Progressos da Equipa Moçambicana de Robótica

Team Mozambique

A equipa de Moçambique de Robótica, composta por alunos da Estrela Vermelha e do Instituto Industrial de Maputo, uma iniciativa do PCCMA do Ministério da Ciência e Tecnologia, Ensino Superior e Técnico Profissional, financiado pelo Banco Mundial e First Global, apoiado pela OSUWELA e Equiforma.

O Belo e o Monstro

Como modelar uma nuvem? Qual o comprimento da linha de costa? Existe uma dimensão fraccionária? A resposta a tudo isto foi dada por Benoit Mandelbrot. Ele era um matemático prodigioso que deu uma nova vida à Geometria tendo criado a Geometria Fractal e aplicando-a a muitas outras áreas do saber. Morreu em 2010 em Massachusetts com 85 anos. É uma das figuras mais importantes da Matemática dos últimos anos.

A Matemática Aplicada concentrou-se durante mais de um século sobre os fenómenos que foram sendo modelados de forma, digamos, “suave”. 

Acontece que a realidade não é assim! Quanto mais se amplia um objecto mais complexidade encontramos. Mandelbrot inspirado por esta complexidade inventou o termo "fractal" para se referir a uma nova classe de formas matemáticas cujos contornos poderiam imitar as irregularidades encontradas na natureza.

O que é um Fractal?

Para não vos atirar um verdadeiro monstro matemático, embora belo, aos vossos olhos vamos partir de um conceito mais simples: Fractal é uma figura geométrica não-euclidiana com características de auto-semelhança e recursividade. Esta é mesmo uma aproximação à definição de Fractal! 

Uma figura geométrica não-euclidiana é aquela que não pertence à classe das figuras desenvolvidas pelo Matemático Euclides de Alexandria. Estas figuras existem de acordo com as dimensões espaciais e são caracterizadas por número natural. Um paralelepípedo apresenta três dimensões espaciais; comprimento, altura e largura. Um rectângulo apresenta duas dimensões espaciais, comprimento e largura. Uma recta apresenta apenas uma dimensão espacial – comprimento e o ponto não apresenta dimensão espacial mensurável ou, mais monstruosamente, podemos afirmar que a dimensão topológica do ponto é nula.

Ao afirmarmos que um fractal é uma figura geométrica não-euclidiana, estamos a dizer que ele tem uma dimensão entre a esses números naturais (1, 2  ou 3) por outras palavras – uma dimensão fraccionária. 

Um dia um jovem fez a seguinte pergunta a Mandelbrot: quanto mede a costa da Grã-Bretanha? 

Depende de como se olha! Num mapa, numa determinada escala, medimos um valor mas ampliando uma e outra vez e cada vez mais, iremos ter cada vez mais detalhes e este valor parece nunca mais parar de crescer… Ao que Mandelbrot respondeu "O comprimento da linha de costa, de certo modo, é infinito."

No livro, “A Geometria Fractal da Natureza”, publicado em 1982, Mandelbrot aponta a existência de objectos matemáticos que, segundo ele, outros matemáticos ignoraram ou classificaram como "monstruosidades". Usando a geometria fractal, argumentou ele, os contornos complexos de nuvens e da orla costeira, antes considerados imensuráveis, tinham agora abordagem quantitativa e rigorosa.

Ao longo de quase sete décadas trabalhou com muitos outros cientistas e fez contribuições importantes nas áreas da Geologia, Medicina, Cosmologia e Engenharia, usando a Geometria Fractal para explicar como as galáxias se aglomeram e como os preços do trigo variam ao longo do tempo, por exemplo. Foi um dos primeiros a usar a Computação Gráfica para estudar objetos matemáticos, tendo emprestado o seu nome a um desses elementos - o Conjunto de Mandelbrot.

Depois de vários anos passados no Centre National de la Recherche Scientifique, em Paris, Mandelbrot foi contratado pela IBM em 1958 para trabalhar no Centro de Pesquisa Thomas J. Watson em Yorktown Heights.

Com uma prespectiva do seu trabalho pouco convencional – em vez de provar as suas teorias ele preferia fazer ousadas conjecturas e seguir em frente antes que estas tivessem sido verificados e acreditem que este hábito não é muito bem visto em alguns círculos matemáticos.

Mandelbrot construiu uma carreira em contraponto à ideia dominante da especialização. Ele era um Matemático que disse aos Engenheiros como construir barragens, que estudou os mercados financeiros, que analisou o ruído em linhas telefónicas, a ramificação dos brônquios dos pulmões, a forma da orla costeira e das nuvens, a distribuição de frequências das palavras na literatura e de estrelas e galáxias no universo. Onde quer que houvesse um fenómeno com grandes quantidades de dados e grande variabilidade para analisar – uma carta do mercado de acções, uma leitura de um eletrocardiograma, as imagens de um telescópio – ele tinha uma ferramenta matemática para os analisar – a Geometria Fractal. Uma ferramenta para estudar o que ele chamou de irregularidades. 

"A complexidade do mundo é absolutamente sem limites, e o número de ferramentas é muito pequeno," dizia Mandelbrot. "Muitas vezes, o problema consiste em usar uma ferramenta de uma determinada área e aplicá-la noutra”.

Fascinante este olhar não só da Natureza mas também das nossas acções através dos olhos fraccionários de Benoit Maldelbrot.

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A entrevista de Benoit Maldenbrot

http://www.ted.com/talks/benoit_mandelbrot_fractals_the_art_of_roughness?language=pt

O Futuro prepara-se!

No livro a “Terceira Cultura”, John Brockman, afirma que o que realmente está a mudar o mundo é a Ciência e a Tecnologia. E são muitas as descobertas e invenções revolucionárias, que estão hoje aos olhos de todos. Qual será o impacto futuro nas nossas vidas?

