Desde o início do século 21, houve melhorias óbvias na tecnologia visual. Câmeras fantásticas cabem no bolso das pessoas, enquanto imagens de satélite ajudam as pessoas a fazer de tudo, desde navegar em novas cidades até espionar seus inimigos. No entanto, da mesma forma que os humanos receberam outros sentidos para os ajudar quando não conseguem ver, os cientistas e as empresas tecnológicas encontraram formas de utilizar meios não visuais para ajudar a resolver problemas.
Uma área promissora são as tecnologias que utilizam som. Estes também foram melhorados e tornaram-se mais difundidos neste século. Estas inovações estão agora a ser utilizadas para ajudar em questões como a caça furtiva, desastres naturais e crime. Em breve, alguma tecnologia impressionante baseada em som poderá acabar nos bolsos do público também. Aqui estão dez problemas que a ciência está resolvendo usando som.
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10 Caça furtiva
Mais de 2.330 quilômetros quadrados (900 milhas quadradas) de selva podem parecer muito, mas representam apenas uma pequena fração da Mata Atlântica da América do Sul. Essa pequena área é um dos poucos lugares onde a população cada vez menor de onças-pintadas da floresta pode viver em segurança. Como resultado da caça furtiva e do desmatamento, acredita-se que apenas cerca de 300 onças-pintadas permaneçam em toda a floresta. Cerca de um terço deles vive no espaço protegido.
Para evitar que os caçadores furtivos cheguem até eles, um projeto brasileiro de conservação da onça-pintada testou uma nova tecnologia de mapeamento que os ajudou a prever onde os caçadores furtivos poderiam atacar. A tecnologia baseava-se em dados de áudio, que eram recolhidos através da colocação de gravadores no alto das árvores, onde os caçadores furtivos não os pudessem ver. Os gravadores podiam capturar o som de tiros a até 1,9 quilômetros de distância.
Após sete meses de registro, os dados foram usados para criar um mapa que poderia prever onde os caçadores furtivos provavelmente apareceriam em seguida, com 82% de confiabilidade. A tecnologia permite que sejam feitos ajustes nas rotas de patrulha dos guardas-parques para garantir que cobrem as áreas onde os caçadores furtivos podem estar à espreita. [1]
9 Crime com Armas
A empresa norte-americana SoundThinking também utiliza tecnologia de detecção de tiros, mas em vez de ajudar a prevenir a caça furtiva na selva, está a ajudar a resolver crimes com armas de fogo na cidade. A tecnologia, chamada ShotSpotter, usa uma rede de sensores acústicos colocados ao redor de uma cidade para detectar tiros. Ao medir o tempo que leva para o som chegar a diferentes sensores, ele pode estimar a localização do tiro.
Ele envia essas informações aos serviços de emergência quase que instantaneamente, permitindo-lhes chegar rapidamente ao local e garantir que mais crimes com armas de fogo sejam evitados. Embora possa haver problemas se o som não viajar em linha direta até o sensor, o site da empresa afirma que pode direcionar as autoridades para um raio de 25 metros (82 pés) do local do tiro. Isso torna mais provável que encontrem evidências físicas.
No entanto, o ShotSpotter tem sido controverso. Embora esteja supostamente em uso em 150 cidades americanas, alguns questionaram a sua eficácia e levantaram preocupações de que poderia ser tendencioso. [2]
8 Mapeamento de cavernas
Embora o ShotSpotter tente ajudar a polícia na repressão aos disparos de armas, este exemplo mais antigo na verdade exigia vários tiros para funcionar. Em 2011, uma empresa com sede em Massachusetts chamada Acentech criou um sistema que poderia mapear o interior de uma caverna usando ecos de tiros.
Era necessário que uma arma fosse disparada contra a caverna quatro ou cinco vezes, com cerca de cinco segundos entre cada tiro. Cerca de 15 a 20 segundos depois de esses sons terem saltado pela caverna e voltado para dois microfones colocados na entrada, os dados seriam exibidos em um laptop. Se este método de mapeamento de cavernas parece familiar, é porque é essencialmente o mesmo que os morcegos fazem com seu sonar.
