No século XIX, novas máquinas e aparatos técnicos transformaram o mundo rapidamente, em uma velocidade jamais vivida pela humanidade. A produção e as trocas comerciais se aceleraram com as indústrias, as locomotivas e os navios movidos a vapor e novos conhecimentos produzidos pela ciência vão transformando  a percepção que se tinha sobre o mundo, cada vez mais mediado pela tecnologia. A invenção da fotografia, por exemplo, mudou radicalmente a visão sobre a arte, já que uma máquina passou a registrar pessoas e paisagens com um único clique, substituindo horas e horas do trabalho do artista.

A MultiRio selecionou oito descobertas tecnológicas ocorridas nos séculos XIX, XX e XXI que serviram de sustentáculo a várias outras inovações e produziram enorme impacto sobre a vida humana.   Trata-se da segunda parte de uma lista de 16 grandes invenções da humanidade, feita pela MultiRio em comemoração ao mês da Ciência, Tecnologia e Inovação (outubro), conforme instituído pelo decreto 10.497/2020, de 28 de setembro deste ano. A primeira parte da lista , com invenções da Pré-História ao século XVIII, pode ser lida aqui.

Motor elétrico

Difícil imaginar a vida, hoje, sem elevadores, bombas, geladeiras, ventiladores e outras facilidades ao alcande um apertar de botão. A descoberta dos motores elétricos ocorreu na primeira metade do século XIX, quando ciência e tecnologia já haviam se fundido na pesquisa acadêmica, e é fruto de um conjunto de outras descobertas, como as de: Alessandro Volta, que, no fim do século XVIII, constatou que metais diferentes, imersos em um líquido condutor, produzem tensão elétrica; Hans Cristian Oersted que, na década de 1820, publicou a Teoria dos Fenômenos Eletrodinâmicos, consolidando as bases científicas do eletromagnetismo e criando o primeiro eletroímã,  dispositivo fundamental para a invenção de inúmeros aparelhos elétricos; Michael Faraday que, em 1831, descobriu a indução magnética,  nome que se dá ao fenômeno de produção de um circuito de corrente elétrica a partir de um campo magnético variável.

Em 1838, o professor alemão Moritz Hermann Von Jacobi desenvolveu um motor elétrico e fez sua aplicação em um pequeno bote, comprovando que um motor movido a eletricidade poderia produzir um trabalho mecânico. Décadas depois, os motores movidos a eletricidade começam a ser comercializados por indústrias, mudando as feições das cidades e da vida doméstica e produtiva.

Lâmpada elétrica

A substituição dos lampiões por lâmpadas elétricas produziu imenso impacto na vida urbana, social, cultural e produtiva. Deu um novo sentido à noite, mudando hábitos familiares, abrindo espaço para a ampliação e consolidação do lazer e do trabalho noturno.

O caminho para se chegar ao novo tipo de iluminação foi iniciado com a descoberta de Alessadro Volta, em 1779, de que metais diferentes, imersos em um líquido condutor, produzem tensão elétrica.  Não demorou muito para que cientistas começassem a utilizar a corrente elétrica para aquecer fragmentos de metal até atingir sua incandescência e emitir luz. Vários inventores tentaram construir lâmpadas à base de energia elétrica, mas uma das maiores dificuldades era encontrar um filamento que não queimasse em poucos minutos.

Após centenas de tentativas com inúmeros materiais, em 1879, o inventor norte-americano Thomas Edson optou pelo filamento de algodão carbonizado que, envolto em bulbo fechado a vácuo, resistiu aceso durante 45 horas. Em 1890, a empresa General Eletric começa a produzir lâmpadas elétricas em grande escala. Em 1900, a Torre Eiffel, monumento de engenharia que, na época, era o maior símbolo mundial da revolução tecnológica, ilumina-se com cinco mil lâmpadas elétricas. Cerca de três décadas depois, surgem as primeiras lâmpadas fluorescentes, que permitiam maior luminosidade, com mais eficiência energética e menor produção de calor. Na década de 1950, o filamento de carbono das lâmpadas incandescentes é substituído pelo de tungstênio, surgindo as lâmpadas halógenas.  No fim da década de 1980, são lançadas as primeiras lâmpadas LED, que, além de mais eficientes, consomem menos energia elétrica.

