ZMSC, 04/07/2023
Por Tibi Puiu
As capas de invisibilidade já transcenderam a ficção. O futuro é agora.
Você já sonhou com a capacidade de percorrer o mundo sem ser visto? Embora a ideia de invisibilidade há muito fascine a imaginação humana, ela parecia confinada aos reinos da ficção científica. No entanto, avanços recentes na tecnologia óptica nos aproximaram de nossas próprias capas de invisibilidade da vida real.
Embora não sejam tão impressionantes ou fáceis de usar quanto as capas mostradas em Star Trek ou Harry Potter, esses dispositivos iniciais estão redefinindo o significado da palavra furtividade.
Como funciona uma capa de invisibilidade?
“A visibilidade depende da ação dos corpos visíveis sobre a luz. Ou um corpo absorve a luz, ou a reflete ou refrata, ou faz todas essas coisas. Se não reflete nem refrata nem absorve a luz, não pode ser visível por si só.” - HG Wells, O Homem Invisível.
Em sua essência, a tecnologia de invisibilidade depende da manipulação de ondas de luz, que são responsáveis por nossa percepção visual. Os pesquisadores desenvolveram abordagens inovadoras que dobram e redirecionam a luz, ocultando efetivamente os objetos da vista.
No entanto, alcançar um manto de invisibilidade completo em todo o espectro visual é um grande desafio. Anteriormente, os cientistas tornaram os caças invisíveis ao radar e fizeram jaquetas de invisibilidade térmica que escondem os soldados das câmeras térmicas inimigas. Mas esconder algo a olho nú como se nunca tivesse existido requer alguma engenharia séria.
Normalmente, quando a luz interage com um objeto, ela é absorvida ou refletida, tornando o objeto visível. A verdadeira transparência exigiria que a luz passasse por um objeto imperturbável, como se não estivesse lá. Para conseguir isso, um dispositivo de camuflagem precisaria redirecionar a luz de todas as direções ao redor do objeto, para que parecesse invisível de qualquer ângulo.
Metamateriais, materiais de engenharia com propriedades únicas não encontradas na natureza, desempenham um papel fundamental na criação de mantos de invisibilidade. Ao projetar esses materiais com nanoestruturas cuidadosamente organizadas, os cientistas podem controlar o comportamento das ondas de luz. Esse campo, conhecido como óptica de transformação, permite a manipulação da luz ao redor de um objeto, tornando-o invisível.
As metalenses, por outro lado, são lentes finas que podem focar luz de vários comprimentos de onda em um mesmo ponto, superando as limitações das lentes tradicionais.
Vários mecanismos de camuflagem foram propostos e desenvolvidos para alcançar a invisibilidade. Uma abordagem envolve dobrar a luz ao redor de um objeto, criando um "manto" que o torna opticamente transparente. Outro método utiliza o redirecionamento da luz, fazendo com que um objeto pareça não estar ali. Essas técnicas requerem um controle preciso sobre a velocidade, direção e intensidade das ondas de luz para alcançar o efeito desejado.
Exemplos de capas de invisibilidade
Embora as verdadeiras capas de invisibilidade ainda estejam no domínio da pesquisa e desenvolvimento científico, houve avanços e demonstrações notáveis no campo.
Furtividade Quântica
Um dos protótipos de capa de invisibilidade mais interessantes vem da Hyperstealth Biotechnology, uma fabricante canadense de uniformes de camuflagem de nível militar. Em 2019, a empresa lançou o "Quantum Stealth", um material fino como papel que curva a luz em torno de um alvo de qualquer tamanho, de soldados a tanques e navios. Além disso, a camuflagem não funciona apenas para luz visível, mas também contra luz infravermelha e infravermelha de ondas curtas, tornando o Quantum Stealth uma capa de invisibilidade de banda larga.
