconto(preco_original, taxa_desconto):
    return preco_original * (1 - taxa_desconto)

Agora ficou claro:

  • preco_original → o preço original;
  • taxa_desconto → a taxa de desconto (por exemplo, 0.2 para 20%).

Quando alguém lê:

aplicar_desconto(100, 0.2)

já entende que está aplicando 20% de desconto em 100. O código se explica sozinho, sem comentário.

É como numa página de compra online: em vez de um campo chamado “valor X”, você vê “Preço do produto (em reais)”. Fica impossível confundir.

Mantenha as funções curtas e com uma única responsabilidade

Uma função deveria fazer uma coisa bem feita.

Quando ela faz duas, três, quatro coisas diferentes, vira um “trabalho interno” difícil de testar, de reaproveitar e de entender.

Pense numa pessoa no trabalho que precisa:

  • atender cliente;
  • fazer planilha;
  • emitir nota fiscal;
  • arrumar o estoque;
  • responder e-mail.

Tudo isso ao mesmo tempo. Fica confuso e ineficiente.

Exemplo ruim: função faz tudo

def processar_pedido(itens, email_cliente, codigo_desconto):
    # Calcular subtotal
    subtotal = sum(item["preco"] * item["quantidade"] for item in itens)

    # Aplicar desconto
    if codigo_desconto  "SAVE10":
        desconto = 0.10
    elif codigo_desconto  "SAVE20":
        desconto = 0.20
    else:
        desconto = 0
    total = subtotal * (1 - desconto)

    # Enviar e-mail
    assunto = "Confirmação de Pedido"
    corpo = f"Seu pedido totalizou R$ {total:.2f}"
    enviar_email(email_cliente, assunto, corpo)

    return total

Essa função:

  1. calcula o subtotal,
  2. decide o desconto,
  3. aplica o desconto,
  4. prepara o e-mail,
  5. envia o e-mail,
  6. devolve o total.

Ela é o equivalente digital de um funcionário sobrecarregado.

Exemplo bom: dividir o problema em etapas

def calcular_subtotal_pedido(itens):
    return sum(item["preco"] * item["quantidade"] for item in itens)


def obter_taxa_desconto(codigo_desconto):
    taxas_desconto = {"SAVE10": 0.10, "SAVE20": 0.20}
    return taxas_desconto.get(codigo_desconto, 0)


def aplicar_desconto_ao_subtotal(subtotal, taxa_desconto):
    return subtotal * (1 - taxa_desconto)


def enviar_email_confirmacao_pedido(email_cliente, total):
    assunto = "Confirmação de Pedido"
    corpo = f"Seu pedido totalizou R$ {total:.2f}"
    enviar_email(email_cliente, assunto, corpo)


def processar_pedido(itens, email_cliente, codigo_desconto):
    subtotal = calcular_subtotal_pedido(itens)
    taxa_desconto = obter_taxa_desconto(codigo_desconto)
    total = aplicar_desconto_ao_subtotal(subtotal, taxa_desconto)
    enviar_email_confirmacao_pedido(email_cliente, total)
    return total

Agora cada função tem um papel claro:

  • calcular_subtotal_pedido → calcula o subtotal;
  • obter_taxa_desconto → entende o código de desconto;
  • aplicar_desconto_ao_subtotal → aplica o desconto;
  • enviar_email_confirmacao_pedido → envia o e-mail;
  • processar_pedido → orquestra tudo.

A função principal lê como uma receita:

  1. calcule o subtotal,
  2. descubra a taxa de desconto,
  3. aplique o desconto,
  4. envie o e-mail,
  5. devolva o total.

Isso é muito mais fácil de testar (você testa cada pedacinho separadamente) e de manter.

Explique o propósito com docstrings

Mesmo com bons nomes, algumas funções precisam de um pouco mais de contexto. É aí que entram as docstrings, aquelas “mini-documentações” logo abaixo da definição da função.

Elas servem para explicar:

  • por que a função existe;
  • o que cada parâmetro significa;
  • o que a função devolve;
  • exemplos de uso.

É como o manual de um eletrodoméstico: o aparelho você até usa sem ler tudo, mas a explicação facilita muito.

Exemplo

def calcular_custo_envio(peso_kg, distancia_km, entrega_expressa=False):
    """
    Calcula o custo de envio com base no peso do pacote e na distância.

    Args:
        peso_kg (float): Peso do pacote em quilogramas.
        distancia_km (float): Distância do envio em quilômetros.
        entrega_expressa (bool): Se True, usa envio expresso (padrão: False).

    Returns:
        float: Custo total de envio em reais.

    Exemplo:
        >>> calcular_custo_envio(5.0, 100, entrega_expressa=True)
        45.50
    """
    taxa_base = 2.50
    taxa_por_kg = 1.20
    taxa_por_km = 0.15
    multiplicador_expressa = 2.0 if entrega_expressa else 1.0

    custo = (
        taxa_base + (peso_kg * taxa_por_kg) + (distancia_km * taxa_por_km)
    ) * multiplicador_expressa
    return round(custo, 2)

Repare que, sem ver o corpo da função, você já sabe:

  • que ela calcula custo de frete;
  • o que são peso_kg, distancia_km e entrega_expressa;
  • o que é devolvido (um número decimal com o custo);
  • um exemplo concreto de uso.

Em muitos editores de código, essa docstring aparece quando você passa o mouse em cima da função ou quando digita o nome dela. É documentação que anda junto com o código, sem precisar abrir arquivos à parte.

Use nomes claros também dentro da função

Não adianta ter nomes bons para a função e para os parâmetros se, lá dentro, você usa variáveis chamadas tmp, x, y, res. Isso obriga quem lê a “traduzir” tudo de novo.

É como pegar uma planilha em que as colunas se chamam “A”, “B”, “C”, sem dizer se é “Data”, “Cliente”, “Valor”.

Exemplo ruim

def calc_imc(p, a):
    a_m = a / 100
    res = p / (a_m**2)
    return round(res, 1)

Você até consegue entender, mas precisa pensar: p é peso, a é altura, res é o quê?

Exemplo bom

def calcular_imc(peso_kg, altura_cm):
    altura_metros = altura_cm / 100
    imc = peso_kg / (altura_metros**2)
    return round(imc, 1)

Aqui, tudo é autoexplicativo:

  • peso_kg → peso em quilos;
  • altura_cm → altura em centímetros;
  • altura_metros → altura convertida para metros;
  • imc → índice de massa corporal.

Quem lê não precisa ficar “adivinhando” o que cada coisa significa. Isso reduz erros e torna o código muito mais amigável, inclusive para quem está aprendendo.

Evite “números mágicos”: prefira constantes com nome

“Número mágico” é qualquer número que aparece no código sem explicação, como 7, 14, 5….

Quem lê fica se perguntando: “Por que 7? Por que não 6 ou 8?”.
São regras escondidas que só existem na cabeça de quem escreveu.

O ideal é transformar esses números em constantes com nome, para deixar claro o significado.

Exemplo ruim

def calcular_multa_atraso(dias_atrasado):
    if dias_atrasado <= 7:
        return dias_atrasado * 2
    else:
        return 14 + (dias_atrasado - 7) * 5

De onde vieram 7, 2, 14, 5? É multa de biblioteca? De estacionamento? Qual a regra?

Exemplo bom

def calcular_multa_atraso(dias_atrasado):
    TAXA_DIARIA_PRIMEIRA_SEMANA = 2
    PERIODO_CARENCIA_DIAS = 7
    MULTA_BASE_APOS_CARENCIA = 14
    TAXA_DIARIA_APOS_CARENCIA = 5

    if dias_atrasado <= PERIODO_CARENCIA_DIAS:
        return dias_atrasado * TAXA_DIARIA_PRIMEIRA_SEMANA
    else:
        dias_apos_carencia = dias_atrasado - PERIODO_CARENCIA_DIAS
        return MULTA_BASE_APOS_CARENCIA + (dias_apos_carencia * TAXA_DIARIA_APOS_CARENCIA)

Agora a regra fica explícita:

  • existe um período de carência (PERIODO_CARENCIA_DIAS = 7 dias);
  • nesse período, a multa é de 2 por dia (TAXA_DIARIA_PRIMEIRA_SEMANA);
  • depois disso, existe uma multa base (MULTA_BASE_APOS_CARENCIA = 14);
  • e um valor diário maior (TAXA_DIARIA_APOS_CARENCIA = 5).

É como ler um contrato: os valores e condições estão claramente descritos, e não escondidos em anotações soltas.

Outra vantagem: se um dia o valor da taxa mudar, você altera um lugar só (a constante), em vez de caçar o número 5 ou 7 espalhado pelo código inteiro.

Use type hints para deixar tudo ainda mais claro

Type hints (anotações de tipo) são uma forma de dizer quais tipos de dados a função espera e qual tipo ela devolve.

Python é uma linguagem dinâmica (não obriga a declarar tipos), mas os type hints ajudam:

  • a evitar erros de uso;
  • a deixar o código mais claro;
  • a permitir que ferramentas e IDEs detectem problemas antes de rodar.

É como um formulário bem preenchido:

  • “Idade (em anos):” → você já sabe que ali deve ir um número inteiro;
  • “Nome completo:” → sabe que é texto;
  • “É assinante? (Sim/Não)” → uma escolha booleana.

Exemplo

def formatar_saudacao_usuario(nome_usuario: str, idade: int, eh_membro: bool = False) -> str:
    status_assinatura = "membro" if eh_membro else "convidado"
    return f"Olá {nome_usuario}, idade {idade}. Você é {status_assinatura}."

Aqui, os type hints dizem:

  • nome_usuario: str → espera uma string como nome;
  • idade: int → espera um número inteiro como idade;
  • eh_membro: bool = False → espera um valor verdadeiro ou falso, com padrão False;
  • -> str → a função devolve uma string.

Se você tentar passar, por exemplo, uma lista no lugar da idade, ferramentas de análise de código podem acusar o erro antes mesmo da execução.

Para projetos maiores, isso faz uma diferença enorme em qualidade e manutenção.

Conclusão

Escrever funções legíveis não é escrever o “código perfeito”.

É fazer escolhas que ajudam quem vem depois:

  • nomes claros para funções, parâmetros e variáveis;
  • funções curtas, cada uma com uma responsabilidade bem definida;
  • docstrings que explicam o propósito e o uso;
  • constantes no lugar de números soltos;
  • type hints para deixar os tipos explícitos.

No fundo, é tratar seu código como um texto que será lido, relido e interpretado.

A melhor recompensa é ouvir alguém — ou você mesmo no futuro, abrir o arquivo, ver a função e dizer:

“Ah, entendi rapidinho o que isso faz.”

No próximo passo da sua jornada em Python, o mesmo raciocínio vale para classes e estruturas maiores: nomes bons, responsabilidades claras e código que conversa bem com quem lê.