A busca por alternativas que produzam menos impacto ambiental tem levado cientistas a buscarem novas tecnologias de iluminação, como as cápsulas de bactérias bioluminescentes, geneticamente modificadas. A tecnologia está em desenvolvimento e pode revolucionar o método atual de iluminação.

Telégrafo

A transmissão de mensagens por sinais elétricos, no final da primeira metade do século XIX, por meio de um aparelho conhecido como telégrafo, entra nesta lista não só pela revolução que promoveu na área da comunicação, com impactos tão significativos como aqueles produzidos pela internet na sociedade atual. Mas, principalmente, pelos estudos do telégrafo sem fio, que demostraram que os sinais elétricos também podiam ser propagados por ondas eletromagnéticas, que se deslocam à velocidade da luz.

Em 1888, o físico alemão Heinrich Hertz transmite essas ondas a 1,5 metro de distância. Pouco depois, o   físico italiano italiano Guglielmo Marconi começa a aperfeiçoar os trabalhos de Hertz, aumentando gradativamente a distância de transmissão. Em 1901, envia um sinal com a letra “S” em código Morse, que atravessa o Oceano Atlântico, percorrendo uma distância de 3.200 quilômetros.

A transmissão de dados por ondas eletromagnéticas está por trás não só da invenção do rádio, mas também  do envio de dados pelos satélites e dos radiotelescópios, instrumentos de observação astronômica capazes de captar diversas estruturas do universo invisíveis aos telescópios óticos, como os quasares, pulsares e buracos negros.

Motor a combustão

Esta invenção está na base do desenvolvimento das indústrias automobilística, aeronáutica e espacial, que transformaram a mobilidade humana ao  redor do planeta (e fora dele), impactando o transporte, o comércio, as comunicações. A história de sua descoberta é iniciada com estudos no final do século XVIII e se desdobra em vários tipos de motores, movidos por diferentes combustíveis.

O crédito da criação do primeiro motor a combustão interna é atribuído ao engenheiro e físico alemão Nikolaus August Otto, na década de 1860. Por meio de reações químicas e ciclos termodinâmicos, esse motor transformava benzeno em energia mecânica.  Em 1886, Karl Benz apresenta o primeiro automóvel – com apenas três rodas – movido por motor a combustão alimentado com gasolina. O motor a combustão também pôs no ar os aviões e foram amplamente utilizados na aviação até a década de 1950, quando ganharam um upgrade substantivo: o jato. Isso sem falar na pesquisa de combustíveis de maior eficiência.

As turbinas do motor a jato, na verdade, consistem em um tipo de motor a combustão interna, sem os pistões, que emprega o ar comprimido como fluido para transformar a energia térmica do combustível em energia mecânica. Em 2002, o site Inovação Tecnológica registrou a explicação do engenheiro da Nasa, Everett Runkle, sobre os motores do ônibus espacial. Segundo ele, “lembram o funcionamento do motor de um carro”. Empregam o hidrogênio líquido e o oxigênio líquido como combustíveis, que são lançados como um fino spray dentro da câmera de combustão, onde uma vela de alta performance e tecnologia inicia a queima. Gases quentes saem dos bocais do motor e produzem o empuxo para levantar o ônibus espacial.

Vacina

Este método de imunização é um marco na história da Microbiologia e da Medicina. Entra nesta lista de grandes descobertas tecnológicas por ser um dos fatores determinantes  para a redução da mortalidade e o aumento da qualidade de vida.  Os surtos de doenças contagiosas sempre foram responsáveis por milhares ou mesmo milhões de mortos (como é o caso da peste negra na Idade Média) e por interrupções de ciclos produtivos, em função da morte de trabalhadores e do medo de contágio.  

A história das vacinas começa em 1796, na Inglaterra, quando o médico Edward Jenner suspeitou que muitos camponeses eram imunes à varíola pelo fato de já terem contraído o Variolae vaccinae, vírus responsável  pela varíola bovina, mais suave do que a humana. Começou, então, a extrair o conteúdo das feridas das vacas doentes para inseri-lo no braço das pessoas. O método de imunização funcionou, mas enfrentou problemas para o seu reconhecimento no meio científico. Contudo, serviu de ponto de partida para outros estudos.

Quase um século depois, na década de 1880, pesquisadores como o inglês Jopseph Lister, o alemão Robert Koch e o francês Louis Pasteur já haviam feito formulações sobre a origem microbiana das doenças. Em 1885, Pasteur descobre um soro imunizante contra a raiva e chama-o de vacina em homenagem a Jenner, que descobriu que a inoculação do vírus Variolae vaccinae podia imunizar pessoas contra a varíola. Poucos anos depois, vacinas contra outras doenças – como a difteria, o tétano, a coqueluche e a poliomelite – são desenvolvidas.