Essa versatilidade incomparável é possível graças ao emprego de lentes lenticulares, normalmente vistas em marcadores 3D ou cartões colecionáveis. No caso do Quantum Stealth, essas lentes permanecem claras e não impressas. Ao colocar várias camadas lenticulares com diferentes distribuições de lentes, o material pode refratar a luz em vários ângulos, criando "pontos mortos" que impedem a passagem da luz e ocultam efetivamente o assunto, mantendo o fundo inalterado.
A capa de Rochester
Outros avanços notáveis incluem o Rochester Cloak, que usa um sistema de lentes para fazer desaparecer pequenos objetos. Desenvolvido em 2014 na Universidade de Rochester, este dispositivo de camuflagem específico usa quatro lentes padrão em uma configuração única. O resultado final é uma camuflagem tridimensional, continuamente multidirecional, que funciona em todo o espectro visível.
Isso significa que o dispositivo pode ocultar um objeto da vista, independentemente da posição do visualizador em relação a ele. A equipe conseguiu esse feito selecionando cuidadosamente o tipo de lente, a potência e a distância entre as lentes.
Durante um experimento, os cientistas colocaram o objeto camuflado na frente de uma grade de fundo. Conforme os pesquisadores mudaram seu ângulo de visão, a grade mudou como se o dispositivo de camuflagem não existisse. As linhas da grade atrás do objeto camuflado permaneceram contínuas e combinavam com o fundo em termos de ampliação e espaçamento. E ao contrário dos designs anteriores, que resultaram em mudanças visíveis no fundo, este novo dispositivo garante que o fundo permaneça imperturbável, aumentando assim a sua eficácia.
Embora o dispositivo atual mostre avanços significativos, ainda há áreas para melhorias. Em primeiro lugar, você não pode transformar essa configuração em um traje de invisibilidade porque a ótica é complicada e inflexível. Os pesquisadores reconhecem que a região camuflada atualmente se assemelha a uma forma de rosquinha devido à forma como a luz é dobrada e enviada através do centro do dispositivo. No entanto, eles desenvolveram projetos mais intrincados para lidar com essa limitação. Além disso, o manto exibe efeitos de borda, embora estes possam ser mitigados com o uso de lentes maiores.
Manto de anéis de cobre da Duke
Engenheiros da Duke University são responsáveis pelo primeiro dispositivo de camuflagem funcional do mundo, que eles revelaram em 2006. No entanto, o dispositivo sofria de um problema relacionado a reflexos, que reduzia sua eficiência geral. Em 2012, os pesquisadores criaram um projeto aprimorado que aborda essa preocupação crítica e nos aproxima de aproveitar todo o potencial da transmissão de luz controlada.
Um dos principais desafios enfrentados no desenvolvimento do manto original foi a perda de ondas devido a reflexões nos limites do dispositivo. Esses reflexos, semelhantes aos vistos no vidro transparente, interromperam o efeito de camuflagem uniforme. O manto atualizado mantém o design linha por linha do original, mas agora incorpora tiras de cobre adicionais para criar um metamaterial mais intrincado e de alto desempenho.
O dispositivo, medindo aproximadamente dois pés quadrados, forma uma forma de diamante com um centro vazio. Ao posicionar cuidadosamente cada faixa para encontrar sua imagem espelhada em cada interface, os pesquisadores da Duke atenuaram com sucesso os reflexos que atormentavam as versões anteriores. No entanto, esse manto só atinge a invisibilidade em 2D e em um determinado ângulo.
Uma capa de invisibilidade para câmeras de segurança
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| O usuário não é detectado como humano por sistemas de segurança controlados por IA |
Uma equipe de estudantes de pós-graduação chineses conseguiu superar as câmeras de segurança com uma invenção inovadora. Conheça o InvisDefens e, um casaco despretensioso projetado para tornar seu usuário praticamente invisível para câmeras monitoradas por IA.
O InvisDefense possui a extraordinária capacidade de tornar o usuário indistinguível para as câmeras de vigilância, permanecendo visível a olho nú. O segredo está em seu padrão meticulosamente elaborado, habilmente configurado para evitar a detecção por algoritmos de IA.