Até lá, siga praticando: a cada função nova, pergunte-se:

“Se eu voltar aqui daqui a seis meses, vou entender isso sem sofrimento?”

Se a resposta for “sim”, você está no caminho certo.

Como o Red Hat OpenShift ajuda no desenvolvimento da ciência moderna

Openshift

Plataforma de software criada para empresas acaba ajudando a descobrir genes, prever o clima e treinar inteligências artificiais

A infraestrutura em um laboratório de pesquisas se torna muito importante para novas descobertas. Nunca sabemos quais software, hardware, infraestrutura por trás de uma pesquisa. Os milhares de terabytes de dados processados constantemente, rodando em continuamente o tempo todo e ajudando a calcular e visualizar experimentos para uma nova pesquisa. E isso economizando tempo para o pesquisador

Aqui vamos falar um pouco de como o OpenShift da Red Hat consegue dar soluções para a ciência moderna, facilitando muito pesquisas atuais.

O que é o OpenShift

Tecnicamente, o OpenShift é uma plataforma baseada em Kubernetes, o sistema mais usado hoje para orquestrar containers. Em português bem direto:

  • Container é um “pacote” que leva junto o programa e tudo que ele precisa para rodar.

  • Kubernetes é o “cérebro” que distribui esses containers por vários servidores.

  • OpenShift é um “Kubernetes turbinado”, com segurança, painel gráfico, ferramentas de desenvolvimento e gestão prontas.

Para o cientista, isso se traduz em algo simples:

“Eu clico ou rodo um comando e o sistema cuida do resto: onde vai rodar, quanto recurso vai usar, como escalar, como manter tudo organizado.”

Por que laboratórios se interessaram por uma ferramenta corporativa?

O OpenShift nasceu para resolver problemas de empresas: muitos sistemas, muitos times, muita coisa rodando ao mesmo tempo. A ciência moderna vive um cenário muito parecido:

  • volumes gigantescos de dados

  • equipes multidisciplinares (biólogos, físicos, médicos, cientistas de dados)

  • necessidade de repetir experimentos com precisão

  • uso intenso de nuvem, servidores locais e, cada vez mais, GPUs

Alguns pontos explicam a adoção em pesquisa:

  1. Reprodutibilidade
    O experimento vira um container. Esse “pacote” é imutável: mesma versão de Python, mesmas bibliotecas, mesmo sistema. Outro laboratório pode rodar o mesmo container e comparar resultados com muito mais confiança.

  2. Escala
    Analisar o genoma de uma pessoa é uma tarefa pesada. De uma população inteira, então, nem se fala. Com OpenShift, é possível disparar dezenas ou centenas de análises em paralelo, cada uma em seu container.

  3. Compartilhamento controlado
    Cada grupo ganha seu “projeto” dentro do cluster. Há isolamento, regras de acesso, quotas de recurso. Times distintos trabalham no mesmo ambiente físico sem bagunça.

  4. Nuvem e datacenter jogando juntos
    OpenShift roda em servidores locais e em nuvens públicas. Um laboratório pode manter um cluster pequeno internamente e “esticar” para a nuvem em momentos de pico.

Genômica: o laboratório que virou fábrica de dados

Na bioinformática o cenário é claro: máquinas de sequenciamento geram arquivos gigantescos com informações de DNA e RNA. Nada disso é útil antes de passar por uma bateria de programas:

  • limpeza de leituras

  • alinhamento ao genoma de referência

  • detecção de variantes

  • análises estatísticas

Cada etapa costuma ser um software diferente, com dependências próprias e versões temperamentais. Em vez de instalar tudo manualmente em cada servidor, equipes empacotam o pipeline em containers.

No OpenShift, esse pipeline vira um fluxo de trabalho automatizado:
cada etapa aparece como um conjunto de containers, o cluster distribui o trabalho e, se for preciso analisar mais amostras, basta aumentar o número de réplicas. O pesquisador acompanha tudo num painel web, como se estivesse vendo uma linha de produção.

Hospitais que trabalham com diagnóstico por genômica usam isso para reduzir o tempo entre a coleta do material e um laudo que possa ajudar o médico na tomada de decisão.

Clima, meio ambiente e o aperto do prazo

Prever chuva, ondas de calor ou comportamento de um furacão exige modelos matemáticos sofisticados. Tradicionalmente, isso rodava em supercomputadores de uso difícil e interfaces pouco amigáveis.

Com containers e OpenShift, simulações climáticas podem ser empacotadas e distribuídas com mais flexibilidade:

  • grupos testam cenários com parâmetros diferentes

  • rodadas de simulação rodam em paralelo

  • resultados são armazenados de forma organizada para análise posterior

Institutos ambientais conseguem, por exemplo, disparar dezenas de simulações de uma mesma região, mudando variáveis como desmatamento ou emissões de poluentes, e comparar cenários com agilidade.

Física, astronomia e o universo em pedacinhos

Colisores de partículas e grandes telescópios produzem dados em volume que não caberia nem em todos os HDs de um departamento de física. Esses dados precisam ser filtrados, reconstruídos, analisados, cruzados com simulações.

A lógica se repete: cada etapa vira um container, o OpenShift orquestra os recursos, pesquisadores usam notebooks Jupyter dentro do cluster para explorar resultados.

Um físico pode abrir o navegador, conectar-se ao ambiente de análise e ter acesso ao mesmo código e ferramentas em qualquer lugar do mundo, desde que tenha permissão. A infraestrutura complexa fica escondida atrás de uma interface web.

Inteligência artificial científica

Redes neurais passaram a participar do dia a dia de várias áreas:

  • identificar tumores em exames de imagem

  • classificar galáxias em grandes levantamentos astronômicos

  • prever propriedades de moléculas na busca por novos fármacos

  • analisar séries temporais climáticas

OpenShift entra aí como plataforma para:

  • disponibilizar notebooks Jupyter para pesquisadores

  • treinar modelos em GPUs do cluster

  • versionar modelos e dados

  • colocar modelos em produção, respondendo a outros sistemas

Um time pode, por exemplo, desenvolver um modelo de IA que detecta padrões suspeitos em tomografias. O treinamento ocorre em containers com GPU. Depois, o modelo já treinado vira outro container, exposto como serviço para um sistema hospitalar interno.

O dia de trabalho de um pesquisador num mundo com OpenShift

Em vez de “mandar e-mail para o pessoal da TI pedindo servidor”, o roteiro tende a ser outro:

  1. O cientista acessa um portal interno baseado em OpenShift.

  2. Cria um novo projeto ou entra no projeto do grupo.

  3. Escolhe um ambiente pronto: Jupyter com Python, RStudio, ou um container específico do laboratório.

  4. Sobe os dados ou aponta para o local onde eles estão no storage do cluster.

  5. Executa o pipeline, script ou treinamento de modelo.

  6. Acompanha uso de CPU, memória, GPU e tempo de execução pela interface.

  7. Se precisar repetir daqui a seis meses, o ambiente estará idêntico, porque o container não mudou.

TI e ciência deixam de disputar o mesmo computador e passam a colaborar na mesma plataforma.

O que isso significa para quem está de fora

Para quem vê de fora, OpenShift é só mais um nome no meio de tantos. Dentro de universidades, centros de pesquisa e hospitais, a história muda: é uma peça de infraestrutura que ajuda a transformar código em descoberta, ideia em experimento reprodutível, teste isolado em colaboração global.

Linux, o essencial para um cientista de verdade

Linux

Na maioria das fotos de grandes laboratórios, raramente aparece, mas sempre está lá. Vemos telescópios apontados para o céu, braços robóticos milimétricos, cientistas em volta de gráficos coloridos. Mas, se a câmera desse um zoom nas telas desses computadores, em muitos casos o que surgiria seria algo bem familiar para quem gosta de tecnologia: um terminal preto, algumas janelas simples… e, nos bastidores, o Linux.

Ele é o “sistema operacional invisível” da ciência moderna.

O pinguim no topo do mundo

Quase todos os supercomputadores que aparecem em rankings internacionais rodam alguma variante de Linux. Faz sentido, pesquisadores precisam de algo que seja estável, flexível e barato de escalar para milhares de máquinas. Licenciar sistema para cada nó de um cluster gigantesco seria impraticável, controlar o comportamento de cada detalhe do kernel, ou núcleo do sistema operacional, dos drivers e da rede é essencial, e o Linux entrega isso.

Imagine um laboratório que simula o clima da Terra nas próximas décadas. Cada “rodada” de simulação envolve trilhões de operações matemáticas acontecendo em paralelo. O que coordena essa dança entre milhares de processadores é um sistema operacional capaz de ser ajustado como uma peça de laboratório: recompilar o kernel, trocar agendador de processos, ajustar pilhas de rede, tudo faz diferença.

Quando se fala em avanços científicos recentes, modelos climáticos mais precisos, genomas montados em tempo recorde, imagens de buracos negros, robôs cirúrgicos, veículos autônomos, novos materiais, quase sempre há uma história técnica por trás. Nessa história, o pinguim do Linux aparece discretamente, no canto da cena, mas com papel fundamental.

É ele que mantém as máquinas conversando, os dados fluindo, os experimentos rodando. Invisível para o público geral, onipresente para quem vive o dia a dia da pesquisa. E, para qualquer pessoa curiosa o suficiente para abrir um terminal pela primeira vez, é também uma porta de entrada para esse universo.

É o tipo de liberdade que, hoje, praticamente só existe nesse grau em sistemas baseados em Linux.

Da bancada molhada ao código: bioinformática

A cena clássica da biologia ainda tem bancada, tubos e pipetas, mas uma parte enorme do trabalho migrou para arquivos de texto e scripts. Ler o genoma de uma bactéria, comparar mutações de um tumor, montar árvores evolutivas: tudo isso envolve processar quantidades absurdas de dados.

Ferramentas que se tornaram padrão na bioinformática, para alinhamento de sequências, montagem de genomas, análise de expressão gênica, geralmente foram escritas primeiro pensando em Linux. Muitas são distribuídas como código aberto, prontas para serem compiladas num servidor do laboratório ou num cluster de universidade.

O ciclo costuma ser assim: alguém desenvolve um novo método, publica o artigo e libera o software no GitHub, um repositório com milhares de códigos. Outros grupos, às vezes em outros continentes, baixam o código, rodam em suas próprias máquinas Linux, testam com seus dados e apontam melhorias. O sistema operacional, nesse contexto, vira um idioma comum entre biólogos, médicos, estatísticos e programadores.

Aprendizado de máquina e a nova “vidraça” da pesquisa

Quando se fala em modelos complexos de aprendizado de máquina, a imagem mental é de GPUs poderosas e grandes centros de dados. Por trás dessas placas, quase sempre, está um servidor rodando Linux. Bibliotecas como PyTorch e TensorFlow nasceram e amadureceram nesse ambiente. Drivers de GPU, ferramentas de gerenciamento de recursos e integração com clusters HPC funcionam melhor lá.