Obviamente será necessário reflectir sobre o que está a acontecer no Mundo e isso não está restrito ao, dito, primeiro mundo, rico e tecnológico. Por cá as tecnologias têm ainda um impacto directo e imediato nas nossas vidas, a simples informatização de um serviço bancário, por exemplo, irá destruir centenas de empregos. Mas não quero dizer com isto que não se informatize, pelo contrário! Teremos que, rapidamente, encontrar formas de criar novos empregos que serão sem dúvida de base tecnológica. Este é um desafio à escala global e que coloca a Educação no centro das discussões.

O mundo assiste ao inicio da quarta revolução industrial que resulta da combinação de diferentes tecnologias, da automação ao “big data”, da internet das coisas à cloud passando pelos dispositivos móveis e as redes sem fio, todas conectadas.  Esta conexão permite o desenvolvimento de modelos de produção inteligentes, que reduzem ou, mesmo excluem, a intervenção do homem.

É certo que esta realidade vai chegar a Moçambique e que estes processos de mudança vão exigir uma profunda transformação social e económica. A quarta revolução industrial leva a que o modelo produtivo assente no domínio completo da Informação e do Conhecimento,

O Mundo, em geral, está a levar a sério o impacto da quarta revolução industrial e os analistas avisam da perda de milhões de empregos à escala global. O Conhecimento é a palavra chave para criar capacidade de adaptação.

Para enfrentar tudo isto é preciso voltar à Escola! Será necessário operar uma revolução nos curricula, tendo em conta as futuras formas de industrialização. Os avanços tecnológicos e a robotização de processos são hoje uma realidade em muitas áreas, como por exemplo na Agricultura, onde temos processos de robotização em curso, há vários anos, e com tecnologias de ponta que evoluem constantemente.

Exige-se repensar a Educação, não parcialmente, mas no seu todo e num modelo com numa visão abrangente (visão 360 graus). No novo modelo as Ciências, a Matemática, a Engenharia e a Tecnologia ocupam o lugar central, mas com um carácter experimental e de campo. Será também necessário aprofundar os conhecimentos em Línguas, sem esquecer a Cultura Moçambicana, os conhecimentos de Informática, estimular a criatividade e sobretudo "aprender a aprender". É igualmente importante fomentar a interdisciplinaridade e a transdisciplinaridade curricular, de forma a promover o cruzamento das várias ciências com as áreas tecnológicas.

O conceito de adaptabilidade deverá estar presente nos novos cursos de Ciências e Engenharia ensinando aquilo que é básico e como explorar o Mundo e as oportunidades que nos oferece. Ao mesmo tempo que se sensibiliza os jovens para as vantagens de uma carreira nas áreas tecnológicas, cujos cursos superiores actualmente têm muito pouca procura. 

Os impactos das reformas na Educação só têm objectivamente visibilidade a gerações de distância, é uma unidade de medida muito grande, e é por isso temos que “Aprender a Educar” agora para não hipotecar o futuro.

O Futuro prepara-se!

Tenho solução! Escolhe a melhor, se conseguires!

Temos a ideia quase generalizada que a Matemática é uma Ciência Exacta e que nesse sentido que todos os Problemas têm um algoritmo que os resolve e todas as demonstrações já foram feitas. Melhor dizendo: está tudo feito! Na Matemática nada mais há para fazer! Este é o grande erro, na Matemática tudo está por fazer!

Existem problemas cuja resolução resiste alguns séculos até se encontrar uma demonstração ou uma solução. Sendo comum que se ofereça prémios em dinheiro para a solução de problemas de Matemática. Em 1905, foi instituído por Paul Wolfskehl, médico e matemático de Darmstadt, Alemanha, um prémio de 100.000 marcos alemães para quem resolvesse o Último Teorema de Fermat que só foi resolvido por Andrew Wiles em 1995, tendo o prémio sido entregue 1997 depois de inúmeras verificações e discussões apaixonadas. Mais recentemente uma editora anunciou um prémio de um milhão de dólares para uma demonstração da conjectura de Goldbach. Estamos a falar de problemas complexos e cuja resolução exige um domínio muito grande dos conceitos da Matemática, criatividade e imaginação.
Outro exemplo como a Hipótese de Riemann que envolve uma pergunta sobre números primos, levantada pelo matemático alemão Bernhard Riemann em 1859 e que resiste há mais de 150 anos sem solução ou “P versus NP” é bem mais actual, um problema ligado à ciência da computação e que cuja questão é se existe ou não um problema que é fácil para um computador verificar, mas incrivelmente difícil para ele resolver. E muito mais!

Mas voltemos a coisas mais concretas e que ilustram melhor esta ideia. Vejamos este problema que é colocado aos alunos do Ensino Secundário, quando se trabalha a Resolução de Problemas:
Dois amigos encontram-se na rua.

- Quantos filhos tens?
- Três.
- Que idades têm?
- O produto das idades é igual a 36.
- Ó pá, assim fico na mesma.
- Olha, então digo-te que a soma das idades deles é igual ao número desta porta - Apontando para uma porta.
- Mesmo assim, ainda não chega para eu descobrir.
- Pronto, então digo-te que o mais velho toca piano.
- Está bem, assim já sei!

É um problema que exige alguma destreza mental e cuja solução se encontra por exaustão, ou seja pela enumeração de todas as soluções admissíveis e que no final se escolhe a mais adequada.

Mas existem problemas que não podem ser resolvidos desta forma.
Um dos problemas de matemática cuja solução tem resistido à passagem do tempo é o Problema do Caixeiro-viajante. A sua descrição é muito simples.

Dada uma lista de cidades um vendedor, partindo de uma cidade inicial pretende visitá-las todas uma única vez, e regressar à cidade de partida de forma a que a distância percorrida seja mínima.