“Câmeras de segurança que usam tecnologia de IA estão por toda parte. Eles permeiam nossas vidas”, disse Wei Hui, estudante de pós-graduação em ciência da computação da Universidade de Wuhan, que projetou o algoritmo central do casaco. “Nossa privacidade é exposta sob visão de máquina.”
“Projetamos este produto para combater a detecção maliciosa, para proteger a privacidade e a segurança das pessoas em determinadas circunstâncias.”
Durante o dia, as câmeras dependem principalmente do reconhecimento de movimento e contorno para identificar corpos humanos. Ao adornar a superfície do InvisDefense com um padrão de camuflagem especialmente projetado, o casaco interrompe astuciosamente o algoritmo de reconhecimento da visão de máquina, deixando as câmeras incapazes de discernir o usuário como uma pessoa.
À medida que a escuridão desce, o desafio se intensifica à medida que as câmeras mudam para imagens térmicas infravermelhas. Para combater isso, o InvisDefense integra módulos de controle de temperatura de formato irregular em sua superfície interna, gerando um padrão térmico exclusivo que confunde a câmera infravermelha, protegendo ainda mais o usuário de olhares indiscretos.
Embora não seja um traje de invisibilidade de espectro visível, esse design é tão engenhoso que merece ser mencionado em nossa lista. E, além de seu impacto transformador na privacidade pessoal, o InvisDefense é promissor em domínios como guerra antidrone e engajamento homem-máquina no campo de batalha.
Metalenses
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| Este metalens plano é a primeira lente única que pode focar todo o espectro visível de luz - incluindo a luz branca - no mesmo local e em alta resolução |
Um avanço em 2018 envolveu o uso de nanofinas à base de titânio em metalenses, permitindo que eles dobrassem a luz na quantidade necessária para alcançar a invisibilidade. Embora os metamateriais anteriores não pudessem cobrir os comprimentos de onda da luz visível, a combinação de metalenses e metamateriais mostra-se promissora em estender a invisibilidade ao espectro da luz visível.
Esse avanço nos metalenses oferece o potencial para criar dispositivos de camuflagem de luz visível, onde a luz de diferentes comprimentos de onda pode ser manipulada para tornar os objetos invisíveis. Embora a tecnologia ainda não esteja totalmente desenvolvida, ela representa um passo significativo para alcançar as capas de invisibilidade da vida real em um futuro próximo.
O escudo de invisibilidade
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| Escudo de invisibilidade |
O Escudo de Invisibilidade usa um conjunto de lentes de engenharia de precisão que manipula a luz de forma inteligente. Ao redirecionar a maior parte da luz refletida do objeto para longe do observador, o escudo efetivamente camufla a pessoa atrás dele. Essa luz redirecionada é então espalhada lateralmente pela face do escudo, criando a ilusão de um fundo em vez da pessoa que deveria estar visível.
De acordo com a Invisibility Shield Co., seus escudos funcionam melhor quando usados contra fundos uniformes. Cenários naturais como folhagem, grama e o céu, bem como recursos feitos pelo homem, como paredes rebocadas, areia, trilhos ou linhas pintadas, oferecem a tela perfeita para esses escudos notáveis. Nesses cenários, a luz de fundo é habilmente difusa, tornando o escudo incrivelmente eficaz em ocultar seu usuário.
O futuro das capas de invisibilidade
No domínio militar, a tecnologia de camuflagem pode revolucionar as operações furtivas, tornando os ativos militares invisíveis ao radar ou aos sistemas de vigilância. Além disso, no campo da óptica, as técnicas de invisibilidade podem aumentar a eficiência de telescópios, microscópios e outros dispositivos de imagem.
Embora não possamos testemunhar capas de invisibilidade semelhantes as de Harry Potter tão cedo, os avanços feitos nesse campo são inegavelmente impressionantes. A pesquisa contínua e a colaboração entre cientistas, engenheiros e especialistas em materiais prometem mais avanços no futuro. A tecnologia da invisibilidade pode um dia se tornar parte integrante de nossas vidas, revolucionando vários setores e transformando a maneira como percebemos o mundo.
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