Para o pesquisador, isso se traduz em algo muito concreto: menos atrito entre a ideia e o experimento. Em vez de brigar com incompatibilidades de driver ou limitações do sistema, a pessoa instala o que precisa com o gerenciador de pacotes, configura o ambiente e começa a treinar o modelo.

O mais interessante é que essa mesma base serve tanto para um grande laboratório quanto para um estudante com um notebook mais simples. A diferença está na escala, não na lógica. O script que testa um modelo pequeno em casa é, conceitualmente, o mesmo que roda em dezenas de GPUs num centro de pesquisa.

Robôs, satélites e telescópios: Linux fora da tela

Nos laboratórios de robótica, é comum ver pequenas placas embarcadas controlando motores, sensores e câmeras. Muitas rodam distribuições Linux adaptadas, com sistemas como o ROS (Robot Operating System) por cima. A vantagem é clara: o que se aprende controlando um braço robótico simples pode ser levado, em escala, para projetos mais ambiciosos.

O mesmo vale para satélites e sondas, não é raro encontrar variações de Linux em sistemas de bordo, responsáveis por coletar dados, gerenciar comunicação e executar comandos enviados da Terra. No controle em solo, estações recebem esses dados e os processam também em servidores Linux.

Em observatórios astronômicos, scripts em shell e Python orquestram sequências de observação, coordenam o movimento de telescópios, armazenam imagens e alimentam pipelines de redução de dados. Mais uma vez, a interface gráfica pode até ser bonita, mas o “chão de fábrica” é um conjunto de programas simples rodando em cima de um sistema enxuto e confiável.

Reprodutibilidade: ciência que outros conseguem refazer

Um dos problemas centrais da ciência contemporânea é a reprodutibilidade. Não basta publicar um resultado, é preciso que outra equipe, com acesso a dados semelhantes, consiga refazer o experimento e obter algo compatível.

Linux entra nessa história como parte do esforço de padronizar ambientes. É muito mais fácil dizer “rodei este código numa distribuição X, com tais versões de bibliotecas”, ou até empacotar tudo em um container, do que tentar descrever um ambiente heterogêneo e fechado.

Ferramentas de containerização e virtualização, que permitem empacotar dependências, versões de bibliotecas e configurações, nasceram ou ganharam maturidade nesse ecossistema. Assim, o que foi executado num servidor de um instituto pode ser replicado num cluster de universidade em outro país com muito menos incerteza.

Essa previsibilidade não é detalhe técnico; é um pilar de confiança nos resultados científicos.

Cultura de colaboração: o que o código aberto ensina à ciência

Linux não é apenas um sistema operacional, é o resultado de milhões de contribuições, de gente espalhada pelo mundo, ajustando detalhes, corrigindo erros, criando drivers, escrevendo documentação. Essa forma de construir software inspirou diretamente a maneira como muitos grupos de pesquisa lidam com seus próprios códigos.

Repositórios públicos com scripts de análise, notebooks comentados, documentação em Markdown, tudo isso conversa diretamente com a cultura que já existia no mundo do software livre. A ideia de que o valor está não apenas no resultado, mas também no “como” se chegou lá, cria um ambiente onde compartilhar o código da pesquisa é quase tão natural quanto compartilhar os dados.

Em muitas áreas, publicar um trabalho sem disponibilizar o código associado começa a soar estranho. E, quando esse código é escrito pensando em rodar em Linux, a barreira para adoção é menor, porque o ambiente é conhecido de laboratórios, universidades e até empresas.

O estudante, o terminal e o futuro

Para muitos, o primeiro contato com Linux é: um computador velho reutilizado, um dual-boot em casa, uma máquina virtual para aprender programação. Parece algo pequeno, quase um hobby técnico. Mas, para quem está entrando em áreas como física, biologia computacional, ciência de dados ou robótica, essa familiaridade inicial pode se transformar em vantagem concreta.

Saber navegar pelo terminal, entender o básico de permissões, processos, pacotes, montar e desmontar discos, compilar um programa: todas essas pequenas habilidades formam um alfabeto que, mais tarde, permite ler a linguagem cotidiana dos grandes laboratórios.

O Linux está menos ligado à ideia de “sistema alternativo” e mais à noção de ferramenta de trabalho. Ele virou, para a ciência, algo semelhante ao que o caderno de laboratório foi em outras épocas: um espaço onde ideias são testadas, corrigidas, anotadas e compartilhadas.

Informação é teletransportada entre fótons pela primeira vez

Foton

Durante o dia, notícias sobre golpes digitais, vazamento de dados e contas bancárias invadidas dominam as manchetes. Em paralelo, num laboratório na Alemanha, um grupo de físicos está literalmente teleportando estados quânticos de luz entre fontes diferentes. Aparentemente são dois mundos distantes, mas na prática estão conectados pela mesma pergunta: como proteger informação em um ambiente online cada vez mais vulnerável?

A vida conectada continua exposta. Golpistas conseguem se passar por alguém da família, clonar perfis, acessar contas financeiras com truques cada vez mais sofisticados. Ferramentas de inteligência artificial ajudam criminosos a criar mensagens convincentes, imitar vozes, gerar documentos falsos e planejar ataques bem direcionados. Tudo isso torna a proteção dos dados uma corrida constante de defesa e contra-ataque.

É nesse cenário que entra a tal “criptografia quântica”, um termo que pode soar meio futurista, mas que se apoia em princípios sólidos da física. A ideia central é simples, embora sofisticada na prática: usar propriedades quânticas da luz para codificar informações de forma que qualquer tentativa de espionagem deixe marcas visíveis no sinal. Em vez de confiar apenas em cálculos difíceis de quebrar, a segurança se apoia nas próprias regras da natureza.

Só que transformar essa ideia em infraestrutura real não é trivial. Um “internet quântica” funcional precisa de uma série de componentes que ainda estão em desenvolvimento. Entre eles, um é considerado crucial: o repetidor quântico, o equivalente, no mundo quântico, dos amplificadores que já existem nas fibras ópticas comuns. E foi justamente nessa peça do quebra-cabeça que um grupo de pesquisadores da Universidade de Stuttgart deu um passo importante.

O trabalho foi conduzido no Instituto de Óptica de Semicondutores e Interfaces Funcionais (IHFG) da Universidade de Stuttgart. A equipe, coordenada pelo professor Peter Michler, conseguiu teleportar informação quântica entre fótons emitidos por dois pontos quânticos diferentes, isto é, duas fontes de luz independentes em semicondutores. O resultado foi publicado na revista Nature Communications e é visto como um marco rumo a repetidores quânticos práticos.

Nas comunicações digitais clássicas, qualquer mensagem — de um e-mail a um vídeo em streaming, é quebrada em sequências de zeros e uns, os bits. Esses bits viajam pela rede em forma de pulsos de luz dentro de fibras ópticas. No caso da comunicação quântica, a lógica de “zero” e “um” permanece, mas quem carrega a informação é um fóton individual, um único “pedaço” de luz.

Esse fóton pode codificar zero, um ou uma combinação dos dois ao mesmo tempo em uma propriedade chamada polarização. Em termos mais visuais, dá para imaginar o fóton como uma flecha de luz que pode apontar na direção horizontal, na vertical ou em uma mistura das duas orientações. Esse estado é delicado e não pode ser medido sem ser alterado. Quando alguém tenta “espiar” o fóton para descobrir o que ele carrega, o ato de medir inevitavelmente modifica o estado. É justamente isso que permite detectar a presença de um intruso.

Essa característica é o coração da criptografia quântica. Se emissor e receptor observam que os estados quânticos usados para gerar uma chave secreta chegaram intactos, eles ganham confiança de que ninguém interceptou o caminho. Se algo parece alterado, o canal é considerado comprometido e a chave é descartada.

Na prática, porém, existe outro problema: a distância. As redes de fibra óptica que sustentam a internet tradicional não são perfeitas. Mesmo em cabos de boa qualidade, a luz vai perdendo força com o caminho, até sumir. Em comunicações clássicas, a solução é simples: a cada certas dezenas de quilômetros, algo como 50 km, entram em cena amplificadores ópticos que leem o sinal, copiam a informação e reenviam um pulso novo e forte.

No universo quântico, essa receita não funciona. Estados quânticos não podem ser copiados à vontade, sob pena de violar uma regra fundamental da teoria, conhecida como teorema da não clonagem. Não existe o “ler, copiar e reenviar” sem destruir o próprio estado original. Surge então a pergunta: como renovar um sinal quântico frágil sem quebrar as regras da física?

A solução proposta pela física quântica é engenhosa: em vez de copiar, é possível transferir o estado de um fóton para outro sem nunca observar diretamente a informação codificada. Esse processo é chamado de teletransporte quântico. O nome lembra ficção científica, mas aqui não se trata de mandar matéria de um lugar a outro. O que “viaja” é a configuração quântica, o padrão de informação que define o qubit.

Para isso funcionar, entra em jogo outro conceito importante: o emaranhamento. Quando duas partículas estão emaranhadas, elas formam um único sistema quântico, mesmo que estejam separadas por grandes distâncias. Medir uma delas afeta instantaneamente a descrição da outra, de forma que os resultados sempre aparecem correlacionados. É como se fossem duas faces de uma mesma moeda, guardadas em cofres diferentes, mas que insistem em se comportar de maneira coordenada.

Os repetidores quânticos se apoiam justamente nessa combinação de emaranhamento e teletransporte. Eles funcionariam como nós intermediários, gerando pares emaranhados de fótons e usando essas correlações para transferir estados quânticos de um ponto da rede a outro, “refrescando” a informação antes que ela se perca na fibra. Só que para isso tudo dar certo é preciso que os fótons envolvidos sejam praticamente indistinguíveis: mesma cor, mesmo perfil temporal, mesma forma de pulso. Aí começa a parte realmente delicada.

A equipe de Stuttgart trabalha com pontos quânticos, que são pequenas “ilhas” de semicondutor com tamanho na escala de nanômetros. Dentro dessas ilhas, existem níveis de energia quantizados, um pouco como acontece em átomos. Quando o sistema é excitado de forma controlada, pode emitir fótons um por um, com propriedades bem definidas. É uma fonte de luz feita sob medida para o mundo quântico.

O desafio é que cada ponto quântico, mesmo fabricado com muito cuidado, tende a ser ligeiramente diferente. Essas pequenas variações levam a fótons com cores e frequências que não batem exatamente. O grupo de Stuttgart trabalhou em colaboração com o Instituto Leibniz de Pesquisa de Estado Sólido e Materiais, em Dresden, para produzir pontos quânticos quase idênticos, com diferenças mínimas entre si. O objetivo era claro: gerar fótons praticamente iguais em dois lugares diferentes.