 Não se sabe ao certo quando este termo entrou nos círculos matemáticos, mas aponta-se como data provável 1931-32. A importância do problema do problema do caixeiro viajante aliado ao facto de que é um representante de uma classe muito vasta de outros problemas de Combinatórios, caracterizados por uma enorme simplicidade na formulação e uma enorme dificuldade na resolução.

O problema consiste em encontrar uma solução, ou seja uma lista de cidades, com um custo, de entre um conjunto muito grande de soluções e escolher aquela cuja distância seja menor, isto é um óptimo global. Este problema tem de facto uma, ou várias soluções óptimas, uma vez que o espaço de soluções é finito, no entanto o número de elementos deste conjunto é muito grande e cresce exponencial com o número de cidades a percorrer. Se tiver que encontrar a solução para 10 cidades demora, aproximadamente, três segundos; para 15 cidades demora seis meses e para 20 cidades um milhão de anos. Ou seja a solução não pode ser encontrada em tempo útil. A isto chama-se explosão combinatória!

Mas então as empresas de distribuição que operam em Moçambique, por exemplo, não entregam as mercadorias enquanto esperam por uma solução? Entregam!

Usamos para isso as Heurísticas, assim chamados porque a solução obtida pode não ser a óptima. São uma via inevitável para o cálculo de uma boa solução. A importância de encontrar uma heurística para o Problema do Caixeiro Viajante reside no facto de muitos problemas em muitos aspectos da nossa vida poderem ser formulados de igual forma.

Este é um Mundo fantástico da Matemática. A resolução de problemas inspira e faz transpirar muitos cientistas pelo Mundo fora no sentido de dar uma solução a problemas reais e para os quais é necessário muito trabalho, muita investigação, imaginação e perseverança.

Team Mozambique

TEAM MOZAMBIQUE

Numa iniciativa do Ministério da Ciência e Tecnologia, Ensino Superior e Técnico Profissional, e que conta com o apoio do Banco Mundial, os alunos da Escola Secundária Estrela Vermelha e do Instituto Industrial de Maputo vão representar o país nas Olimpíadas de Robótica a ter lugar em Washington em Julho próximo, e organizada pela First Global.

A Robótica é uma forma diferente de aprender Matemática, Ciências e Engenharia. Esta é uma área de grande importância para ultrapassar os problemas que impedem o sucesso dos alunos nas áreas de Matemática e Ciências.

Estes jovens são o exemplo que com gosto, vontade de aprender e persistência tudo se consegue!

Moçambique a caminho de Washington para participar nas
Olimpíadas Internacionais de Robótica de 16 a 18 de Julho de 2017.



In an initiative of the Ministry of Science and Technology, Higher Education and Professional Technician, with the support of the World Bank, the students of Estrela Vermelha Secondary School and the Maputo Industrial Institute will represent the country in the Robotics Olympics taking place in Washington in July, and organized by First Global. Robotics is a different way of learning math, science and engineering. This is an area of great importance to overcome the problems that underlie the lack of success of students in the areas of Mathematics and Science. These young people are the example that with work, will to learn and persistence everything is achieved!

Dar Tempo ao Tempo!

Eu tenho, aproximadamente, 50 anos, 244 dias, 14 horas, 32 minutos e 34 segundos, vivi 18 495 dias, 443 871 horas, 26 632 233 minutos e 1 597 933 954 segundos. Quando nasci a Terra tinha cerca de 3 000 milhões de habitantes e a população tem aumentado cerca de 1 000 milhões a cada 12 anos, são mais ou menos 225 000 novos habitantes por dia. Se quisermos ter imagens mais próximas desse crescimento, se bem que mais dolorosas, todas as pessoas que morreram na 1ª Guerra Mundial são "renovados" em menos de 3 meses e para "repor" todos o que morreram na 2ª Guerra Mundial são necessários nove meses.

Estes números, mostrados assim com esta frieza sobre os mortos das grandes guerras têm a particularidade de nos alertar que o controlo da população nunca será feito por catástrofes desta natureza. Ainda bem!

Mas é outro facto indesmentível que todas estas pessoas consomem energia, água, carne, peixe e vegetais e poluem o ar, a água e os solos a uma velocidade que coloca em perigo a regeneração da própria Terra. Vai existir um dia em não temos tempo para dar ao tempo da Terra!

O tempo é uma questão fundamental! Sendo mesmo uma condição fundamental à nossa existência. Começou por ser contado através das observações de fenómenos naturais, por exemplo, o dia e a noite, as fases da lua, a variação das marés ou do crescimento das colheitas. Sendo esta contagem do tempo influenciada pela própria compreensão da vida. Para um historiador, o tempo como um referencial de suma importância para que o Homem se situe no Universo. Sendo que estes não têm interesse pelo tempo cronológico, contado nos calendários, pois a sua passagem não determina as mudanças e acontecimentos.

O tempo cronológico ou seja as medidas exactas e proporcionais de tempo como nós estabelecemos para o uso diário não é considerado pela Natureza. A Natureza regula-se pelo tempo natural que usa para marcar a duração de cada um dos infinitos eventos que ela comanda, sem nenhum rigor na sua grandeza. Existem exemplos em que o nosso tempo está perfeitamente sincronizado como o tempo natural, como é o caso da duração dos períodos de decaimentos de isótopos radioactivos e de muitos outros átomos, o que permite a datação dos achados arqueológicos.

A natureza estabelece um tempo, que nós atrevidamente medimos, para que um determinado evento aconteça, mas ela é absolutamente liberal para não exigir uma duração exacta. A natureza espera que as condições ideais estejam reunidas para que ela faça a evolução de um sistema por exemplo a produção de clorofila de uma planta. A planta espera que estejam reunidas as condições ideais de humidade, temperatura e de outros índices para que o fenómeno se inicie.