Nessa primeira fase  das vacinas, usava-se o agente patogênico na sua constituição completa ou microorganismos derivados dos hospedeiros. As reações do corpo costumavam ser fortes, o que levou os pesquisadores a usarem frações cada vez menores dos patógenos, a fim de aumentar a segurança, sem comprometimento da eficácia. Hoje, com o advento da biotecnologia, cientistas tentam gerar, por meio de técnicas de manipulação genética, patógenos (vírus e bactérias) atenuados ou inativados, incapazes de causar doença, mas eficazes na inducão da produção de anticorpos. É a partir de tais técnicas que as vacinas anti-Covid-19 estão sendo desenvolvidas.

Antibióticos

A penicilina, primeiro antibiótico a ser utilizado pela humanidade, foi um marco para a redução drástica da mortalidade. Foi descoberta por Alexander Fleming, acidentalmente, em 1928, quando retornou de férias ao seu laboratório em um hospital londrino e percebeu que havia esquecido, sobre sua mesa, placas com culturas de Staphylococcus aureus, uma bactéria altamente infecciosa. Constatou que várias placas estavam cobertas por um mofo e que, ao redor dele, havia áreas transparentes, indicando que o fungo secretava uma substância que matava as bactérias. Fleming o classificou como Penicillium notatum, chamando a substância produzida por ele de penicilina.

Posteriormente, descobriu-se que a substância matava também outros tipos de bactérias e que não era tóxica ao corpo humano, o que significava que poderia ser usada como medicamento. Mas a conversão da penicilina em medicamento exigia onerosas pesquisas químicas e inúmeros testes. O financiamento chegou com o início da Segunda Guerra Mundial e, em 1940, a penicilina já era usada nos campos de batalha, no tratamento de soldados feridos.  O novo medicamento deu suporte à Medicina, tanto no combate a inúmeras doenças infecciosas como na segurança de procedimentos invasivos, como as cirurgias. O mundo vibrava com a ideia de uma sociedade livre de doenças infecciosas, mas a alegria não durou muito. Bactérias e vírus são mutantes e tornaram-se resistentes ao fámaco.

A corrida contra os microrganismos progressivamente resistentes ganhou fôlego e a pesquisa farmacêutica tem criado, desde então, novas classes de antibióticos, a partir de outras substâncias. Em fevereiro deste ano, a revista científica Nature publicou um artigo assinado por pesquisadores da Universidade McMaster, no Canadá, que dizem ter descoberto um antibiótico que atua de maneira totalmente diferente dos demais. Os antibióticos tradicionais impedem que as bactérias construam a sua parede celular (para que fiquem mais vulneráveis e fáceis de matar), evitando que construam uma espécie de muro de proteção. Os antibióticos pesquisados na McMaster fazem o oposto: impedem que o muro seja quebrado, impossibilitando os microrganismos de se dividirem e se expandirem.

Computador

O mundo, hoje, é informatizado e cada vez mais dependente dessa máquina chamada computador. Programas de aplicativos tornaram-se ferramentas imprescindíveis à realização de tarefas relacionadas a inúmeras profissões e gestão dos negócios. Algoritmos são desenvolvidos por empresas e pelo Estado, na busca da análise de milhões de dados e informações que possam orientar suas decisões.

A invenção do computador está diretamente relacionada ao desenvolvimento científico e à necessidade de execução de cálculos cada vez mais complexos e de forma rápida. Na primeira metade do século XIX, surgem tentativas de criação de máquinas de calcular complexas, mas sequer ainda existia um sistema lógico capaz de dar conta do intento. Só no fim da década de 1850 é que o matemático George Boole criou um sistema algébrico que permitia a realização de operações lógicas, usando como base o sistema binário do filósofo e matemático alemão Gottfried Wilhelm Leibniz (1646 – 1716). Esse sistema consiste em uma forma de numeração na qual todas as quantidades podem ser representadas com base em dois dígitos: 0 (zero) ou 1 (um).