Com essas fontes em mãos, a equipe montou o experimento. Em uma das amostras, um ponto quântico produz um único fóton cuja polarização carrega a informação quântica a ser teleportada. Em outra, um segundo ponto quântico gera um par de fótons emaranhados. Um desses fótons emaranhados é enviado, por fibra óptica, para o local onde está o fóton “mensageiro” inicial. Os dois se encontram e interferem um com o outro em um arranjo experimental específico.

Quando essa interferência ocorre da forma correta, certas detecções combinadas dos fótons indicam que o estado do fóton original foi transferido para o parceiro distante do par emaranhado, que ficou em outro ponto da rede. Ninguém precisou medir diretamente a polarização que carregava a informação, mas essa polarização agora está “impressa” em um novo fóton, em outro lugar. É isso que se chama teletransporte quântico de estado.

Nada disso seria possível se os fótons fossem muito diferentes entre si. Para resolver as diferenças residuais de frequência entre as duas fontes, o experimento contou com “conversores quânticos de frequência”. Esses dispositivos ajustam a cor dos fótons de forma precisa, de modo que os pulsos de luz que vêm de pontos quânticos distintos passem a ser praticamente indistinguíveis. Essa parte da pesquisa foi liderada pelo grupo do professor Christoph Becher, especialista em óptica quântica na Universidade do Sarre.

O resultado final foi a primeira demonstração de que se consegue teleportar informação quântica entre fótons produzidos por pontos quânticos diferentes. Em termos de infraestrutura, é como provar que é possível “conversar” de forma quântica usando blocos de construção semicondutores separados, algo essencial se a ideia é um dia espalhar repetidores quânticos por uma rede de fibras já existente.

Por enquanto, o experimento foi realizado com uma distância relativamente modesta: os pontos quânticos estavam conectados por cerca de 10 metros de fibra óptica. O grupo, no entanto, já havia mostrado em trabalhos anteriores que os fótons emitidos por esses sistemas podem manter o emaranhamento mesmo depois de percorrer 36 quilômetros de fibras através da cidade de Stuttgart. A expectativa é empurrar esses limites cada vez mais para frente, aproximando o laboratório das condições encontradas em redes reais.

Outro ponto importante é a taxa de sucesso da teleportação, que hoje está um pouco acima de 70%. Flutuações nos pontos quânticos ainda geram pequenas diferenças entre os fótons e reduzem a eficiência geral. Melhorar técnicas de fabricação de semicondutores, estabilizar o ambiente dos dispositivos e refinar a eletrônica de controle são caminhos para aumentar esse número. Pesquisadores como Tim Strobel e Simone Luca Portalupi, que lideram partes do projeto, enfatizam que o experimento é fruto de anos de trabalho incremental e refino técnico.

Diante de tudo isso, surge uma questão inevitável: o que esse tipo de avanço significa para o mundo concreto de senhas vazadas e golpes por mensagem, que continua se desenrolando no dia a dia de qualquer usuário comum?

Uma rede quântica robusta, com repetidores espalhados e criptografia baseada em fótons individuais, promete um tipo de segurança que não depende apenas de quão rápido um computador consegue quebrar códigos. A proteção viria da própria impossibilidade física de copiar estados quânticos sem deixar rastros. Em um cenário em que técnicas de inteligência artificial podem acelerar a quebra de certos sistemas clássicos, essa mudança de paradigma ganha apelo.

Ao mesmo tempo, o próprio estado da arte mostra que essa visão ainda está em construção. Experimentos controlados em laboratório, com distâncias de alguns quilômetros ou dezenas de quilômetros, não se traduzem automaticamente em redes globais, integradas às infraestruturas atuais. Custos, padronização, integração com sistemas existentes, manutenção e toda a camada de “mundo real” ainda precisam ser encarados.

Talvez a leitura mais interessante desse tipo de resultado seja menos a ideia de uma solução mágica e mais a percepção de que a arquitetura da segurança digital está em plena transformação. Criptografia clássica continua fundamental, práticas básicas de proteção de dados seguem indispensáveis, e políticas de segurança ainda são tão importantes quanto qualquer inovação tecnológica. As pesquisas em comunicação quântica entram como um próximo degrau, preparando o terreno para uma camada adicional de proteção em um futuro em que a informação, cada vez mais, é o recurso mais sensível que circula pela rede.

Entre golpes sofisticados e experimentos de teletransporte de fótons, o mundo digital parece dividido em dois extremos, porém, os dois lados dialogam. Ao tornar visível a fragilidade das defesas atuais e ao apontar caminhos baseados em novas leis físicas, a física quântica não resolve todos os problemas, mas amplia o horizonte de possibilidades. O desafio é acompanhar esse movimento com olhar crítico, sem expectativas milagrosas, mas com a consciência de que a segurança da informação será, cada vez mais, um campo em que ciência de ponta e vida cotidiana se encontram.


Referências:

Telecom-wavelength quantum teleportation using frequency-converted photons from remote quantum dots - A internet quântica global é baseada em redes escaláveis, que exigem hardware quântico confiável. Entre esses dispositivos estão fontes de luz quântica capazes de fornecer fótons emaranhados determinísticos, de alta intensidade e alta fidelidade, além de memórias quânticas com tempos de coerência superiores à faixa dos milissegundos. A operação a longas distâncias requer fontes de luz quântica que emitam em comprimentos de onda de telecomunicações. Um pilar fundamental para tais redes é a demonstração da teletransmissão quântica. Aqui, realizamos teletransmissão quântica totalmente fotônica empregando pontos quânticos semicondutores, que podem atender a todos os requisitos mencionados. Dois pontos quânticos remotos de GaAs, que emitem no infravermelho próximo, são utilizados: um como fonte de pares de fótons emaranhados e o outro como fonte de fóton único. Durante o experimento, o fóton único é preparado em estados de polarização conjugados e interage com a emissão biexcitônica do par emaranhado por meio de uma medida de estado de Bell seletiva em polarização. https://www.nature.com/articles/s41467-025-65912-8

Conhecendo IoT (Internet of Things), Internet das Coisas

IoT

Imagina uma cena simples, que poderia estar em qualquer interior do Brasil. À beira de um rio, um pequeno equipamento preso a uma estaca fica ali em silêncio, dia e noite, sob sol forte e chuva pesada. Ele não tem tela colorida, não faz barulho, ninguém tira selfie com ele. Mesmo assim, esse caixotinho discreto mede a qualidade da água, registra a temperatura, percebe mudanças na correnteza e manda esses dados para pesquisadores a centenas de quilômetros dali. Dentro dele, quem está trabalhando sem aparecer na foto é uma combinação curiosa, a internet das coisas com um sistema Linux enxuto, montado sob medida para viver longe de qualquer laboratório tradicional.

A expressão internet das coisas pode soar abstrata em um primeiro momento, mas o conceito é menos complicado do que parece. Em vez de computadores e celulares, quem entra na rede são objetos do dia a dia, sensores, válvulas, lâmpadas, semáforos, colares de gado, câmeras de baixo custo, medidores de energia, estações meteorológicas. Cada um desses aparelhos ganha memória, capacidade de processar informação e conexão, geralmente via rede de celular, satélite ou Wi-Fi. Quando esse pacote chega até o campo da ciência, nasce uma pequena revolução na maneira de enxergar o mundo em tempo real.

Do outro lado dessa história está o Linux, um sistema operacional que começou como projeto de comunidade e hoje roda em supercomputadores, servidores de grandes empresas, celulares e, de forma quase invisível, em milhões de aparelhos espalhados pelo planeta. No universo dos sensores científicos, ele aparece em versões mais enxutas, chamadas de Linux embarcado, pensadas para funcionar em placas pequenas, com pouca memória, muitas vezes instaladas em locais sem energia estável, nem ar condicionado, nem técnico por perto. É esse casamento entre pequenos sensores, conectividade e Linux que está criando uma nova infraestrutura para a ciência moderna.

Quando falamos em monitoramento ambiental e ciência de campo, a importância desse trio fica ainda mais evidente. Pesquisar um rio, uma floresta, um manguezal, um deserto ou uma região costeira sempre exigiu deslocamentos, equipes em campo, cadernos de anotação, coleta manual de amostras, retorno ao laboratório, análises demoradas. Agora, parte desse trabalho passa a ser contínuo e automatizado. Em vez de uma visita pontual por mês, sensores equipados com Linux podem enviar medições de hora em hora, ou até de minuto em minuto, oferecendo um retrato muito mais fiel de como o ambiente se comporta ao longo do tempo.

Um exemplo concreto ajuda a visualizar melhor. Imagine uma rede de sensores instalados ao longo de um rio que abastece uma cidade grande. Em cada ponto, um pequeno módulo mede a turbidez da água, a presença de determinados compostos químicos e a temperatura. Dentro desse módulo existe uma plaquinha de baixo consumo rodando Linux, responsável por organizar as leituras, fazer uma primeira filtragem dos dados, descartar o que estiver claramente errado e compactar o restante. Esses pacotes de informação são enviados por rádio ou pela rede de celular para um computador central, onde sistemas mais robustos fazem análises estatísticas, geram alertas e alimentam modelos de previsão.

É aqui que entra a ideia de computação de borda, termo que circula cada vez mais em reportagens sobre tecnologia, mas que pode ser explicado de maneira simples. Em vez de mandar tudo que o sensor vê diretamente para a nuvem, o próprio dispositivo faz parte do trabalho pesado ali na ponta, na borda da rede. Filtrar, agregar, comprimir, tomar pequenas decisões automáticas, tudo acontece antes de os dados saírem do campo. Esse tipo de inteligência local é importante porque nem sempre há banda de internet suficiente, nem energia sobrando, nem tempo para mandar tudo para um data center distante e esperar uma resposta.

Linux combina bem com esse cenário porque foi desenhado para ser flexível. Em muitos projetos científicos, os desenvolvedores montam uma distribuição mínima, removendo programas desnecessários, deixando apenas o que interessa para o sensor funcionar com estabilidade. Há quem use ferramentas como Yocto ou Buildroot para montar esse sistema sob medida, quase como um alfaiate que corta o tecido na exata medida do corpo do cliente. Com isso, um único cartão de memória de poucos gigabytes consegue abrigar o sistema operacional, o software de coleta de dados, mecanismos de segurança e ainda manter um espaço para registrar leituras e logs.

Essa inteligência na borda da rede não serve apenas para economizar internet. Em situações de risco, como enchentes, deslizamentos, queimadas ou vazamentos de substâncias tóxicas, o tempo de reação faz diferença. Um sensor programado para detectar uma alteração brusca em um parâmetro importante pode emitir um alerta imediato, acionar sirenes locais ou mandar mensagens para equipes de defesa civil, sem depender de uma conexão impecável até a nuvem. O sistema Linux ali dentro permite programar esses comportamentos com relativa facilidade, usando linguagens como Python, C ou scripts de shell, que muitos pesquisadores e técnicos já conhecem.

