O drone, o iPhone, o Bluetooth e o GPS. Antes de mudarem o mundo, essas tecnologias eram apenas esquemas no papel. Veja onde o futuro começou.
Esqueça a imagem do inventor solitário trabalhando afastado em sua oficina. Hoje, é mais comum que as diversas tecnologias desenvolvidas por uma variedade de inventores se unam de repente para dar forma a um único elemento, tal como o iPhone ou o carro autônomo. Outras invenções, tais como o drone de quatro rotores e a impressora 3D, foram projetadas décadas antes que as tecnologias periféricas transformassem subitamente esses objetos em teconologias presentes no cotidiano.
A inovação de hoje é diferente da inovação do passado, mas ela está bem viva e presente nos tempos atuais. Seguem os 15 documentos de patente que moldaram o mundo moderno.
Levitação Magnética (Maglev)
Nome da patente: “Sistema de suspensão e estabilização eletromagnética para um veículo terrestre
A história do trem Maglev começa com Eric Laithwaite e seu trabalho em motores lineares por indução. O inventor concretizou um motor linear, que não exige o contato com os trilhos de uma estrada de ferro e poderia ser usado para desenvolver um sistema de transporte baseado em campos magnéticos. Laithwaite testou os motores lineares de indução que poderiam usar ímãs para conseguir simultaneamente elevação e impulso dianteiro.
O trabalho de Laithwaite foi amplamente estudado. Em 1967 James Powell e Gordon Danby do laboratório nacional de Brookhaven receberam a primeira patente para um trem Maglev. Seu projeto foi destinado a usar eletroímãs supercondutores para gerar “uma força de suspensão, para flutuar o trem acima do chão”, e era para usar um propulsor a hélice, turbina ou foguete para gerar o impulso dianteiro.
Quando o trabalho de Laithwaite em motores lineares de indução foi juntado ao projeto de Powell e Danby para um trem de flutuação, os primeiros trens comerciais do Maglev foram elaborados. Um trem Maglev foi aberto no Reino Unido em 1995, e os alemães construíram e testaram uma série de protótipos resultando Transrapid. O Transrapid de Xangai (desenvolvido na Alemãnha) é o comboio comercial mais rápido em serviço — com uma velocidade máxima de funcionamento de 435 km/h — mas já existe um protótipo japonês de um Maglev que alcançou o recorde de 603 Km/h. No futuro, os sistemas de hiperloop poderiam usar uma tecnologia similar para flutuar e acelerar capsulas com passageiros em um tubo hermético preenchido com vácuo, alcançando velocidades na ordem de 1200 Km/h.
Iphone
Nome do registro de Desenho Industrial: “Dispositivo eletrônico“
O desenho industrial [design patent] para um dos dispositivos mais representativos da tecnologia do século XXI não informa quase nada sobre esssa tecnolgia. Na sua totalidade, o DI da Apple para o iPhone original, é intitulado simplesmente como “dispositivo eletrônico”. No documento é dito apenas que o objeto protegido é um “desenho ornamental de um dispositivo eletrônico tal como exibido e descrito”. O documento exibe oito figuras do “dispositivo eletrônico”, descrevendo cada vista exibida e citando anterioridades relevantes ao documento.
Embora o iPhone não seja o primeiro smartphone ou o primeiro telefone capaz de se conectar à Internet, o projeto básico transformou com sucesso o olhar e a função de um dispositivo que muitas pessoas utilizam todos os dias. Melhor definido como um computador portátil do que como um telefone, o iPhone e as melhorias subsequentes no dito “dispositivo eletrônico” vieram a influenciar como os seres humanos se comunicam, navegam, e até mesmo a forma como pensamos.
Exoesqueleto Motorizado
Nome da patente: “Locomoção auxiliar, dispositivo e método“
Exoesqueletos têm uma longa história, que remonta ao “aparelho para facilitar a caminhada” inventado por Nicholas Yagi em 1890. O exoesqueleto de Yagi usava gás comprimido para armazenar energia e auxiliar os movimentos do usuário.
Na década de 1960, o exército dos EUA lançou um projeto de exoesqueleto motorizado chamado Hardiman, desenvolvido pela General Electric. O grande traje mecânico foi projetado para amplificar a força de um soldado para que ele pudesse levantar 1.500 Kg, mas o exoesqueleto sofria de movimentos violentos e descontrolados quando em pleno poder e nunca foi testado com um ser humano dentro.