Em contraponto nós vamos aperfeiçoando a nossa medição do tempo e temos agora o relógio atómico mais preciso do mundo, fazendo com que não se adiante nem se atrase um segundo durante 15.000 milhões de anos – ou seja, um período de tempo superior à idade do Universo, 13.800 milhões de anos desde o Big Bang. Os resultados foram publicados em Junho na revista Nature Communications e ficamos a saber que o nível de precisão do relógio triplicou desde o último melhoramento feito em relógios atómicos em 2014. O novo relógio atómico é ainda 50% mais estável, segundo o comunicado do Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia dos Estados Unidos, no Colorado, onde trabalha a equipa responsável pelo trabalho o que poderá levar à substituição dos actuais relógios atómicos, que trabalham usando átomos de césio.

Este relógio é ainda capaz de medir as mudanças ínfimas na duração do tempo a diferentes altitudes, um fenómeno ligado à gravidade previsto pelo famoso físico Albert Einstein há um século. Na teoria da relatividade, Einstein previu estes efeito sobre o movimento pendular e que este seria mais rápido a maiores altitudes indicando uma alteração na força da gravidade.

A medição do tempo com mais precisão tem impactos directos na nossa vida quotidiana, como por exemplos nas tecnologias de posicionamento geográfico, vulgo GPS.

Aperfeiçoar as medições, as contagens, os cálculos, comprovar teorias, especular e conjecturar faz tudo parte da nossa forma de estar no nosso Mundo e no nosso Tempo que é o do Conhecimento. Somos movidos por esta motivação intrínseca de perceber o Tempo Natural que de facto alimenta toda a nossa existência. Temos que dar Tempo ao Tempo!

A diversidade biológica da Gorongosa: Exemplo de seleção natural (Parte II)

Relembro que, segundo Edward Osborne Wilson (n. 1929), biólogo americano, especialista em insetos, e investigador científico externo do Parque Nacional da Gorongosa, em Moçambique, “a Gorongosa (…) é ecologicamente o parque mais diverso do mundo”. 

Como já disse, esta diversidade é o resultado de milhões de anos de evolução. O principal mecanismo de evolução das espécies é a seleção natural. Mas como funciona a seleção natural? 

Não tendo sido o primeiro a tentar explicar a variação dos indivíduos de uma mesma espécie e as diferenças entre espécies extintas e atuais, o naturalista francês Jean-Baptiste Lamarck (1744-1829), autor da obra Philosophie Zoologique (1809), foi um dos que mais influenciou o pensamento de outros naturalistas da sua época e posteriores.

Este naturalista desenvolveu uma teoria conhecida como Transformismo: as alterações no meio ambiente obrigariam as espécies a modificarem-se para se adaptarem ao seu habitat e, ao longo do tempo, essas modificações levariam à transmutação das espécies. Esta teoria pressupõe a Lei do Uso e Desuso: uma determinada característica poderia desenvolver-se ou desaparecer, conforme fosse usada ou não. Esta teoria também é conhecida como Hereditariedade dos Caracteres Adquiridos: durante a sua vida, os indivíduos de uma espécie iriam adquirindo características; essas características adquiridas seriam depois transmitidas à geração seguinte.

O exemplo típico seria o das girafas: inicialmente, todas as girafas teriam o pescoço curto; para se alimentarem das folhas mais altas das árvores, esticariam o pescoço; isso faria com que as suas crias nascessem com o pescoço mais comprido do que o normal; essa caraterística adquirida seria cada vez mais desenvolvida e transmitida de geração em geração; depois de várias gerações, todas as girafas teriam, tal como têm, o pescoço comprido.

Outro naturalista que formulou uma teoria acerca da origem e evolução das espécies foi o britânico Charles Darwin (1809-1882). Este terá sido influenciado pelo trabalho desenvolvido por muitas outras personalidades, tais como: Erasmus Darwin (1731-1802), Robert Malthus (1766-1834), e Charles Lyell (1797-1875).

Um dos eventos mais importantes da sua vida foi a viagem a bordo do Beagle (1831-1836). Durante a volta ao mundo, Darwin teve a oportunidade de observar de perto a flora e fauna de diversos locais. Um dos locais que mais impressionou Darwin foi o arquipélago das Galápagos, no Oceano Pacífico. Neste arquipélago, os animais que mais chamaram a atenção de Darwin foram as diferentes espécies de tentilhões, tartarugas e iguanas.

Ao longo da viagem, Darwin foi construindo os princípios básicos da sua teoria, e chegou à conclusão que o principal mecanismo que determina a origem e evolução das espécies é a seleção natural.

Em 1957, Darwin recebeu uma carta que lhe tinha sido enviada por outro naturalista britânico, Alfred Russell Wallace (1823-1913). Nessa carta, Wallace dizia que as espécies se originam e evoluem por seleção natural. Ou seja, tanto Darwin como Wallace tinham chegado à mesma conclusão, ao mesmo tempo, sem se conhecerem pessoalmente.

Ainda que os dois não concordassem em todos os pormenores da mesma teoria, decidiram fazer uma apresentação conjunta à comunidade científica britânica, em 1958. Na altura, a maioria dos seus colegas não aceitou esta teoria, e os dois acabaram por ser ridicularizados.

No ano seguinte, em 1959, Darwin publicou um dos livros mais influentes da história da humanidade, no qual descreve, de forma sumária, a sua teoria: A Origem das Espécies por meio da Seleção Natural ou a Preservação das Raças Favorecidas na Luta pela Vida. Nas edições posteriores, o título do livro foi diminuindo, e hoje-em-dia chama-se simplesmente A Origem das Espécies. Depois da publicação do livro, Darwin ganhou mais notoriedade e mais adeptos, tendo sido defendido por várias personalidades importantes da sua época, como Thomas Huxley (1825-1895), conhecido como O Buldogue de Darwin.

No seu livro, Darwin enuncia os principais fatores responsáveis pela seleção natural: variação, conseguida através de descendência com modificação; adaptação, relativamente ao meio ambiente; e hereditariedade, responsável pela passagem de características de geração em geração. Nesta teoria, um dos conceitos-chave é a Luta pela Vida: a sobrevivência dos mais aptos, entenda-se mais bem adaptados ao meio ambiente.

