CTG - EEP
INTRODUÇÃO À ENGENHARIA
Prof. Hélio Magalhães de Oliveira TKS prof Gilson Silva Jr, coordenador Eletrônica
17/07/2013
1
Assunto: ENGENHARIA engin « machine de guerre » O primeiro estabelecimento dedicado ao ensino de Engenharia (engeigneur) foi a
Ecole Nationale de Ponts et Chaussées. Paris, arrêt du Roi du 14 février 1747
Brasil •Escola •Escola •Escola •Escola
Politécnica do RJ, de Minas de Ouro Preto, Politécnica da USP, de Engenharia de Pernambuco,
1875 1876 1894 1895
Lei estadual n.84 de 3/07/1895
2
Dica: cada vez que aparecer um nome próprio, tenha curiosidade; Leia um pouco mais sobre o cientista/personagem. (link) – estágio ou contrato... Ciência se constrói com pessoas! Aristóteles, Arquimedes, Ampère, Gauss, Descartes, Fermat, Newton, Galileu, Maxwell, Tesla, ... E atualmente? INVARIAVELMENTE, procure: • Quem é o interlocutor (e.g. palestrante, professor)? • Qual a instituição e área de atuação? • Informações de redes e CV • Como é o curso equivalente em outras IES?
http://www2.ee.ufpe.br/codec/deOliveira.html
3
SEM ENGENHEIRO Que falta faz um Engenheiro...
http://www.greatachievements.org/
4
COM ENGENHEIRO Millau Viaduc 2005 20.000 veículos/dia
5
EVOLUÇÃO (um ponto de vista...) fixando-se em Eletrônica Civil Mecânica Elétrica
Eletrônica - Telecomunicação >1900 Computação - Telemática >1950 Automatas – Sistemas inteligentes >2000. Desafio maior nos cursos de Engenharia: Motivação. 6
O desenvolvimento da tecnologia da informação no período pós Segunda Guerra Mundial através de combinação de
(micro, nano...)eletrônica, computadores e telecomunicações.
As
atividades
e
ocupações
de
engenheiros
eletrônicos/
computação/mecatrônica/automação-robótica são extremamente diversificadas... TODAS COM MESMA BASE. 7
Quando pesquisamos um problema … • • • • • •
Observamos Medimos Descrevemos Comparamos Relacionamos Predizemos
… comportamento & resposta …usando números … usando números … usando números … usando números … usando números
When you cannot measure, your knowledge is of a meager and unsatisfactory kind. Kelvin, 1883 COMPUTAR! Mas, lembremos R. Hamming: The purpose of computing is insight, not numbers. 8
Tecnofobia Resistência e desconfiança ao novo apego ao “testado e aprovado” O fogo 1M a.c. Algarismos arábicos 1202 L. Fibonacci Benefícios da autopsia e dissecação 1564 A. Versalius Trens e automóveis 1800/1885 • Teoria da evolução/seleção natural 1859 C. Darwin Luz elétrica 1881 T. Edison Aeroplano (cavalo do cão) 1906 S. Dumont Energia nuclear 1938 Otto Hahn • Transplante de órgãos 1954,1967,1990 J. Murray • Inseminação artificial 1978 R. Edwards • Manipulação genética (transgênicos, clonagem...) 1981,1997 Controle por satélite/GPS 1980 Autômatos: na direção de andróides 2000 Honda 9
INTERNET: url "Estamos vivendo em tempos exponenciais." “entrada” de milhões de novos cérebros contribuintes para “AVANÇAR A CIÊNCIA”.
Proporção sem precedentes na história da humanidade: The digital revolution is far more significant than the invention of writing or even of printing. D. Engelbart
Capacidade de avanços incrementada exponencialmente 10
Principais tendências da nova era: População
A tendência social mais óbvia e bem conhecida é a curva de população.
curva J => explosão populacional
11
• Projeções estimam 100 bilhões de objetos identificáveis conectados à Internet até 2020. Segurança
Cibernética:
ameaças,
ataques,
e
danos
A visualização de massas de dados : • Computação móvel em nuvem atender à Engenharia • Censura e Controle na Internet (CUIDADO!) • Técnicas 3D de Imagem e Aplicações Multimédia 12
Perdão, Aaron Swartz TAMBÉM SOU PRÓ INTERNET LIVRE!