A tecnologia continuou a melhorar, e uma variedade de empresas têm investido em exoesqueletos projetados para ajudar as pessoas com diferentes níveis de paralisia ou para ajudar os trabalhadores no local de trabalho. Rewalk é uma empresa que detém uma patente de 2014 para esse modelo de exoesqueleto, que constitui um exoesqueleto usado em centros de reabilitação que permite que as pessoas com paralisia dos membros inferiores possam aprender a sentar, ficar em pé, andar e subir escadas. Outras tecnologias nesta área têm sido desenvolvidas no MIT e na agência espacial europeia. No futuro, trabalhadores da construção civil, soldados e astronautas poderiam usar esses trajes de exoesqueleto.
Drone de quatro rotores
(quadrucopter drone)
Nome da patente: “Omni-direcional, lift vertical, helicóptero tipo drone“
O drone de quatro rotores, encontrado hoje zumbindo sobre parques e incomodando aviões, foi patenteado pela primeira vez em 1962. Eduardo G. Vanderlip, um engenheiro de Piasecki Aeronave Corporation, primeiro concebeu uma maneira de permitir que os instrumentos de um helicóptero continuassem a funcionar durante uma queda de energia.
Vanderlip, em seguida, teve a ideia de incorporar sistemas de voo pilot-friendly em uma aeronave pequena, remotamente operada. Sua patente para um “Omni-direcional, Lift vertical, helicóptero tipo drone” esboça um Veículo Aéreo Não Tripulado (UAV) projetado para ser “extremamente simples” para voar. O projeto do drone tem “quatro rotores distribuídos em pares nas extremidades opostas” de modo que o eixo vertical da inclinação esteja sempre perpendicular ao solo. Isto permite que a aeronave incline seus rotores e voe em qualquer direção enquanto mantém uma plataforma de nível.
Assim que os controles de voo e outros sistemas eletrônicos, como câmeras e navegação GPS, foram introduzidos à ideia de Vanderlip, o drone de quatro rotores foi aos céus em enxames.
Impressora 3D
Nome da patente: “Aparelhos para produção de objetos tridimensionais por estereolitografia“
Deferida em em 1986, a patente da impressora 3D estava muito à frente de seu tempo. O documento descreve a tecnologia básica utilizada pela maioria das impressoras 3D: estereolitografia ou solidificação de resina. Uma plataforma em movimento recebe inputs de um computador e posiciona a base abaixo de um bico. A resina líquida do bico forma o objeto, camada por camada, que é solidificada pela luz UV.
Com a tecnologia de computação avançada, o verdadeiro valor da impressão 3D tornou-se aparente. Com métodos de impressão metálica tais como como a sinterização do metal a laser, os fabricantes estão imprimindo agora construções 3D mais ambiciosas tais como pontes e motores de foguete.
Olho Biônico
Nome da patente: “Prótese de retina e método de fabricação de uma prótese de retina“
A primeira tentativa de restaurar a visão de um cego foi em 1968, quando os médicos G. s. Brindley e W. s. Lewin implantaram cirurgicamente um dispositivo em um paciente de 52 anos de idade. O dispositivo eletrônico não foi implantado no olho do paciente, mas sim no lóbulo óptico de seu cérebro. Estimulando os neurônios do cérebro, os médicos fizeram com que o paciente enxergasse manchas de luz em metade do seu campo de visão.
Hoje, com eletrônicos muito menores, dispositivos restauradores de visão podem ser implantados diretamente na retina, como descrito nesta patente de 2013. Uma câmera, muitas vezes montada em óculos de sol, tem sido utilizada para levantar dados sobre a área circundante e enviar um sinal para o implante de retina, que, em seguida, estimula os fotorreceptores no olho. Pacientes completamente cegos têm sido capazes de utilizar a tecnologia para restaurar a visão parcial, incluindo a capacidade de ver formas e luz. À medida que os eletrodos continuam diminuindo em tamanho, isso permite que fotorreceptores mais específicos sejam estimulados, fazendo com que essa tecnologia melhore cada vez mais.
Sistema de Geoposicionamento Global
Nome da patente: “Sistema de navegação utilizando satélites e técnicas de oscilação passiva”
Satélites GPS foram inventados pela Marinha americana e são operados até hoje pela força aérea americana. Roger L. Easton foi o cérebro por trás do sistema de geoposicionamento global, desenvolvendo tecnologias na década de 1950 para o laboratório de pesquisa naval (NRL) para acompanhar os satélites americanos em órbita. Em 1959, Easton desenvolveu o sistema naval de vigilância espacial — a primeira rede de radar para rastrear cada objeto orbitando sobre os Estados Unidos.