Conhecida como ecolocalização, também é semelhante ao que Batman e Lucius Fox usam no final do filme Cavaleiro das Trevas . No entanto, a versão da vida real não conseguiu produzir o tipo de visual 3D que Batman usa no filme. O resultado da tecnologia de mapeamento de cavernas foram gráficos simples e explicações escritas sobre o que havia dentro. [3]
7 Mapeamento e design de salas
Nem sempre é necessário usar algo tão barulhento como uma arma para realizar a ecolocalização. Pesquisadores na Suíça descobriram isso em 2013, quando criaram um sistema que poderia mapear uma sala com precisão – até o milímetro – usando apenas um estalar de dedos e quatro microfones. Ainda mais impressionante é que não importa onde os microfones sejam colocados.
O algoritmo que processa os dados dos microfones leva em consideração a distância entre eles, bem como a distância entre o som e as paredes da sala. Ele pode reconhecer e filtrar todos esses sons, mesmo que o intervalo entre cada um seja minúsculo, e usa isso para produzir um mapa 3D da sala.
Em vez de testá-lo em algum lugar simples e simples, eles o usaram para mapear com sucesso o interior da Catedral de Lausanne. No entanto, isso foi apenas para demonstrar o algoritmo que eles criaram. Os investigadores calcularam que uma das suas aplicações na vida real seria a concepção de novos edifícios, como salas de concertos e auditórios, em vez de mapear os existentes. O algoritmo poderia permitir que os arquitetos previssem e adaptassem a acústica de uma sala. [4]
6 Tsunamis e terremotos
A ecolocalização usada para mapear cavernas e catedrais depende de sons refletidos nas superfícies. Uma ideia semelhante também é usada no fundo do mar para mapear falhas nas placas terrestres. No entanto, estes são encontrados vários metros abaixo da superfície do fundo do mar. É um trabalho importante porque saber onde estão essas falhas pode ajudar a salvar vidas.
Por exemplo, a zona de falha de Palos Verdes, na Califórnia, tem potencial para um grande movimento repentino entre as placas, o que poderia criar um tsunami. Mas ao mapear locais na zona de falha onde os movimentos são mais comuns, os cientistas podem ver com que rapidez e frequência a falha se move. Isto pode dar-lhes uma imagem mais clara do risco para as comunidades costeiras e as plataformas petrolíferas offshore.
A reflexão sísmica utiliza ondas sísmicas – aquelas criadas por terremotos ou explosões – para criar perfis das diferentes camadas de material abaixo da superfície da Terra. A frequência das ondas determina a profundidade que os cientistas podem ver. Para mapear falhas geológicas que estão apenas alguns metros abaixo da superfície, são usadas frequências mais altas. Embora não sejam tecnicamente ondas sonoras, alguns tipos de ondas sísmicas assumem a forma de ondas sonoras quando viajam pelo ar. [5]
5 Erupções vulcânicas
As erupções vulcânicas são outro tipo de desastre natural do qual o som ajuda a proteger as pessoas. Na verdade, já protege as pessoas deles há mais de uma década. Quando um sistema de alerta sonoro concebido pelo geofísico Maurizio Ripepe foi utilizado entre 2010 e 2018, previu 57 das 59 erupções que ocorreram durante esse período no Monte Etna – o maior vulcão activo da Europa.
O sistema funciona detectando ondas infrassônicas, que são vibrações com frequência tão baixa que não podem ser ouvidas pelos humanos. No entanto, eles estão lá, e os cientistas sabem que são produzidos por vulcões antes das erupções.
Eles são causados quando os gases que sobem do magma movimentam o ar dentro das câmaras de um vulcão, como se soprasse um instrumento musical. Isso ainda emite um som, mesmo que as pessoas não consigam ouvi-lo. Quando o infra-som é detectado em um vulcão, as autoridades podem ser avisadas sobre uma erupção iminente enquanto ainda têm tempo para agir. [6]
4 Manchas solares e explosões solares
O som não apenas ajudou os cientistas a prever alguns dos eventos mais quentes da Terra, mas também alguns dos eventos mais quentes de todo o sistema solar. As manchas solares são marcas escuras visíveis na superfície do Sol, que se acredita serem causadas por mudanças no campo magnético do Sol. Grandes manchas solares às vezes são seguidas por tempestades e erupções solares, e estas podem afetar a Terra, por isso é útil saber sobre elas com antecedência.