Isto implica que haja variedade numa população de organismos; essa variedade é conseguida, porque alguns indivíduos nascem com características diferentes da maioria; e isso acontece simplesmente por acaso, devido àquilo que hoje sabemos serem razões de ordem genética.

Os indivíduos que, por acaso, nascem com características que lhes permitem estar mais bem adaptados ao meio ambiente onde estão inseridos são os indivíduos que sobrevivem durante mais tempo, que estão em melhores condições, e que se reproduzem mais, dando origem a mais descendentes. Por isso, os indivíduos são naturalmente selecionados.

As características destes indivíduos, que aparecem por acaso e que são vantajosas em relação ao meio ambiente, são depois transmitidas de geração em geração, através daquilo que Darwin designava por “fatores”, e que sabemos hoje serem os genes. Quando essas características são substancialmente diferentes das características da população original e estão presentes numa grande quantidade de indivíduos, podemos dizer que nasce uma nova espécie.

Aplicando esta teoria ao exemplo das girafas: inicialmente, todas as girafas teriam o pescoço curto; a determinada altura, por acaso, algumas girafas nasceram com o pescoço mais comprido do que o normal; essas girafas estavam mais bem adaptadas ao meio ambiente, uma vez que se alimentavam das folhas mais altas das árvores; por isso, essas girafas sobreviviam durante mais tempo, em melhores condições, e reproduziam-se mais, dando origem a mais descendestes; assim, essa característica foi sendo transmitida de geração em geração; com o passar do tempo, as girafas de pescoço curto foram desaparecendo, até que se extinguiram, enquanto as girafas de pescoço comprido foram-se multiplicando, dando origem a uma nova espécie.

Na sua maior obra, Darwin não fez referência à origem e evolução do ser humano, dizendo apenas que “será lançada mais luz sobre a origem e história do Homem”. Em 1871, Darwin publicou A Descendência do Homem e Seleção em relação ao Sexo.

Uma das curiosidades é que Darwin conseguiu desenvolver todo o seu raciocínio sem nunca chegar a conhecer as descobertas do monge austríaco Gregor Mendel (1822-1884), responsável pela enunciação das Leis da Hereditariedade, e conhecido como Pai da Genética. Isto aconteceu, porque na altura as suas conclusões não foram suficientemente divulgadas, tendo sido redescobertas e difundidas em 1900, por outros cientistas.

Um dos primeiros cientistas a provar que a teoria do Transformismo não está correta foi o biólogo alemão August Weismann (1834-1914), descobridor da chamada “barreira de Weismann”. Para refutar a Hereditariedade dos Caracteres Adquiridos, fez uma experiência: cortou as caudas a ratos machos e ratos fêmeas; depois de os juntar, estes tiveram crias; essas crias não nasceram sem caudas, mas sim com caudas normais; fez isto ao longo de algumas gerações, e o resultado foi sempre o mesmo. Com este e outros estudos, começou a conciliar a seleção natural com as Leis da Hereditariedade.

A partir de então, vários cientistas que foram unificando a teoria de Darwin com as descobertas de Mendel, dando origem a uma nova corrente sobre a origem e evolução das espécies: o Neodarwinismo, também conhecido como Teoria Sintética da Evolução, ou Síntese Evolutiva Moderna, ou Teoria Moderna da Evolução. O principal representante deste movimento foi o geneticista ucraniano Theodosius Dobzhansky (1900-1975), autor do livro Genética e a Origem das Espécies.

Entretanto, foram surgindo outras teorias sobre a evolução das espécies, das quais se destaca a Teoria dos Equilíbrios Pontuados, proposta pelos paleontólogos norte-americanos Niles Eldredge (n. 1943) e Stephen Jay Gould (1941-2002). Segundo esta teoria, os indivíduos de uma espécie podem não sofrer alterações durante um longo período de tempo, e as mudanças evolutivas podem ocorrer de forma rara e rápida. Ou seja, longos períodos de equilíbrio, sem alterações, podem ser pontuados por raros e rápidos períodos de evolução.

Qualidade, Ensino Superior, Educação, Competências e Investigação

A Unidade de Investigação do ISCTEM convida os interessados a participarem nos eventos que se realizam na próxima semana, tendo como elo de ligação o Prof. Doutor Júlio Pedrosa, mas que além deste contam com sua Excia. a Ministra da Educação e Desenvolvimento Humano, Conceita Sortane, Ivan Collinson, CNECE/MINEDH, Marcos Cherinda, UNESCO e António Batel Anjo, ISCTEM.

25/04/2017 (16:00) Terça-Feira 

Conferência "20 Anos do ISCTEM" - "A Qualidade e a Avaliação do Ensino Superior"

Aberta ao Público

26/04/2017 (08:30 - 16:30) Quarta-Feira 

"Jornadas da Educação do ISCTEM" 

Escola Secundária do ISCTEM

Aberta ao Público

27/04/2017 (17:30) Quinta-Feira 

Workshop/Palestra "Qualidade do Ensino Superior e a Investigação" 

Aberta a todos os Professores e Alunos de Mestrado do ISCTEM

Matérias-Primas Minerais: que futuro?

Os Recursos Minerais têm sido bastante maltratados politicamente, tanto a nível europeu como nacional (Portugal). Recentemente, vêm ocorrendo sinais positivos que indiciam uma maior percepção da importância estratégica do sector. O Governo Português reconhece que a exploração responsável dos recursos geológicos constitui um meio importante de desenvolvimento, que pode contribuir de modo relevante para o desempenho da economia nacional e estabeleceu a Estratégia Nacional para os Recursos Geológicos (ENRG -RM).