Ilustrador: Indio San
http://www.guardian.co.uk/commentisfree/2013/jan/12/aaron-swartz-heroism-suicide1 http://revistaforum.com.br/blog/2013/01/aaron-swartz-guerrilheiro-da-internet-livre/
http://revistaepoca.globo.com/Sociedade/eliane-brum/noticia/2013/01/perdao-aaron-swartz.html 13
Minha opinião favorável à: • Wikipedia http://en.wikipedia.org/wiki/Main_Page • creative commons http://creativecommons.org/ • open library http://openlibrary.org/ • Tradutores on line http://translate.google.com.br/ etc. • TTS http://www2.research.att.com/~ttsweb/tts/demo.php • TED talks http://www.ted.com/ • Veduca- http://veduca.com.br/ aulas acesso livre do MIT, Harvard, Yale, ...
Você não lê jornais? Acredita em tudo que dizem? Leia. Dê um desconto e use o que julga “aproveitável”... 14
Saúde e Riqueza O rápido crescimento e evolução da população tem sido acompanhado por uma melhoria constante, geralmente em condições econômicas e de saúde, com melhoria acelerada nos últimos 100 anos. • (Hans Roseling)
gapminder.org VIDE TED
• (Peter Diamandis): Abundância é nosso futuro TED
15
A tendência: dobrar a capacidade nos computadores
Natureza da evolução rápida: Lei de Moore. Ela tem se mantido fiel desde a década de 1950. previsões de Kurzweil. Computadores quânticos: Nível atômico para resolver problemas atualmente insolúveis. 16
A tendência de ritmo rápido em Mudança Cultural
Alvin Toffler observa (1970) que a mudança cultural na era da informação estava ocorrendo mais
rapidamente do que em épocas anteriores.
Mudança rápida suficiente produz choque cultural, => Lei de Toffler. 17
Nasce a Eletrônica!
Lee de Forest, 1906 1926 trilha sonora em filmes
Triodo (pai da eletrônica)
18
Eniac
1946: ENIAC
140 kW consumo 100 kHz relógio 5.000 adições por segundo 500 multiplicações por segundo
18.000 Válvulas 70.000 resistores 10.000 capacitores 6.000 chaves 30 m 3 m 1 m
MTBF # 1h
19
ENIAC & MARK 1
20
Conheci!
Transistor Bardeen, Schockley, Brattain
Invenção 1947 / Patente 1948 Produção comercial 1954 Prêmio Nobel em 1956 21
Armazenagem 5 Mbytes 50 discos 60 cm
1951 Disco duro IBM
195* Memórias toroidais 22
Eletrônica Digital Comunicação Digital
Claude Elwood Shannon, 1948 - Teoria da Informação
23
Circuitos Integrados
1958 : Primeiro CI (Texas / Kilby) Fim 1958 / 5 componentes / Nobel
1959 : Transistor planar 1960 : primeiro verdadeiro circuito integrado por Noyce 1961 : Fabricação em escala (10 +caros que discretos) 24
processador
– 1970 : DRAM 1Kbit (1103 d’INTEL)
– 1971 : Processador 4004 INTEL : 15/11/1971
(2250 Transistores 108 kHz, 4 bits) 1969 Ted Hoff 25
Evolução dos Processadores Pentium III EON
PCB 4004 100 kHz 3,0 GHz PentiumIV : 42.106 TMOS (0,18m)
26
Evolução : PLD/FPGA
Field Programmable Gate Array
Dispositivos Lógicos Programáveis
1983 : DLP PAL22V10 27
Evolução da Programação Seymour Rubinstein 1979 1950 : Invenção do assembler 1951 : Invenção do primeiro compilador 1957 : criação da 1a linguagem universal, FORTRAN John Backus 1958 : LISP (LISt Processing) 1960 : publicação do COBOL fazendo sumir o ALGOL. 1964 : BASIC (Beginner's All-purpose Symbolic Instruction Code) 1964 : IBM cria a PL/I (Programming Language I). 1964 : criação do código ASCII (padronizado em 1966). 1968 : PASCAL por Niklaus Wirth. 1970 : Ken Thompson cria B (em referência a BCPL). 1971 : Dennis Ritchie faz evoluir B para C (compilado) 1972 : primeira linguagem orientada a objeto, SmallTalk 1973 : UNIX em C 1979 : ADA (Jean Ichbiah) escolhida pelo Pentagono 1983 : C++ de Bjarn Stroustrup 1995 : JAVA
28
www – world wide web 1990’s
Tim Berners-Lee
http – hypertex transfer protocol.