Do ponto de vista da ciência de dados, esse fluxo também muda o jogo. Em vez de planilhas soltas e arquivos dispersos em pendrives, passa a existir um pipeline mais organizado. Os dados saem dos sensores, passam pelos pequenos computadores de borda, que rodam Linux, seguem para servidores centrais e, em muitos casos, desembocam em plataformas de big data. Nesse caminho, entram ferramentas que nasceram no mesmo ecossistema, como bancos de dados de código aberto, sistemas de mensagens do tipo MQTT e ambientes de contêineres, com Docker ou podman, que permitem encapsular o software e replicá-lo em várias máquinas sem sustos.

Essa integração com infraestrutura de big data é particularmente valiosa na ciência moderna, que vive um momento de abundância de informações e escassez de tempo para analisá-las. Projetos de monitoramento ambiental com internet das coisas não produzem apenas um gráfico bonito, produzem séries históricas densas, com milhões de pontos registrados. Cruzar essas séries com dados de satélite, registros de estações meteorológicas, imagens de drones e informações socioeconômicas abre espaço para perguntas que antes eram impossíveis de formular, simplesmente porque não existiam registros suficientes para testá-las.

Dentro dos laboratórios, a lógica não é tão diferente. Quem já passou por um laboratório universitário ou de instituto de pesquisa sabe como equipamentos caros convivem com adaptações caseiras, sensores improvisados, cabos que só o técnico mais antigo entende. Nesse ambiente, trazer a internet das coisas com Linux ajuda a colocar ordem no caos. Aparelhos de medição podem ser ligados a controladores que registram cada leitura de forma automática, experimentos de longa duração podem ser acompanhados remotamente, dados podem ir direto para servidores de análise, reduzindo a dependência de anotações em cadernos físicos, que se perdem com facilidade.

Instrumentação científica automatizada não serve apenas para modernizar o laboratório. Ela reduz o risco de erros humanos, abre espaço para repetir experimentos com mais fidelidade, permite que equipes pequenas controlem vários setups ao mesmo tempo e cria uma trilha de auditoria, onde cada mudança de parâmetro, cada falha de energia, cada interrupção fica registrada. Em áreas sensíveis como pesquisas clínicas, estudos sobre qualidade da água ou monitoramento de poluição, essa rastreabilidade é uma garantia importante de que os dados podem ser confiáveis, algo valioso em discussões públicas e processos regulatórios.

Fora das paredes dos laboratórios, o impacto também aparece na agricultura, que há anos vem adotando sensores e conectividade como ferramentas de trabalho. Em lavouras de médio e grande porte, pequenos dispositivos instalados no solo medem umidade, temperatura, salinidade e outros fatores que influenciam o crescimento das plantas. Com apoio de um sistema Linux na borda, esses dados alimentam sistemas de irrigação inteligentes, que ligam e desligam bombas de água na hora certa, com base em regras programadas ou modelos mais sofisticados. O resultado é uma produção mais eficiente, com menos desperdício de água e fertilizantes, algo fundamental em um cenário de mudanças climáticas e pressão por aumento de produtividade.

Nas cidades, a combinação de sensores, IoT e Linux aparece em projetos de mobilidade, iluminação pública, qualidade do ar e gestão de resíduos. Postes equipados com sensores podem medir poluição sonora, registrar variações de luminosidade e até contar o fluxo de pedestres e veículos em determinados cruzamentos. Placas de rua discretas, sem nenhum glamour tecnológico aparente, rodam pequenas distribuições Linux, tratam esses dados localmente e enviam apenas o essencial para servidores centrais. A partir dessa base, surge a possibilidade de planejar melhor o transporte público, revisar rotas de caminhões de lixo, ajustar horários de semáforos e identificar áreas com maior exposição a poluentes.

Em muitos casos, quem dá o primeiro passo não são grandes empresas de tecnologia, e sim grupos de pesquisadores, estudantes e entusiastas reunidos em hackerspaces e laboratórios de inovação. Com placas baratas, sensores acessíveis e sistemas Linux de código aberto, esses grupos montam protótipos de estações meteorológicas, redes de monitoramento de enchentes, medidores caseiros de qualidade do ar. Esses projetos começam pequenos, mas funcionam como laboratório vivo para formar gente capaz de trabalhar em iniciativas maiores, públicas ou privadas. Também ajudam a aproximar o tema da sociedade, porque mostram que essa infraestrutura invisível pode ser construída de maneira colaborativa, e não apenas comprada pronta em catálogos de fornecedores internacionais.

Quem controla essa infraestrutura de sensores conectados, que está se espalhando silenciosamente por rios, florestas, plantações e cidades. Em muitos projetos acadêmicos, o código é aberto, o hardware é documentado e a intenção é clara, ampliar o conhecimento científico. Em outros contextos, porém, o mesmo tipo de tecnologia pode ser usado para vigilância, para controle de trabalhadores, para exploração intensiva de recursos naturais. O fato de Linux ser aberto e de fácil adaptação não garante por si só que será usado para fins nobres, apenas torna a ferramenta mais acessível.

Existe ainda um lado geopolítico nessa conversa, que raramente aparece nos anúncios de produtos. Países que dependem apenas de caixas pretas compradas de grandes fornecedores correm o risco de ficar presos a contratos caros e soluções fechadas. Ao escolher uma base tecnológica como Linux para seus projetos de internet das coisas na ciência, instituições de pesquisa e universidades ganham margem de manobra, podem formar equipes locais capazes de manter e adaptar o sistema, podem criar soluções próprias para monitorar seus biomas e suas cidades, sem depender totalmente de software estrangeiro que não dialoga com a realidade local.

Por outro lado, não faltam desafios concretos, manter milhares de sensores espalhados por áreas remotas exige planejamento, peças de reposição, energia confiável, redes de comunicação minimamente estáveis. Montar distribuições Linux enxutas para rodar em hardware frágil pede conhecimento técnico que ainda não é tão difundido. Garantir segurança, atualizar sistemas de forma remota, impedir invasões e fraudes em dispositivos que ficam abandonados à beira de estradas ou no meio da mata é tarefa complexa, que mistura engenharia, criptografia, políticas públicas e recursos financeiros.

À medida que o custo de sensores cai, que placas de processamento ficam mais poderosas e baratas e que conectividade se espalha, cresce o número de projetos que tratam rios, florestas, cidades e laboratórios como grandes redes de dados. Linux, com sua tradição de flexibilidade, segurança e comunidade ativa, tende a continuar no centro dessa transformação, servindo ao mesmo tempo de alicerce para experimentos improvisados em universidades e de base confiável para projetos industriais de grande porte.

Quem ganha com esse encontro entre internet das coisas, Linux e ciência de ponta é a capacidade coletiva de enxergar o que antes passava despercebido. Um aumento sutil na acidez de um lago, uma variação estranha na vibração de uma ponte, uma sequência de noites mais quentes em um fragmento de floresta urbana, tudo isso pode virar dado, gráfico, alerta e, com algum esforço, política pública e mudança de comportamento. Não há sistema operacional que resolva sozinho os dilemas ambientais e sociais do nosso tempo, mas escolhas tecnológicas mais abertas e distribuídas ajudam a colocar o conhecimento científico em circulação, em vez de guardá-lo em laboratórios fechados, longe dos rios, das árvores e das pessoas que vivem ao redor deles. Quando sensores, softwares livres e pesquisadores conseguem trabalhar em conjunto, surge a chance de construir uma espécie de mapa vivo do planeta. Esse mapa não existe apenas nas telas, ele volta para o território em forma de decisões mais informadas.

GPUs, muito além de jogos

GPU

Durante muito tempo, falar de placa de vídeo era falar só de jogo. Era discutir qual GPU rodava melhor o novo título AAA, qual dava mais FPS, qual segurava ray tracing sem transformar tudo em um show de slides. Nos bastidores, o mundo dos servidores e dos data centers seguia dominado por CPUs, escalando em núcleos, cache e frequência, enquanto as GPUs ficavam “presas” na imagem do videogame turbinado. De uns anos para cá, essa divisão deixou de fazer sentido. Hoje, quando se fala em inteligência artificial, simulação científica pesada, treinamento de grandes modelos de linguagem, recomendação personalizada em tempo real ou até criação de conteúdo digital, a pergunta que surgiu deixou de ser “qual CPU o data center usa” e passou a ser “quantas GPUs existem nesse rack e de que tipo são”.

Quando se olha para pesquisas recentes em computação de alto desempenho e aprendizado de máquina, isso aparece de forma repetida e consistente. Trabalhos em deep learning, por exemplo, são quase sempre escritos assumindo que o treinamento rodará em GPU, e não em CPU, porque a arquitetura paralela das GPUs combina muito melhor com o tipo de cálculo envolvido em redes neurais profundas, cheio de multiplicações de matrizes gigantescas e operações em lotes enormes de dados. Em vez de processar uma coisa por vez, como as CPUs tradicionalmente fazem de maneira muito organizada, as GPUs “disparam” milhares de operações em paralelo, como se mobilizassem um exército gigantesco de pequenos trabalhadores matemáticos, todos atuando ao mesmo tempo sobre partes diferentes de um mesmo problema. Isso tem um impacto direto no tempo necessário para treinar modelos: algo que levaria semanas em CPU pode cair para dias ou horas quando se distribui o mesmo trabalho sobre múltiplas GPUs.

Os grandes provedores de nuvem passaram a oferecer instâncias com várias GPUs interligadas, com links de alta velocidade entre elas, projetados justamente para manter o fluxo de dados alimentando esses processadores sem gargalo. Aparecem nomes que começam a se tornar comuns em reportagens, como clusters de GPUs conectados por NVLink ou InfiniBand, pensados para que o modelo não fique “esperando” pelos dados que precisa para continuar aprendendo. O resultado é uma espécie de “fábrica de cálculo paralelo”, em que o data center vira menos um prédio cheio de máquinas genéricas e mais uma infraestrutura especializada em matemática pesada, otimizando consumo de energia, refrigeração, conectividade e software para tirar proveito dessa realidade.

Esse cenário se encaixa em uma transformação cultural dentro da tecnologia. Durante muito tempo, o foco principal de pesquisa em hardware girou em torno de fazer CPUs ficarem mais rápidas, adicionando instruções vetoriais, melhorando cache, reduzindo litografia, ampliando o número de núcleos. Isso continua importante, não saiu de cena, só que o foco mudou. Vários estudos em computação de alto desempenho começaram a mostrar que, para certos tipos de tarefa, especialmente aquelas que envolvem processamento massivo de dados e operações numéricas repetitivas, a abordagem de paralelismo massivo das GPUs rende muito mais por watt consumido e por dólar investido. Esse ganho de eficiência é um argumento pesado dentro de data centers, porque ali conta não apenas o desempenho, mas também o custo de energia, de refrigeração, de espaço físico, e até de manutenção.