A evolução recente dos mercados globais está a forçar a União Europeia a mudar a sua visão dos RAW MATERIALS, estando previsto o lançamento de programas específicos sobre “matérias-primas minerais”, as quais são de enorme importância para a Economia real, atendendo às suas inúmeras aplicações funcionais, em variadas actividades industriais: transporte (auto/aéreo/naval), construção (cimentos/argamassas), cerâmica e vidro, eléctrica (transporte, armazenagem), medicina (por exemplo, odontologia, ortopedia), farmacêutica e dermo-cosmética, papel, tintas e vernizes (revestimentos e pigmentos), etc.

Importa, assim, reunir com brevidade o maior conjunto de valências geológicas, geoquímicas, geofísicas e de engenharia que permitam responder adequadamente aos desafios colocados por todos estes programas, de acordo com uma Agenda realista e efectiva (em termos de resultados).

Os desafios e oportunidades que estão a ser colocados à comunidade científica no âmbito de Pesquisa e exploração de recursos geológicos podem resumir-se por: 1) Exploração sustentável; 2) Reutilização; 3) Remineração; e 4) Reciclagem.

A Exploração sustentável deve ter como pilares fundamentais o Conhecimento, o Planeamento, a Eficiência e o Aproveitamento integral dos Recursos Minerais.

O novo paradigma de Exploração Integral pode resumir-se no fluxo: Exploração Recurso Metálico → Rejeitado → Novo Recurso como Mineral Industrial

Re-explorar (remining) depósitos anteriormente explorados para reutilização ou reciclagem dos seus resíduos tem que ser actividade económica e ambientalmente sustentável. Tal operação terá diferentes graus de impacto no ambiente, dependendo das características específicas da antiga mina e da real eficácia das tecnologias usadas. Um dos aspetos usualmente tidos como nefastos na actividade mineira respeita às poeiras, mas até (algumas d)as poeiras já são actualmente um recurso aproveitável como Mineral Industrial. O mesmo se podendo dizer das águas residuais das actividades mineiras, que vêm sendo, crescentemente, reutilizadas mas de acordo com a nova política de prevenção, minimização, reutilização e reciclagem.

Em Portugal, as nossas armas são a disponibilidade de matéria prima; uma indústria de mineração “sobrevivente”/“renascente”; uma relevante experiência de investigação assim como competências e programas académicos (graduação e pós-graduação) ao longo da cadeia de valor; cooperação técnica excelente e relações políticas com países com potencial muito relevante de recursos minerais (CPLP).

Importa encorajar modelos de organização mais eficazes, um aproveitamento mais racional dos recursos e infraestruturas e uma melhor promoção de sinergias na produção e utilização do conhecimento reforçando a competitividade e contribuindo para uma economia do conhecimento.

Interacções profícuas com os meios empresariais/industriais nacionais ou estrangeiros (demonstráveis via resultados obtidos e planos de acção concertados para o futuro) são bastante promissoras, visando o desenvolvimento de parcerias científico-tecnológicas de interesse mútuo que, simultaneamente, promovam estratégias passíveis de projetar candidaturas ou intervenções no âmbito de redes temáticas europeias existentes.

Fernando Tavares Rocha

Director do Centro de Investigação Geobiotec, Departamento de Geociências, Universidade de Aveiro

Tentativas e Erros

Os seres humanos são especialistas em cometer toda a qualidade de erros! Esta afirmação é apoiada em estudos que mostram como as nossas percepções, memória e julgamentos não são tão certas como gostaríamos. Esta tendência para o erro provêm das nossas limitações em calcular a probabilidade de certos eventos; reconhecer sequências aleatórias; ter uma tendência para ver aquilo em que acreditamos; confiar na memória; confiar em excesso nas nossas qualidades.

Para ultrapassar estas dificuldades fomos construindo ferramentas que permitem superar estas limitações. O desenvolvimento Científico deve-se ao facto de enfrentarmos estas nossas limitações e criarmos equipamentos como microscópios, para fazer observações que de tão pequenas não as vemos, e as redes de telescópicos para observar o Universo, que de tão grande também não o conseguimos ver. Mas fizemos algo mais extraordinário para “ver” muito mais longe e construímos a Matemática e o pensamento crítico que ocupam um papel central no desenvolvimento das Ciências.

Agora munidos de modelos matemáticos, simulações computacionais, instrumentos de medida e de rigorosos protocolos experimentais conseguimos olhar o Mundo e dar sentido aos factos dos quais dependem a nossa vida, como a previsão meteorológica, a evolução dos mercados financeiros e curar várias maleitas que fustigam a nossa frágil existência.

A investigação científica desenvolve-se através da dúvida que advém da crítica e do desconforto da certeza. São muitos os cientistas que vão pondo em causa Teorias que julgamos sólidas e nas quais nos apoiamos para desenvolver outras teorias. É o caso de John Ioannidis que, em 2005, escreve um artigo “Why Most Published Research Findings Are False” no PLoS Medicine, onde afirma que boa parte das descobertas na literatura biomédica não eram verdadeiras. Ele baseia esta afirmação no facto de os estudos terem sido mal efectuados uma vez que a amostragem era insuficiente para os resultados serem confiáveis. Isto prende-se com o facto de os investigadores serem pressionados a publicar resultados positivos e raramente publicarem “os desastres” da investigação. Tanto ou mais importantes que os sucessos, mas que na verdade não interessam muito se existir algum interesse financeiro. A criação científica é quase sempre uma actividade solitária que envolve um enorme esforço físico e intelectual e muito pouca inspiração divina!

O erro é muito mais comum do que se imagina. Mesmo aqueles considerados génios, como Galileu, Newton e Einstein, se deparavam com as tentativas, as falhas e os fracassos. O erro, aliás, nem sempre é negativo. Ele desempenha um importante papel no avanço da Ciência desde que se saiba como lidar com a Incerteza. 