Nas décadas seguintes, Easton inverteu os objetivos de sua tecnologia, rastreando objetos presentes no chão pelo espaço. Esta patente de 1974 atribuída a este inventor descreve métodos para permitir a navegação com satélites. Os relógios de alta precisão lançados em missões como TIMATION I e II refinaram a tecnologia e corrigiram erros causados pela relatividade especial. Os primeiros dados de GPS foram transmitidos pela Navigation Technology Satellite 2 em 1977.
A tecnologia permaneceu exclusiva às forças armadas por anos e os Estados Unidos utilizaram satélites de GPS para navegar nos desertos do Kuwait e de Iraque durante a primeira guerra de Golfo, por esse motivo conhecida como “a primeira guerra espacial”. O sistema GPS tornou-se totalmente operacional com 24 satélites em 1995, e hoje, o Google Maps cobre praticamente a totalidade do globo terrestre.
CRISPR Edição de Genes
Nome da patente: “Sistemas e métodos de crispr-CAS para alterar a expressão dos produtos genéticos“
CRISPR-Cas9 é uma ferramenta de edição de genes desenvolvida pela Universidade da Califórnia, Berkeley, para modificar organismos unicelulares. A tecnologia foi então melhorada no Broad Istitute, uma parceria sem fins lucrativos com Harvard e MIT, para trabalhar em organismos multicelulares, como descrito nesta patente de 2014. Hoje, CRISPR é usada para modificar as culturas vegetais e pecuárias, bem como para tratar pacientes humanos com doenças como leucemia.
A ferramenta CRISPR-Cas9 trabalha em três partes: uma vertente do RNA que localiza a seção correta do DNA de um organismo, a enzima Cas9 que corta esse segmento do DNA, e opcionalmente um segmento de DNA para substituir a seção suprimida.
O CRISPR pode ser injetado em embriões ou introduzidos em células como células do sistema imunológico e, em seguida, injetado em um paciente. As possibilidades de engenharia genética estão apenas começando a tomar forma, com novas drogas e tratamentos destinados à cura de uma pluralidade de doenças no horizonte.
Implante cerebral
Nome da patente: “Dispositivo eletrodo tridimensional“
No final do século XIX, os médicos perceberam que a estimulação elétrica do cérebro poderia causar movimento físico em humanos e animais. No século XX, experimentos envolvendo estímulo cerebral mudaram o humor e o comportamento de um paciente.
Este 1993 uma patente da Universidade de Utah descreve a chamada “matriz de Utah”, descrita em um mais tarde como um “instrumento implantável, integrado que contata o cérebro com uma pluralidade de agulhas metálicas para detectar sinais elétricos ou para transmitir sinais para o cérebro”.
Desde então, os implantes cerebrais avançaram até o ponto em que os pacientes podem mover próteses robóticas ou digitar texto em um computador com seus pensamentos. No futuro, tecnologias como o laço neural que cobrem um grande número de neurônios pode ser usado para permitir que os seres humanos a interface com computadores usando suas mentes.
Grafeno
Nome da patente: “Placas grafeno em escala nano“
É possível que estejamos entrando na “era do grafeno”. O material composto, feito de uma única camada de moléculas de carbono dispostos em uma estrutura de favo de mel, é incrivelmente leve, cerca de 200 vezes mais forte do que camadas semelhantes de aço, e tem alta resistência ao calor e condutividade elétrica eficiente. Estas propriedades fazem o grafeno e outros compósitos de carbono ideais para chips de computador, asas de avião, e muitos outros usos.
O Grafeno é feito de pedaços de grafite, semelhantes ao que você encontra em um lápis. No entanto, isolar uma única camada de moléculas de carbono, com apenas um átomo de espessura, é incrivelmente desafiador. Somente em 2004 que Andre Geim e Konstantin Novoselov na Universidade de Manchester conseguiram extrair uma camada única de cristais de átomo de espessura de grafeno usando uma fita adesiva, criando o “método de fita Scotch.” O trabalho lhes rendeu o 2010 prêmio Nobel de física “para experiências inovadoras sobre o material bidimensional grafeno.” Surgiram novas e inovadoras formas de extrair esse material tais como esta patente de 2006 para criar grafeno usando uma técnica “esfoliante”.