Muitos passam a ver esse movimento pelo prisma da inteligência artificial generativa, que virou manchete de jornal com modelos de linguagem grandes, imagens geradas por texto, vídeos sintéticos. Só que a história é mais ampla. Pesquisas em clima e previsão do tempo, por exemplo, começaram a usar GPUs para simular atmosfera, oceanos e interações complexas entre variáveis, com resultados mais rápidos e detalhados, o que ajuda a produzir previsões mais refinadas e a rodar cenários múltiplos em menos tempo. Simulações em física de partículas e cosmologia, que antes exigiam supercomputadores gigantes exclusivamente baseados em CPU, migraram para arquiteturas híbridas, em que CPUs coordenam o fluxo de dados e mais lógica de controle, enquanto GPUs fazem o “braçal” matemático mais intenso. A mesma lógica aparece em bioinformática, onde alinhamento de sequências, modelagem de proteínas e análises de grandes bancos de dados genômicos também se beneficiam do paralelismo.

Esse casamento de pesquisa científica com arquitetura de GPU trouxe novos desafios tecnológicos. Não basta jogar uma GPU dentro do servidor e esperar que ela faça milagres. As equipes de engenharia tiveram que repensar pilhas inteiras de software. Surgiram bibliotecas específicas para computação científica acelerada, frameworks de aprendizado de máquina otimizados para rodar em GPU, ferramentas de paralelização de código que escondem parte da complexidade de lidar com milhares de threads ao mesmo tempo, sem que o desenvolvedor precise escrever tudo à mão em linguagens de baixo nível. Houve também uma corrida para padronizar formatos de dados, garantir interoperabilidade entre diferentes gerações de hardware e, principalmente, evitar que o ganho de desempenho se perdesse em gargalos de leitura e escrita em disco, rede e memória.

Outro ponto que as pesquisas recentes vêm reforçando é o papel das GPUs não apenas no treinamento dos modelos, mas também na fase de inferência, isto é, quando o modelo já está treinado e precisa responder a solicitações do mundo real. Nos primeiros anos de popularização do deep learning, era relativamente comum treinar um modelo em GPUs e depois rodar a inferência em CPU no ambiente de produção, em parte para economizar custo, em parte por falta de infraestrutura adequada. A demanda atual por respostas em tempo real, muitas vezes com milhares ou milhões de requisições simultâneas por segundo, mudou essa equação. Estudos em sistemas de recomendação, assistentes virtuais, tradução automática e detecção de fraude indicam que usar GPUs também na inferência permite servir modelos maiores, com latência menor, garantindo experiências mais fluídas para o usuário final.

Há ainda um aspecto curioso na forma como esse movimento impacta o entretenimento digital. Não se trata apenas de jogar em casa com uma placa de vídeo potente instalada no gabinete. Agora surgem serviços de streaming de jogos que rodam o jogo em servidores equipados com GPUs robustas e enviam para o usuário apenas o vídeo, comprimido e transmitido pela rede. Todo o processamento gráfico e físico permanece no data center. Pesquisas em computação remota, codificação de vídeo em tempo real e redes de baixa latência viabilizaram essa modalidade. Uma única máquina com múltiplas GPUs pode atender vários usuários, desde que a arquitetura de software seja bem planejada, aproveitando o fato de que nem todos vão demandar o pico máximo de processamento ao mesmo tempo.

A discussão sobre GPUs também se mistura com os limites físicos do silício. Por décadas, confiou-se na ideia de que bastava esperar a próxima geração de processadores para ver melhorias significativas em velocidade e eficiência. Hoje, engenheiros e cientistas sabem que o ganho marginal por geração está menor. Isso fez crescer o interesse em arquiteturas especializadas, como as GPUs, mas também acelerou o desenvolvimento de chips ainda mais focados em tarefas específicas, como ASICs para deep learning e aceleradores de inferência. Curiosamente, muitas dessas novas soluções se inspiram na trajetória das GPUs, que primeiro nasceram para um nicho, o gráfico, e depois se mostraram capazes de apoiar uma gama muito maior de aplicações.

Outro ponto que aparece em estudos recentes é a questão da sustentabilidade e do impacto ambiental. Não é segredo que treinar um modelo muito grande consome uma quantidade enorme de energia elétrica e recursos de data center. Pesquisadores começaram a estimar o custo energético e de carbono associado a treinamentos massivos, comparando diferentes arquiteturas e estratégias de otimização. Várias dessas análises indicam que, quando o código está bem ajustado e o fluxo de dados é eficiente, as GPUs conseguem oferecer maior desempenho por watt do que CPUs sozinhas em tarefas intensivas de IA e HPC. Isso não significa que o problema energético esteja resolvido, apenas indica que, dentro das alternativas disponíveis hoje, a combinação de paralelismo massivo e hardware otimizado tende a ser menos desperdiçadora de recursos para esse tipo de carga de trabalho.

Do ponto de vista de quem projeta e opera um data center moderno, essa realidade exige uma mudança de mentalidade. Já não basta calcular apenas quantos racks serão ocupados por servidores tradicionais. É preciso planejar densidade de potência, fluxo de ar, refrigeração líquida em alguns casos, cabeamento especializado para interconectar placas de vídeo em alta velocidade, bem como uma camada de software sofisticada para distribuir cargas entre GPUs de forma inteligente. Surgem pesquisas e produtos em orquestração de clusters de GPU que funcionam como se fosse um sistema operacional distribuído, capaz de enxergar centenas ou milhares de GPUs e tratá-las como um único recurso virtual. Esse tipo de abstração ganha relevância em organizações que treinam e servem múltiplos modelos diferentes ao mesmo tempo, para áreas como recomendação, visão computacional, processamento de linguagem, análise de risco e simulações internas.

Durante muito tempo, trabalhar com GPUs de alto desempenho significava ter acesso a laboratórios muito bem financiados ou empresas gigantes. Hoje, várias pesquisas em educação em computação e ciência de dados discutem a importância de disponibilizar recursos de GPU em ambientes acadêmicos, laboratórios de ensino e até plataformas online sob demanda, para que estudantes e pesquisadores em início de carreira possam experimentar com modelos mais complexos e compreender as limitações e possibilidades desse tipo de hardware. Surgem projetos de código aberto que ajudam a compartilhar notebooks, datasets e configurações de GPU pré-ajustadas, reduzindo a barreira de entrada para quem não está em um grande centro de pesquisa.

Outra consequência interessante é o impacto sobre o desenvolvimento de software em geral. Programadores que antes pensavam apenas em sequências de instruções lineares passam a ter que raciocinar em termos de paralelismo massivo, movimentação de dados entre memória da CPU e memória da GPU, latência de comunicação entre nós e escalabilidade horizontal. Esse aprendizado não ocorre da noite para o dia. Cursos, livros e artigos técnicos começam a tratar da “mentalidade de GPU” como uma nova forma de pensar algoritmos, mais preocupada em dividir problemas em blocos que possam ser executados em paralelo, reduzindo ao máximo as dependências entre etapas. Isso reflete em pesquisas sobre novos paradigmas de programação e linguagens que escondem parte dessa complexidade sem impedir o desenvolvedor de tirar proveito total do hardware.

No campo da segurança e da privacidade, as GPUs também se tornam peça de discussão. De um lado, ajudam a acelerar criptografia, análise de logs em grande escala e detecção de padrões suspeitos em tráfego de rede, permitindo respostas mais rápidas a incidentes de segurança. De outro, facilitam ataques de força bruta contra senhas mal protegidas, já que o mesmo paralelismo que acelera redes neurais acelera também tentativas de quebra de chaves quando as defesas não são adequadas. Pesquisas em segurança da informação vêm explorando esse lado ambíguo, ressaltando a necessidade de boas práticas de proteção, senhas robustas, autenticação multifator e algoritmos criptográficos modernos, já levando em conta a capacidade dos atacantes de usar GPUs baratas para montar clusters de ataque.

Vale destacar também o impacto cultural na percepção da própria palavra “GPU”. Se antes significava apenas “placa de vídeo para jogar melhor”, hoje aparece em slides de executivos de tecnologia, relatórios de pesquisa, planos de governo para infraestrutura digital, discussões sobre soberania tecnológica e planejamento industrial. Ter capacidade nacional de produzir, testar ou pelo menos operar grandes clusters de GPU passa a ser visto como um ativo estratégico, tanto para economia digital como para pesquisa científica de ponta. Surgem incentivos à fabricação local, programas de formação de profissionais especializados nesse tipo de hardware e parcerias entre universidades, empresas e governo para não ficar totalmente dependente de poucos fornecedores globais.

Nesse contexto, a frase de que “um data center ter hoje um conjunto de GPUs começou a ser fundamental” deixa de ser um exagero e passa a descrever uma condição concreta. Não significa que CPUs perderam relevância e serão substituídas por completo, muitas tarefas continuam ajustadas ao modelo de processamento mais tradicional e sequencial. A ideia é que, sem GPUs, uma parte enorme das aplicações que redefinem o cenário tecnológico atual simplesmente não seria viável, seja pelo tempo de processamento, seja pelo custo energético, seja pela necessidade de escalar para milhões de usuários. A combinação entre CPUs versáteis e GPUs altamente paralelas cria um ecossistema capaz de lidar tanto com lógica de negócio e controle quanto com o peso bruto dos cálculos que esses novos serviços exigem.

Olhando para frente, é provável que essa tendência se aprofunde, linhas de pesquisa exploram memórias mais próximas do chip de processamento, interconexões ópticas dentro do data center, técnicas de compressão de modelos que mantém boa parte da qualidade reduzindo o custo de inferência, estratégias de treinamento distribuído que usam centenas de GPUs em paralelo com coordenação cada vez mais sofisticada. Empresas testam arquiteturas heterogêneas, em que GPUs convivem com outros aceleradores especializados, todos orquestrados por camadas de software que aprendem a distribuir o trabalho de modo dinâmico conforme o tipo de tarefa.

Para quem observa essa transformação de fora, pode soar como um detalhe técnico a mais, quase um jargão de engenheiros entusiasmados com hardware. A forma como a sociedade lida com dados, entretenimento, ciência, trabalho remoto, segurança digital e até decisões políticas passa cada vez mais pelos resultados de sistemas complexos que rodam em data centers. Lá dentro, no silêncio frio dos racks iluminados por LEDs, boa parte desse esforço depende de placas que um dia foram vistas apenas como “a parte do computador que cuida da imagem”. Hoje, sustentam uma parte relevante da infraestrutura que molda a vida digital.

Em vez de enxergar GPUs só como acessórios voltados para nichos, muitos passaram a entendê-las como um dos pilares centrais de uma nova fase da computação, em que o desafio já não é apenas fazer um programa rodar, mas fazê-lo aprender, se adaptar, responder em tempo real a volumes gigantescos de informação. Essa mudança começou nos jogos, migrou para a ciência, se consolidou na inteligência artificial e agora se espalha para praticamente todos os setores que dependem de dados em grande escala. Falar em data center moderno sem falar em GPUs começa a soar incompleto, quase como tentar explicar uma cidade inteira ignorando o sistema elétrico que permite que ela funcione.