Einstein enfrentou o seguinte problema: se a Teoria da Relatividade especial estivesse correcta, a teoria da gravidade de Newton estava errada, pois esta concebia espaço e tempo invariáveis, enquanto para ele estes eram relativos. Ele resolveu este problema com a hipótese de que o espaço não seria plano, mas curvo, e que a massa e energia dos corpos celestes o deformariam, criando o campo gravitacional. Deste modo a Teoria da Relatividade geral não colocava em causa a Teoria da Gravidade de Newton.

Mas isto seria verdade? 

Para comprovar a Teoria foram realizadas duas famosas experiências em 1919 durante o eclipse solar, uma na Ilha do Príncipe, em São Tomé e Príncipe, e em Sobral, no Ceará, Brasil. Provou-se que era mesmo verdade!

Mas isto era apenas uma parte do problema que Einstein enfrentava. Nas equações da Teoria da Relatividade geral o Universo estava em expansão contrariando tudo aquilo em que se acreditava na altura. Einstein, uma vez mais, alterou as equações e introduziu uma variável chamada constante cosmológica que impedia a evolução do cosmos.

Mais tarde, em 1920, Edwin Hubble provou que o Universo está em expansão, ou seja as galáxias vão-se afastavam umas das outras, e foi esta descoberta que levou à formulação da Teoria do Big Bang, que resiste até hoje como a explicação mais aceitável para a origem do Universo.

Mais tarde Einstein admitiu que a introdução da constante cosmológica foi o maior erro de sua vida. Porém, o “erro” de Einstein talvez tenha possibilitado mais avanços da ciência contemporânea do que muitas outras descobertas.

Mais recentemente, cientistas reconheceram que ele não estava tão errado assim, pois pode existir uma constante cosmológica agindo de forma inversa à força da gravidade.

Nada é mais trivial do que Tentativas e Erros. Não se tratam de desvios da verdade, mas de formas humanas de entender o Mundo. 

Afinal, se os erros são tão importantes na nossa aprendizagem, porque é que não o seriam para os Cientistas?

A diversidade biológica da Gorongosa: Exemplo de seleção natural (Parte I)

Segundo Edward Osborne Wilson (n. 1929), biólogo americano, especialista em insetos, e investigador científico externo do Parque Nacional da Gorongosa, em Moçambique, “a Gorongosa (…) é ecologicamente o parque mais diverso do mundo”.

Esta diversidade é o resultado de milhões de anos de evolução. O principal mecanismo de evolução das espécies é a selecção natural. Mas como funciona a selecção natural?

Ao longo do tempo, foram vários os naturalistas que tentaram perceber a diversidade biológica existente no nosso planeta, e explicar a relação entre espécies extintas e espécies atuais. Ou seja, foram vários aqueles que tentaram compreender e formular teorias acerca de como se podem originar novas espécies.

O filósofo grego Aristóteles (384 a. C. - 322 a. C.), considerado, por muitos, o Pai da Biologia, foi um dos primeiros a estudar e classificar seres vivos, sobretudo animais. Contudo, o sistema de classificação aristotélico baseava-se apenas, por exemplo, no habitat ocupado pelos diferentes animais (existindo animais terrestres, marinhos e voadores), ou no tipo de sangue desses mesmos animais (existindo animais de sangre frio e animais de sangue quente).

Bem mais tarde, os irmãos naturalistas suíços Gaspard (1560-1624) e Johann Bauhin (1541-1612) terão sido os primeiros a fazer uso de um sistema binomial (ou binominal) de classificação de seres vivos.

Entretanto, no mundo microscópico, a primeira pessoa a observar células foi o naturalista britânico Robert Hooke (1635-1703). Foi ele também quem criou o termo “célula” e iniciou a Teoria Celular.

Contudo, foi o naturalista sueco Carl Lineu (1707-1778), autor da obra Systema Naturae (1753), quem popularizou o sistema binomial (ou binominal) de classificação de seres vivos. Este sistema consiste em atribuir um nome científico, composto por duas palavras (em latim ou latinizadas), a cada espécie de ser vivo: a primeira palavra, o nome genérico (com a inicial em maiúscula), corresponde ao género; e a segunda palavra, o descritor específico (com a inicial em minúscula), corresponde à espécie. É o que acontece, por exemplo, com o nome científico da actual e única espécie humana existente: Homo sapiens.

Já os nomes científicos das subespécies são compostos por três palavras: ao nome genérico e ao descritor específico, acrescenta-se o descritor subespecífico. É o que acontece, por exemplo, se considerarmos que os humanos modernos são uma subespécie: Homo sapiens sapiens. Além disso, os nomes científicos (de espécies e subespécies) devem ser escritos em itálico (com a letra inclinada); quando são manuscritos, os nomes devem ser sublinhados.

Por outro lado, na restante classificação taxonómica, os taxa hierarquicamente superiores são uninominais, ou seja, são compostos por uma só palavra (com a inicial em maiúscula). É o que acontece, por exemplo, no caso da família, ordem, classe, divisão, e reino da espécie (ou subespécie) humana, respetivamente: Hominidae, Primates, Mammalia, Chordata, Animalia.

Hoje penso que foi a curiosidade e o interesse em experimentar a minha forma de aprender a aprender.

Experimentar tornou-se essencial no processo de aprendizagem! Por que é as pessoas não querem encarar esta realidade? O mundo mudou, mas a educação não. O ritmo de mudança na Educação é lento e descontinuo.

Todos os dias ouço há minha volta que temos que motivar os alunos. Mas depois vejo que todos são obrigados a aprender a mesma coisa da mesma forma.

A velha ideia de compartimentação do Ensino em disciplinas estanques tornou-se desadequada e deixou de ter sentido. Perceber o entrelaçamento dos temas, que agora constituem as disciplinas, e relacioná-los com a prática seria um passo de gigante para motivar os alunos.