Como podem impactar o GPS, as comunicações e talvez até as redes elétricas, seis telescópios ao redor do mundo garantem que a atividade do Sol seja monitorada 24 horas por dia. Uma técnica usada por esses telescópios é a “heliossismologia”, que consiste essencialmente em ouvir as mudanças nas ondas sonoras que vêm de dentro do Sol.
As ondas geralmente saltam livremente, mas fortes campos magnéticos podem alterá-las. Ouvir essas mudanças pode permitir aos cientistas prever uma mancha solar antes que ela possa ser vista. Usar este método significa que a mancha solar já existe, mas está no lado do Sol voltado para o lado oposto da Terra e geralmente se tornará visível alguns dias depois. [7]
3 Falha da máquina
Muitas fábricas em todo o mundo hoje são rápidas, eficientes e, em grande parte, não tripuladas. Muitos deles também são enormes e cheios de máquinas complicadas. É natural perguntar o que acontece quando uma das máquinas quebra? Deve levar muito tempo apenas para identificar o problema, quanto mais para corrigi-lo.
Pode ter sido esse o caso, mas agora a IA forneceu uma solução. Melhor ainda, está tentando prevenir ou alertar sobre falhas de máquinas, e faz isso ouvindo as máquinas. A ideia de ouvi-los não é nova; alguns lugares têm pessoas que fazem isso, mas é raro. No entanto, as empresas agora podem instalar sensores dentro das fábricas que podem ouvir além do alcance dos humanos.
Os sensores gravam os sons das máquinas e essas gravações são então usadas para ensinar aos algoritmos de aprendizado de máquina como deveriam soar e como deveriam soar antes de diferentes tipos de falhas. Essa tecnologia pode até prever como será uma falha que nunca aconteceu antes. Espera-se que isto permita às fábricas do futuro evitar interrupções dispendiosas. [8]
2 Diagnosticando Doenças
A voz de uma pessoa contém muito mais dados do que simplesmente as palavras que ela diz. É possível ouvir de onde vêm, se estão nervosos, bêbados, zangados ou se estão resfriados. Mas estes são apenas os exemplos mais óbvios. Os tons nasais que denunciam quem está resfriado são apenas a ponta do iceberg quando se trata de doenças que aparecem nas conversas.
Depressão, Parkinson e até câncer podem mudar a maneira como as pessoas falam. Mais de 100 milhões de dólares foram gastos no financiamento de projetos de IA que irão detectar esta situação e utilizá-la para acelerar e melhorar o diagnóstico de doenças graves. Uma maneira sugerida de fazer isso é permitir que os telefones das pessoas ou assistentes virtuais como Alexa detectem mudanças preocupantes em suas vozes.
Uma das áreas de aplicação mais promissoras para esta tecnologia é a doença de Parkinson, que foi detectada com até 98,6% de precisão simplesmente por alguém fazendo um som “aaah” com a voz. [9]
1 Prevendo o mercado de ações
A maioria das pessoas não são bons atores. Ou seja, é difícil para eles impedir que o que realmente pensam, sabem ou sentem se insinue em seu discurso. E os CEO e gestores, apesar de todas as apresentações engenhosas que possam ter feito na sua ascensão na hierarquia empresarial, não são diferentes. Investigadores da Alemanha utilizaram este facto para prever os lucros futuros de várias empresas, e os seus resultados sugerem que a utilização de sinais vocais pode até funcionar melhor do que a análise de números.
Alguns analistas há muito levam a sério as dicas vocais, mas o software moderno pode fazer isso em um nível muito além das capacidades humanas. Por exemplo, o que parece ser uma apresentação de rotina desinteressante para uma pessoa pode, na verdade, ser um forte aviso, uma vez analisada a estrutura sonora do apresentador – frequência, amplitude, etc.
A equipe alemã testou seu sistema em ligações reais que aconteceram entre analistas e gestores antes de um grande anúncio de lucros. Infelizmente, não ganharam nenhum dinheiro, pois se tratava de registos históricos de 2019 a 2022. Mas se tivessem usado as previsões para investir o seu dinheiro na altura, teriam vencido o mercado em quase 9%. [10]