Robert Cailliau
html – hypertext markup language Conseil Européen pour la Recherche Nucleaire (CERN)
29
Memórias
5 Mbytes 50 discos 60 cm
30
Alec H. Reeves, 1937 PCM conversores AD / DA 31
COMPARAÇÃO TV OLD
TV
J. Baird
Estúdio Monrouge 32
COMPARAÇÃO mp3 3 GB
Gravador 196*
Usei muito!
iPod 33
COMPARAÇÃO Disco duro 800 kB IBM/3 ~ IBM 1130
Pen driver 16 GB
Philip Estridge, Conheci!
1987 Hard drive 34
Em 1979, Philips e Sony formaram uma força tarefa de engenheiros para projetar um novo disco digital para áudio. Kees Immink e Toshitada Doi
Kornelis ("Kees") Antonie Schouhamer Immink
35
Armazenamento Holográfico...
Capacidade:
Capacidade:
Capacidade:
Capacidade:
700 MB
4,7 GB
30-50 GB
1-4 TB
4.10^8
4.10^9
4.10^10
4.10^12
36
Dennis Gabor 1946 Holografia, Informação (logon)
• armazenar informações de alta densidade dentro de cristais ou de um fotopolímero.
• mais de 1 TB em um meio de armazenamento do tamanho de um cubo de cristal de açúcar.
37
COMPARAÇÃO Quick take Mac
Celular
Usei!
38
COMPARAÇÃO Conexão fios
Fibras ópticas
39
C.K. Kao & G.A. Hockman, 1966 Fibras ópticas (Prêmio Nobel 2009) (Standard Telecomm. Laboratories, UK)
40
Stephen Wosniak, 1977 Steven Jobs, 1977
41
Wordstar: Primeiro editor de texto Seymour Rubinstein 1979
Usei!! 42
EVOLUÇÃO:
Notebook thinpad 43
COMPARAÇÃO
Edward Roberts Jack Kilby 1972 (usei!)
Palm top 44
Novas tecnologias
Carte à puce (smart cards)
GPS
Vigilância GPS
Códigos de barras 45
O FUTURO PRÓXIMO IMPLANTES retina
coclear
46
DE VOLTA AO FUTURO • Pode uma inteligência criar inteligente que ela mesmo?
outra
mais
• Coisas simples devem ser simples; as complexas devem ser possíveis. Alan Kay (1968, icons, desktop)
47
Tarefas: mas é só... • • • • • • • • •
Jogar Xadrez, damas etc. Reconhecimento de falante Síntese de voz Escrever poesias Compor músicas Tradutores de línguas Reconhecimento de pessoas Subir escadas Descer escadas: Bravo Asimo!
Deep_Thought_I_Board
48
Teste de Turing Musical 1997 Steve Larson (Universidade de Oregon)
• Audiência – 3 trechos de música • Johann Bach e computador Identificada a peça EMI (Experiments in music Intelligence) 49
Gene music. M. Munakata
Codon Table Sinfonia para bacilo & cordas... Cromossoma X Gene BRACA1-2 ...
IAMUS –lançamento CD 2012 Hello world – peça sinfônica (atenção, preconceituosos!) 50
Evolução da máquinas • • • • • •
1946 Jogando Xadrez C. Shannon 1921 Termo Robot por Karel Čapek Alan Turing 1950 Computing Machinery and Intelligence 1968 A. Clake computadores: ver, falar e ouvir 1972 Primeira calculadora de 4 operações 1976 OCR Kurzweil – Deep ×Kasparov 1990 – Deep blue 10 TIPS 1997
• • • •
1995 1997 2011 2011
Reconhecimento de ~50.000 palavras Reconhecimento facial e de digitais Computador × humano (Watson Ken Jennings) Mais de 50 Asimo 51
CRONOLOGIA
1946 ENIAC 1948 IBM SSEC 1949 BINAC, EDSAC 1953 Univac, IBM 701 1955 IBM 704
1958 1959 1960 1964 1965 1966
Univac II IBM 7090 DEC PDP-1 CDC 6600 IBM 1130 DEC PDP-8, IBM 360
1968 1975 1977 1982 1984 1993 1998
DEC PDP-10 ALTAIR 8800 CRAY I, APPLE I IBM AT 286 APPLE MAC Pentium Pentium II ...