De igual modo, seria importante respeitar o ritmo de aprendizagem dos alunos e personalizar o processo de aprendizagem. A tecnologia permite fazer tudo isto a muito baixo custo e de forma equitativa.

Aprender, devia ser a palavra de ordem e “aprender a aprender” o objectivo final de qualquer sistema de Ensino. As competências que um aluno necessita de reunir para ter sucesso podem ser adquiridas de muitas formas. As Escolas, todas elas, estão a ser ultrapassadas por não perceberem como motivar os alunos. Os alunos aprendem vendo, fazendo, discutindo, modificando e tirando conclusões do que observaram, em suma - experimentando!

Aulas onde os professores debitam quantidades e quantidades de conhecimento contabilizado em tempo e em temas, não têm qualquer sentido. Será melhor deixar os alunos explorar o espaço envolvente e serem questionados sobre o que observam. Parte da exploração teórica pode até ser feita através de programas adequados de televisão ou usando meios interactivos através da internet. As aulas só devem começar quando um determinado nível de conhecimento estiver adquirido e servem para promover o conhecimento e a aprendizagem através da discussão e do debate.

Seria importante ter contacto com bibliotecas, mas estas não existem ou não estão apetrechadas de livros, mapas e meios de consulta. Mas isso não representa um problema por si só, já que uma grande maioria de alunos e professores tem acesso a um telemóvel. Grande parte daquilo que precisamos de conhecer fica ali mesmo no visor, mas ficam também disponíveis enormes quantidades de dados. Estes dados são preciosos, se as fontes forem fiáveis, e os alunos e professores podem fazer uso dele em favor de uma melhor e mais dinâmica aprendizagem.

Os alunos devem ser preparados para “aprender a aprender” e a perceber as grandes dinâmicas mundiais de mudança – politica, social, económica e ambiental. Tudo isto se consegue com motivação, trabalho e rigor.

A minha recente experiência na preparação de alunos para uma olimpíada de robótica entusiasmou-me e fez-me perceber que inverter este caminho de insucesso, passa por experimentar. Criar movimento, perceber os objectivos e atingir o alvo. Alunos que nunca viram um robô são agora programadores destas máquinas fantásticas, percebem a utilidade da Matemática, da Física, da Mecânica e da Electrónica, mas estão, sobretudo, motivados a estudar mais e mais para alcançar um objectivo – aprender mais.

São, e sempre o foram, alunos fantásticos, inteligentes e agora, bem mais motivados.

A Tecnologia aproxima as pessoas e faz encontrar novas soluções de ensino e aprendizagem. Onde hoje se vê uma ameaça, está uma grande oportunidade de motivar e criar entusiasmo. Não falo de deixar usar livremente telemóveis e computadores nas aulas, mas de os explorar estrategicamente (didáctica e pedagogicamente) para obter dados úteis e aumentar o conhecimento.

Por tudo isto, precisamos urgentemente de rever a formação de professores inicial e de um ambicioso programa de formação em exercício. Precisamos também de aliar o “saber pensar” e o “saber fazer” e redefinir o “saber estar” de modo a incluir nesta equação o “saber experimentar”, livremente, com imaginação e criatividade.

Sísifo e os antibióticos

Sísifo, que vos apresentarei mais adiante, e os antibióticos têm um percurso um tudo ou nada semelhante. Ambos percorrem um caminho e dentro de pouco tempo têm de voltar ao início. Mas comecemos então por apresentar os nossos personagens, quem são, o que fazem, e porquê o seu percurso se assemelha.

De acordo com a mitologia grega, Sísifo era o mais astuto de todos os mortais, quiçá um dos primeiros gregos a dominar a escrita, que desafiou vezes sem conta os deuses. Assim, e no sentido de mostrar que os mortais não podem gozar das liberdades dos deuses, Sísifo foi condenado a repetir vezes sem conta a mesma tarefa que constava em empurrar uma pedra de mármore por uma encosta acima, no entanto, pouco antes de chegar ao topo a pedra rola encosta abaixo, tendo Sísifo de começar tudo de novo.

Tal como o nome indica antibiótico é algo contra a vida, neste caso a vida de microorganismos. Assim, podemos subdividi-los em: antiparasitários, antibióticos dirigidos a parasitas; os antifúngicos, antibióticos dirigidos a fungos e os antibacterianos, antibióticos dirigidos a bactérias. Sendo que a maioria das infeções é causada por bactérias, muitas das vezes o termo antibiótico é mais usado que antibacteriano quando nos queremos referir a este último. Os antibióticos são compostos derivados de plantas, animais, fungos ou mesmo sintéticos, que, em pequenas quantidades, são capazes de matar ou inibir o crescimento dos microorganismos. Os antibióticos podem ser classificados de acordo com a sua estrutura química, mecanismo de acção, origem biológica, e ainda o seu local de acção.

Mas então qual a semelhança entre os percursos dos nossos personagens? 

As bactérias são microorganismos fantásticos! Esta frase pode depender um pouco do ponto de vista. No entanto, do ponto de vista de alguém que as estuda, é díficil não concordar. Vejamos, as bactérias estavam presentes no planeta muito antes do Homem, e têm mais probabilidades de se adaptar a eventuais mudanças que o Homem, consequentemente mais probabilidades de cá permanecer na eventualidade da Humanidade ser extinta. 

São seres unicelulares e ainda assim perduram há milhares de milhões adaptando-se com extraordinária facilidade às mudanças ocorridas no seu ambiente. Se por um lado as bactérias podem ter um papel benéfico, muitas há que representam uma ameaça para o Homem travando com ele uma batalha constante, e nos dias que correm, estão melhor posicionadas para ganhar a guerra! 

Não obstante o Homem descobrir antibióticos para combater as bactérias, estes terão sempre o mesmo destino de Sísifo: voltar à estaca zero! Será apenas uma questão de tempo até às bactérias se adaptarem e conseguirem arranjar maneira de resistir ao efeito do antibiótico.