Quando a luz vira internet e energia

Lampada


E se a lâmpada do seu quarto não servisse só para iluminar, mas também para mandar internet para o seu notebook e, de quebra, alimentar pequenos sensores espalhados pela casa? Para um grupo de pesquisadores da Universidade de Oulu, na Finlândia, essa ideia não é ficção científica: é um possível próximo passo para o jeito como usamos o próprio conceito de “luz artificial”.

O ponto de partida é simples e, ao mesmo tempo, bem provocador: tratar a iluminação que já existe em casas, escritórios, hospitais e fábricas como uma espécie de “super infraestrutura” universal. Em vez de apenas acender o ambiente, essas luzes poderiam transmitir dados e fornecer energia para dispositivos compactos. Esse é o foco do projeto SUPERIOT, liderado pelo pesquisador Marcos Katz, que estuda tecnologias de comunicação de próxima geração e tenta reaproveitar o que já está espalhado pelas cidades de um jeito novo.

Quando a lâmpada vira canal de dados

Quem vive em áreas urbanas praticamente não escapa da luz artificial. Ela está nas luminárias da sala, nos escritórios com telhas de gesso e lâmpadas embutidas, nos corredores de hospitais, nos galpões industriais. Os pesquisadores lembram que, até a metade da próxima década, a maior parte dessa iluminação interna deve ser feita com LEDs brancos, que são fáceis de controlar eletronicamente e conseguem mudar de intensidade muito rápido.

Esse detalhe técnico abre uma porta interessante. Um LED consegue piscar em velocidades tão altas que o olho humano enxerga um brilho estável, contínuo. Mas, para um sensor, essas microvariações podem ser lidas como zeros e uns, ou seja, como informação. A ideia central do projeto é justamente explorar isso: usar a mesma energia elétrica que alimenta a lâmpada para criar um canal de comunicação de alta velocidade.

Em vez de apenas iluminar a mesa, o teto do escritório vira um grande “roteador” de luz. À primeira vista, parece estranho pensar em internet vinda da lâmpada, mas o princípio é parecido com o do Wi-Fi, só que usando luz visível no lugar de ondas de rádio.

Como funciona a comunicação por luz visível

A equipe de Katz trabalha com o que se chama de comunicação por luz visível. Em vez de antenas emitindo rádio, o papel de transmissor fica com a própria lâmpada de LED. Ela faz mudanças muito rápidas na intensidade da luz, imperceptíveis para quem está no ambiente, mas claras para um receptor, como o sensor de um smartphone ou de um notebook.

Do ponto de vista do usuário, a experiência é banal: o ambiente continua iluminado, nenhum brilho estranho aparece. Mas, por trás disso, o aparelho traduz essas variações em fluxo de dados — páginas da web, vídeos, mensagens. Para a transmissão no sentido contrário, do dispositivo para a infraestrutura, os pesquisadores estudam o uso de comprimentos de onda invisíveis, como o infravermelho. Assim, não surgem flashes incômodos na tela ou no próprio aparelho.

Um jeito de visualizar é imaginar a lâmpada como alguém falando muito rápido em código Morse, só que num ritmo tão acelerado que você só vê uma luz constante. O computador, por outro lado, “escuta” cada pequeno pulso.

Onde a luz pode ser melhor que o Wi-Fi

Por que se dar ao trabalho, se o Wi-Fi já resolve tanta coisa? Os cientistas apontam situações em que ondas de rádio podem ser problemáticas: ambientes cheios de equipamentos sensíveis, como hospitais, plantas industriais e até cabines de avião. Nesses contextos, a luz pode oferecer um caminho paralelo para transmissão de dados, evitando interferências indesejadas.

Há também um aspecto de confidencialidade. O feixe de luz não atravessa paredes como um sinal de rádio. Para interceptar a comunicação, seria preciso estar dentro do espaço iluminado, sob a mesma lâmpada. Isso reduz a área de exposição do sinal e pode tornar certos tipos de acesso não autorizado bem mais difíceis.

Essa característica levanta uma pergunta interessante: e se parte da segurança digital do futuro vier, literalmente, da maneira como um cômodo é iluminado?

As limitações dessa nova “internet pela lâmpada”

Esse cenário promissor não vem sem obstáculos. Para começar, transmissor e receptor precisam “se enxergar”. Se algo cobre o sensor do celular ou se o aparelho é colocado numa posição em que não recebe diretamente a luz, a qualidade da conexão cai ou some de vez. Nesse ponto, o dispositivo volta automaticamente para o canal tradicional de rádio, como Wi-Fi ou 4G/5G.

Outra limitação é mais óbvia: sem luz artificial, não há canal de dados. Em ambientes que dependem majoritariamente de iluminação natural, como áreas externas durante o dia, essa forma de comunicação perde sentido. A tecnologia, então, se encaixa melhor em contextos controlados, fechados, onde a iluminação já é, de qualquer forma, indispensável.

Esse equilíbrio entre vantagens e restrições faz parte da própria natureza da proposta: não se trata de substituir tudo o que existe, mas de somar mais uma camada às redes de comunicação.

Quando a luz também vira tomada

O projeto SUPERIOT não se limita à transmissão de dados. Os pesquisadores querem explorar também o papel da iluminação como fonte de energia para pequenos dispositivos. Em visões de “cidades do futuro”, imagina-se um número crescente de sensores espalhados pelos ambientes, coletando dados sobre temperatura, qualidade do ar, ocupação de salas, entre outros pontos, sem exigir manutenção constante.

Para alimentar esses sensores, entram em cena minúsculas células solares capazes de aproveitar a própria luz do ambiente, não só a luz do sol que entra pela janela. Em vez de pilhas e baterias que precisam ser trocadas e geram descarte, os dispositivos podem funcionar com a energia que já está sendo gasta para iluminar o local.

Ao mesmo tempo, o grupo trabalha com eletrônica impressa: componentes feitos em superfícies finas, como se fossem etiquetas, e produzidos por processos parecidos com impressão. A ideia é diminuir o uso de materiais raros e caminhar para dispositivos tão discretos que cabem numa lâmina do tamanho de um cartão de banco.

Etiquetas inteligentes que quase somem no ambiente

Essas “etiquetas eletrônicas” podem atuar como sensores em diferentes cenários. Dentro de um prédio, por exemplo, elas monitoram umidade e temperatura de salas, ajudando a ajustar automaticamente a ventilação ou o ar-condicionado. Em embalagens de alimentos, podem atualizar dados sobre o estado do produto em tempo quase real.

Na área da saúde, protótipos de sensores impressos já são pensados para tarefas como rastrear a localização de equipamentos hospitalares, registrar deslocamentos de equipes e acompanhar o estado de pacientes. Em situações críticas, um sensor colado na roupa ou na cama poderia enviar um alerta imediato se detectar uma queda ou uma mudança brusca de temperatura corporal.

Tudo isso parte da mesma lógica: aproveitar o que já existe — a luz do ambiente, as superfícies disponíveis, a infraestrutura atual — para distribuir inteligência e conectividade de forma mais discreta e menos dependente de grandes intervenções físicas.

Um futuro iluminado, mas com pés no chão

Ao olhar para lâmpadas como potenciais pontos de acesso à rede e fontes de energia para dispositivos minúsculos, os pesquisadores de Oulu convidam a repensar o que entendemos como “infraestrutura”. A mesma luz que hoje só acende o corredor pode, num cenário próximo, transportar dados e alimentar sensores quase invisíveis.

Essa visão não elimina a necessidade de outras tecnologias, nem resolve todos os problemas de conectividade e sustentabilidade de uma vez. Ela aponta, porém, para um caminho de uso mais esperto do que já está aí: menos cabos novos, menos baterias descartadas, mais funções concentradas em elementos cotidianos. A questão que fica é como equilibrar essas possibilidades com as limitações físicas e práticas, para que o futuro “iluminado” da internet das coisas seja não só tecnicamente engenhoso, mas também sensato e bem pensado.


Referências:

The future LED light both illuminates and communicates - https://www.oulu.fi/en/news/future-led-light-both-illuminates-and-communicates

SUPERIOT-Truly Sustainable Printed Electronics-based IoT Combining Optical and Radio Wireless Technologies - https://superiot.eu/

Python uma linguagem para cientista

Python


Há quem imagine que programar exige um talento inato, uma espécie de vocação misteriosa, como de matemática e reservada a poucas pessoas. Esse mito persiste na maioria, embora a realidade seja mais generosa, programar é uma habilidade ensinável, incremental, e profundamente útil para a vida prática. Entre as linguagens disponíveis, Python se destaca pela clareza, pela comunidade vibrante e pela vasta coleção de bibliotecas que resolvem problemas reais. Este texto propõe um passeio reflexivo e didático sobre o que é Python, por que ele é considerado simples, e como se pode aplicá-lo em tarefas do dia a dia.

Python foi desenhado com uma preocupação central, legibilidade. O código se parece com uma sequência de instruções em língua natural, com vírgulas, nomes descritivos e blocos bem demarcados por indentação. Isso convida o iniciante em programação a entender o que está acontecendo, sem ruídos visuais. Outra vantagem está na filosofia da linguagem, há um modo óbvio de fazer as coisas, o que reduz o dilema de escolhas entre dezenas de sintaxes diferentes. Sendo uma vantagem grande é a linguagem ser interpretada, o que permite experimentar ideias em pequenos passos, corrigir erros com rapidez e aprender por tentativa, erro e observação, um ciclo muito natural para quem está começando.

Aprender é mais confortável quando se encontra acolhimento, Python oferece isso de várias formas. Existem ambientes como o Jupyter Notebook, um programa de computador que sever como um caderno de notas, muito poderoso, permitindo escrever trechos de código, executar, ver o resultado, e registrar comentários. Existem muitas comunidades em português, guias introdutórios, fóruns e cursos gratuitos. A instalação é simples, basta baixar um pacote oficial e, quando surgir a curiosidade por bibliotecas adicionais, um gerenciador de pacotes, chamado PIP, resolve a maior parte das necessidades com um único comando. Essa combinação de ferramentas e pessoas forma um ecossistema onde dúvidas encontram respostas, e onde exemplos prontos aceleram a prática.

Uma das coisas mais interessante que programar em Python faz, é educar no pensamento computacional, que nada mais é que aprender a decompor problemas em etapas claras, identificar padrões, criar regras e testar hipóteses. Esse tipo de pensamento serve para além do computador, auxilia na organização de tarefas, na tomada de decisões e na análise de dados pessoais. Ao encarar uma lista de contas, um conjunto de mensagens ou um histórico de gastos, a pessoa passa a perguntar, como posso estruturar essa informação, que padrões existem aqui, que perguntas posso responder. Python vira um caderno de laboratório, onde experiências são registradas e reproduzidas.