52 52
• Homem: A maior parte da complexidade é dedicada em garantir o processo vital, não nas habilidades de manipulação de informação.
• A máquina é programável: só faz o que o homem manda. Os que vêem os computadores como “máquinas de calcular científicas” estão tecnologicamente nos anos 40. WATSON: computador da IBM (vence humanos no jogo: Jeopardy, sem auxílio externo). UMA PROEZA! 53
Conformidade de Atuação: robôs com toque suave
Quando os robôs interagem com os seres humanos, a segurança é uma preocupação central.
toque suave é a chave para um futuro onde os seres humanos e robôs possam colaborar estreitamente.
54
Veículos auto-conduzidos: veículos autônomos em breve, (Toyota Prius) • legalmente conduzido em vias públicas – California • produzidos em massa os carros estão cada vez mais robótico. devemos começar a "mapa, e talvez até mesmo instrumento, o nosso meio ambiente" para ajudar carros autônomos e robôs navegar.
Carro de auto-condução autônoma Google 55
Robôs de fábrica: o futuro da indústria Fabricante de eletrônicos Foxconn (Taiwan, ~2013) => adicionar 1 milhão de robôs para suas linhas de montagem nos próximos três anos.
Um milhão de robôs é um monte de robôs, mais que o dobro da atual população de robôs industriais
56
Cyborgs: linha difusa entre “humanos e máquinas” Ciborgues e híbridos homem-máquina próteses robóticas, exoesqueletos e interfaces cérebro-máquina parece ser a construção estão literalmente suportar para fora do laboratório. http://www.youtube.com/watch?feature=fvwp&v=cy7xGwYdRk0&NR=1 http://www.youtube.com/watch?v=kThr6CMLrvg
DARPA patrocina implante cerebral que permite que os pacientes para controlar um braço robótico com antecedência com os seus pensamentos sozinho. http://www2.ee.ufpe.br/codec/alem_do_humano.flv 57
Asimo no Salão do Automóvel 2008
Lisboa, São Paulo
ASIMO (アシモ, ashimo) robô humanóide da Honda, criado 2000. •130 centímetros & 54 quilogramas
http://www.youtube.com/watch?v=GuYY7Rvg1pY&feature=related http://www.youtube.com/watch?v=4MTmN0mhWvw 58
Asimo Regendo Orquestra sinfônica de Chicago 2008
http://www.youtube.com/watch?v=qRUyVCfFh1U "Advanced Step in Innovative MObility". 59
• Quanto mais olhamos para o passado,
mais adiante podemos ver.
Sir Winston Churchill. • Quando um cientista estabelece que algo é
possível, ele está quase sempre correto. Quando ele clama que algo é impossível, ele está muito provavelmente errado.
• O único modo de descobrir os limites do possível
é aventurar-se além do impossível.
Sir Arthur Clarke
60
Conclusões O futuro ? Acordem!: Século XXI começou... Vídeos recomendados: see url (felizmente) Ainda resta tudo por fazer em áreas:
Os desafios são imensos: uma luta que vale a pena ser lutada... À vós jovens: o Verbo e a Ação! Ides determinados, semeiem pelos vossos caminhos, orgulhosos, porém sem alarde... Afinal, se o futuro se constrói, os Engenheiros estão entre os que mais constroem...
Boa caminhada em vossa porvindoura e bela profissão...
OBG !
Contato
[email protected]
Não hesite! 61
Revelar “segredos de confissão” é proibido. Mas... Utopia: Professores disputando o renhido privilégio de ministrar aulas de introdução à Engenharia aos “calouros”, ávidos de aprender novidades. Será que eu já tenho cacife de representar o Departamento? Como vou contribuir em motivar e estimular esta riqueza da universidade? Sinto-me honrado. Realidade: Perder tempo com zé roelas que nada sabem, isso não me dá $, nem prestígio, nem conta pontos no curriculum. Deixa para um desocupado (ou um “idealista “) fazê-lo!
62