Mais tarde, o sistema criado por Boole, chamado de Álgebra Booleana, se tornaria fundamental para o desenvolvimento de circuitos eletrônicos digitais e computacionais. Nas primeiras décadas do século XX, cientistas já entendiam que, sem uma inteligência artificial, seria cada vez mais difícil aprofundar o conhecimento científico-tecnológico, ainda que criassem fábricas de matemáticos para desenvolverem os cálculos.

O ENIAC (Electrical Numerical Integrator and Calculator), criado em 1946, foi o primeiro computador digital da história. Pesava 30 toneladas, ocupava uma área de 180 m² e tinha apenas a função de fazer cálculos. Com o rápido desenvolvimento dos transístores, a partir da década de 1950, os equipamentos foram se tornando cada vez menores, mais leves e mais econômicos. Nesta mesma década, o termo software – sequência de instruções a serem interpretadas por um computador com o objetivo de executar tarefas específicas – foi usado pela primeira vez.

A partir dessa noção, sistemas operacionais e programas de aplicativos começaram a ser desenvolvidos. Em 1977, uma calculadora manual já pesava menos de meio quilo e, na década seguinte, surgiam os primeiros Personal Computers (PCs). Nessa mesma época, a Apple criava o sistema operacional Macintosh e, na última década do século XX, a Microsoft lançava o Windows. Os primeiros smartphones, que combinam telefonia móvel com os recursos dos PCs, chegaram ao mercado poucos anos depois.   

Hoje, com o desenvolvimento dos softwares, computadores e smatphones  a humanidade se depara com novos desafios:  o que fazer diante das fake news e dos deep fakes que falseiam, cada vez mais, a realidade histórica? Ou ainda: quais limites devemos impor à inteligência artificial, já que algoritmos do tipo heurístico podem modificar as instruções humanas para decidirem, sozinhos, o passo que devem dar para atingir sua meta?

Internet

Ainda não se completaram 30 anos que a World Wide Web (WWW) foi posta à disposição do público e ela já transformou, radicalmente, inúmeros aspectos do mundo dos negócios, da informação, da comunicação, da educação, das relações sociais, humanas e políticas. Tamanhas mudanças só se tornaram possíveis com a invenção da internet, que possibilitou a comunicação direta (e em tempo real) entre instituições e pessoas de todo o mundo. Em seu rastro, também foram criadas as redes sociais, que permitem que qualquer um crie e divulgue seus próprios conteúdos, fato que tem promovido profundas transformações nas formas de produção da informação e do entretenimento. A internet também tem permitido a instauração de novas relações de trabalho por meio de home office e aplicativos.

O surgimento da internet está intimamente relacionado à Guerra Fria. Diante da possibilidade iminente de mísseis atingirem alvos estratégicos, a necessidade da proteção de arquivos de dados tornou-se uma necessidade fundamental dos Estados Unidos e da então União Soviética. Os norte-americanos começaram a pesquisar maneiras pelas quais computadores pudessem enviar e receber informações por meio de uma rede de nós. Grande avanço ocorreu em 1965, quando dois computadores foram conectados via linha telefônica de baixa velocidade. Criou-se a Arpanet (Advanced Research Projects Agency Network), que servia a propósitos militares, mas que, logo depois, passou também a interligar universidades.

No final da década de 1980, o cientista britânico Tim Berners-Lee criou, em um laboratório na Suíça, um sistema em que documentos dispostos na internet podiam ser acessados no formato de hipertexto. Ou seja, em uma forma de apresentação em que o leitor tem liberdade de escolher vários caminhos, a partir de sequências associativas e links, sem estar, necessariamente, preso a um encadeamento linear único. Para isso, bastava usar um navegador e acessar a internet. Estava criada a World Wide Web (WWW), que, em 1991 foi colocada à disposição do público. Em 1993, a internet se tornou livre de royalties (patentes), dando início à sua popularização. Mas ainda assim o acesso a ela era caro, além de lento, porque a conexão era feita via telefone.

Só no início dos anos 2000 é que o sistema de banda larga, o Wi-Fi, começou a ser comercializado. Junto, com a disponibilização do sistema de internet móvel 3G, no fim da mesma década, a popularização dos smartphones se acelerou. Hoje, com um celular conectado à internet, podemos fazer pesquisas, ir a museus virtuais, supermercados e milhares de lojas online, estudar remotamente, conversar com pessoas.  Por outro lado, é por meio da internet que fake news e deep fakes têm se alastrado com tal velocidade. O que fazer diante dessa nova realidade? Eis uma pergunta que a humanidade ainda precisa responder.

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