Considere uma tarefa comum, renomear dezenas de arquivos de fotos para um padrão de data, ou separar documentos por tipo. Manualmente, isso consome tempo e atenção e com Python, um pequeno script percorre uma pasta, identifica as extensões, extrai a data e renomeia cada arquivo de maneira consistente. O ganho não é somente a economia de minutos, é a criação de um procedimento confiável, repetível, que reduz erros. Essa ideia se estende a outros cenários, converter planilhas em formatos diferentes, extrair uma lista de contatos de um arquivo de texto, dividir um conjunto grande de PDFs por capítulos, tudo se torna viável com poucas linhas e muita clareza.

A vida digital produz dados em excesso, extratos bancários em CSV, relatórios em PDF, planilhas com colunas confusas e Python oferece bibliotecas como para ler, limpar e analisar essas informações. Imagine o controle do orçamento doméstico, é possível ler automaticamente cada extrato, categorizar despesas por supermercado, transporte, moradia, calcular médias, somas e variações, e gerar um resumo mensal. Em vez de contar com planilhas feitas às pressas, o processo se torna uma rotina reprodutível, onde o código documenta o método. O resultado, além de números, é compreensão, uma visão detalhada dos hábitos de consumo que orienta decisões mais conscientes.

Muitas perguntas se resolvem com estatística básica. Quantas horas de sono por semana, qual o horário de pico de mensagens no celular, qual a frequência do uso do aplicativo de transporte. Python calcula médias, medianas, contagens e desvios com facilidade, e ainda produz gráficos simples que comunicam padrões. Ao visualizar o histórico de passos em um gráfico de linhas, ou a distribuição de gastos em um gráfico de barras, a mente percebe tendências que passariam despercebidas em uma tabela. Essa alfabetização visual, possibilitada pelas bibliotecas de visualização, traduz números em histórias compreensíveis.

Muitos desejam iniciar um hábito e manter constância, Python pode funcionar como um assistente de registro. Um arquivo de texto com datas e atividades, lido por um script, vira um painel semanal, mostrando dias em que o hábito foi cumprido, lacunas e progressos. Isso vale para leitura, prática de exercícios, estudo de línguas, meditação. A programação permite transformar anotações simples em indicadores úteis. Em termos educacionais, o benefício é duplo, a pessoa aprende a programar enquanto acompanha a própria evolução em qualquer objetivo que valorize.

Sites públicos divulgam informações de clima, transporte, notícias e preços e Python consegue consultar essas fontes com requisições HTTP, respeitando termos de uso, limites e políticas de privacidade. Com isso, torna-se possível, por exemplo, montar um alerta para a previsão de chuva no bairro, ou comparar automaticamente os preços de um produto em três lojas, evitando compras impulsivas. Em tempos de dados abundantes, aprender a coletar somente o necessário, com consentimento e responsabilidade, é parte da formação científica. O código documenta a origem da informação, o horário da coleta e o método aplicado, o que fortalece a transparência.

Grande parte do que fazemos envolve texto, mensagens, e mails, anotações e Python oferece ferramentas de processamento de linguagem natural que vão do simples ao sofisticado. Sem complicar, é possível limpar acentos, contar palavras, extrair datas e valores, e organizar tudo em uma planilha. Um caso comum é o acompanhamento de confirmações de compra recebidas por e mail, o código lê a pasta apropriada, extrai o valor, a loja e a data, e gera um resumo mensal. Esse processo não é espionagem, é automação do que já pertence à própria pessoa, com consentimento explícito, e com foco em organização e controle.

Embora aplicativos de agenda resolvam muita coisa, Python permite criar lembretes sob medida. Imagine uma lista de tarefas que depende de eventos externos, como pagar uma conta sempre que o saldo cair abaixo de um valor, ou revisar um documento dois dias após recebê lo. Um script simples verifica condições, lê datas e envia notificações por meio de mensagens ou e mails. O personalizado faz diferença, pois cada pessoa organiza a vida de um jeito, e a programação permite adaptar a lógica para cada caso. O resultado é menos esquecimento e mais regularidade, com baixo esforço manual.

Mesmo para quem não pretende trabalhar como desenvolvedor, Python amplia horizontes profissionais. Em áreas como marketing, jornalismo, saúde e administração, a capacidade de automatizar tarefas e analisar dados aprimora a produtividade. Um jornalista pode cruzar bases públicas e encontrar histórias que os olhos não percebem em planilhas extensas, ou um profissional de saúde pode organizar registros de atendimentos e observar padrões de demanda, ou até mesmo um administrador pode simular cenários de custos e receitas com clareza. Em todos os casos, Python funciona como um instrumento, assim como uma planilha ou um editor de texto, com a vantagem da repetibilidade e da precisão.

Aprender Python é muito simples, o progresso se sustenta com pequenos estudos, vinte ou trinta minutos por dia, resolvendo problemas reais e registrando o que deu certo. O iniciante pode começar com operações básicas, somar, subtrair, manipular textos, depois listas e dicionários, mais adiante leitura e escrita de arquivos. Para aprender com eficiência está na prática, na curiosidade em transformar uma tarefa chata em um pequeno programa. Quando surge uma dúvida, a comunidade tem respostas, e o próprio erro vira material de estudo. A linguagem incentiva esse caminho, pois fornece feedback rápido e mensagens de erro compreensíveis.

Como em qualquer ofício, hábitos saudáveis evitam dores futuras. Em Python, vale dar nomes claros a variáveis e funções, escrever comentários curtos onde o raciocínio pode confundir, dividir o programa em partes pequenas e testáveis. É interessante aprender a lidar com erros de forma simples, informando o que aconteceu e oferecendo sugestões de correção. Em projetos pessoais, manter os arquivos organizados e versionados, com histórico de alterações, facilita retomar trabalhos antigos. Esses cuidados não exigem sofisticação, apenas atenção, e a recompensa é grande quando os projetos crescem ou quando outra pessoa precisa entender o que foi feito.

Para tornar tudo mais palpável, convém visualizar algumas aplicações simples. Ao planejar o cardápio da semana, um pequeno programa cruza receitas com o estoque da despensa, calcula quantidades e produz a lista de compras, evitando desperdício. Ao acompanhar viagens diárias, outro script lê registros de ônibus ou transporte por aplicativo, calcula tempos médios e sugere o melhor horário de saída para reduzir atrasos. No controle de gastos, como já mencionado, um conjunto de funções importa extratos, classifica despesas e mostra um resumo amigável, com categorias e tendências. Em casa, a organização de fotos e documentos fica mais fácil com renomeações consistentes, que preservam a data e o assunto, já nos estudos, um programa faz revisões espaçadas, apresentando questões em intervalos crescentes, de acordo com a memória de cada pessoa. Todas essas ideias cabem em poucas dezenas de linhas e entregam valor direto.

O poder de Python cresce com as bibliotecas e existem módulos para lidar com datas, tempo e fusos horários, o que evita erros ao comparar eventos. Muitas ferramentas para lidar com números e matrizes, úteis na análise de dados e no processamento de imagens. Para quem trabalha com planilhas, existem pacotes que leem e escrevem arquivos do Excel com precisão. Para quem precisa se comunicar com serviços externos, há clientes para APIs populares, o que permite integrar calendários, listas de tarefas e serviços de armazenamento. A sensação é a de construir com peças, como um jogo de montar, onde as conexões são claras e a montagem é guiada pela necessidade.

Escrever sobre o que se fez consolida a aprendizagem e ao terminar um pequeno projeto, vale registrar o objetivo, os dados usados, o método, os resultados e as limitações. O próprio arquivo de código pode conter essa narrativa, em comentários e anotações. Essa prática ajuda no futuro, quando surgir a pergunta, por que escolhi esse caminho, como reproduzo esse resultado, o que posso melhorar. Para a pessoa leiga, o hábito de documentar reduz a ansiedade, pois coloca ordem na experiência e cria um histórico de evolução. Python favorece isso porque muitas ferramentas, como os notebooks, misturam texto, código e resultado no mesmo lugar.

Ao executar um programa, eventualmente algo não funciona, um arquivo não é encontrado, uma conversão falha, uma conta sair diferente do esperado. Longe de intimidar, esses erros oferecem pistas valiosas e as mensagens explicam o que ocorreu e apontam a linha onde o problema surgiu. O iniciante aprende a ler essas pistas, a procurar causas prováveis e a testar hipóteses e com o tempo, surge a confiança para lidar com o imprevisto, o que transborda para outras áreas da vida. Python não pune o erro, ele informa e convida à correção, o que cria um ambiente de aprendizado seguro e produtivo.

Outra barreira imaginária está no equipamento e para aprender Python, um computador modesto atende bem, desde que suporte um editor de texto e a execução de programas simples. Não há necessidade de placas de vídeo caras ou servidores específicos. Isso democratiza o acesso e amplia as oportunidades. Para a maioria das aplicações cotidianas, o que conta é a clareza do raciocínio e a organização dos dados. Essa realidade encoraja estudantes, profissionais em transição e curiosos de todas as idades a experimentar, sem medo de investimento alto.

À medida que a confiança aumenta, surgem interesses novos. Algumas pessoas desejarão explorar visualizações interativas e painéis, outras preferirão análise de dados mais robusta, outras ainda se encantarão por automações de e mail, agendas e mensagens. Python acompanha esses passos com naturalidade. Existem caminhos para ciência de dados, com técnicas de aprendizado de máquina, há rotas para desenvolvimento web, com frameworks que constroem sites e serviços, há trilhas para computação científica, com simulações e modelos. O importante é reconhecer que a base é a mesma, variáveis, estruturas, funções e bibliotecas, e que o aprofundamento pode ser gradual, guiado por problemas reais.

Ao final desta reflexão, fica uma ideia central, Python é menos sobre tecnologia e mais sobre método. Ele ensina a observar, formular perguntas, estruturar dados e testar respostas. Ao aplicar a linguagem no cotidiano, a pessoa desenvolve autonomia, ganha tempo, organiza a informação e melhora a qualidade das decisões. O caminho não requer genialidade, requer somente paciência, curiosidade e pequenos passos consistentes. Para começar, vale escolher um problema concreto, algo que incomoda ou toma tempo, e perguntar, como transformo isso em uma sequência clara de instruções. Escrever, executar, corrigir e repetir, essa é a rotina. Em pouco tempo, o que era nebuloso se torna claro, e a linguagem passa a ser uma ferramenta confiável, uma extensão do pensamento. Python, com sua simplicidade e potência, está ao alcance de qualquer pessoa disposta a experimentar, e seu impacto se revela no lugar mais importante, na vida real, onde as pequenas melhorias somadas produzem grandes resultados.