Bluetooth
Nome da patente: “Intercâmbio de informações peer to peer para dispositivos de comunicações móveis“
Jaap Haartsen inventou o Bluetooth em 1994, permitindo que os dispositivos eletrônicos próximos conectassem uns aos outros utilizando ondas de rádio de frequência muito alta mas com baixa potência. Haartsen elaborou várias patentes relacionadas à tecnologia Bluetooth, mas elas foram frustradas por processos judiciais e patent trolls. Esta patente de 2013 descreve como essa tecnologia pode ser utilizada para transmitir dados de GPS.
O sistema utiliza pequenos chips de computador implantados em dispositivos que servem como mini rádios e executam o software necessário para se conectar uns aos outros. Os dispositivos se emparelham sobre uma rede de curto alcance conhecida como um piconet. A tecnologia é utilizada em quase todos os dispositivos portáteis hoje, incluindo fones de ouvido, câmeras e termostatos inteligentes.
Carro Autônomo
Nome da patente: “Sistema de visão para um veículo autônomo“
A história dos automóveis autônomos existe há quase cem anos. Em 1925, Houdina Radio Control navegou um veículo autônomo da marca Chandler na densa Manhattan, operando-o com sinais de rádio de um carro que acompanhava seu trajeto perseguindo-o por trás. 70 anos depois, o projeto da Universidade Carnegie Mellon intitulado “No Hands Across America” dirigiu 5000 Km pelos Estados Unidos em um carro semi-autônomo que controlava toda a direção do veículo, enquanto o motorista controlava o acelerador e os freios.
Existem centenas de patentes para a tecnologia auto-condução de veículos, mas a empresa que rompeu a barreira foi uma empresa italiana Vision Company chamado VisLab. Em julho de 2013, o carro da VisLab, BRAiVE navegou de forma autônoma por ruas de duas vias, cruzando faixas de pedestres, semáforos, circulando em rotatórias e cruzando outros obstáculos presentes no tráfego no centro de Parma, Itália. A primeira patente que esta empresa detém para a tecnologia de direção autônoma veicular é uma câmera e sistema de sensores para levar informações sobre os arredores de um veículo e comandos de entrada para um computador.
Hoje, muitas grandes empresas de tecnologia e automóveis estão desenvolvendo carros autônomos. Dentre elas, temos a Google, Amazon e a Tesla. Alguns preveem que os carros autônomos substituirão o transporte público tradicional e os carros convencionais nas cidades, transformando o transporte urbano em uma rede de veículos interconectados para eliminar o trânsito nas cidades.
Painel Solar
Nome da patente: “Aparelho para utilizar energia solar radiante“
No início do século XIX, o físico francês Edmund Bequerel descobriu que certos materiais geram uma pequena corrente elétrica quando expostos à luz, devido ao efeito fotovoltaico. Em 1839, ele criou a primeira célula fotovoltaica conectando cloreto de prata com eletrodos de platina em uma solução ácida.
Cerca de 50 anos mais tarde, a primeira patente americana para uma célula solar foi atribuída a Edward Weston. A patente descreve um “elemento térmico” com dois corpos de “metal dissimilar” conectados em uma extremidade e isolados em qualquer outro lugar para “causar uma corrente elétrica em um circuito” quando exposto à luz. Weston ainda teve a sagacidade de esboçar um sistema de armazenamento de energia para que “a energia acumulada durante horas de sol pudesse ser utilizada durante a noite ou em períodos de tempo nublado”, identificando o principal desafio enfrentado pela energia solar no tempo corrente.
A tecnologia dos painéis solares continuou a melhorar ao longo das décadas e hoje eles são feitos principalmente de silício. O satélite Vanguard 1 tornou-se a primeira espaçonave a usar painéis solares em 1958, popularizando a tecnologia. Atualmente, a maior usina de energia solar do mundo, o Kamuthi Solar Power Project na Índia, cobre aproximadamente 10 km² e tem uma capacidade de geração de quase 650 megawatts.
(3G) telecomunicações móveis sem fio de terceira geração
Nome da patente: “Acesso à Internet móvel“
A primeira geração de tecnologia móvel sem fio de telecomunicações fez os telefones celulares analógicos possíveis. A segunda geração deu suporte aos telefones celulares digitais. Mas foi o 3G, começando com o sistema universal de telecomunicações móveis (UMTS), que transformou os dispositivos que utilizamos todos os dias.
Hoje, os telefones celulares são conectados ao GPS e à Internet com base na tecnologia 3G, tal como descrito nesta patente de 2003. O 3G possibilitou a chamada de vídeo e streaming em um dispositivo portátil. As melhorias para a rede feita com a infra-estrutura 4G uma década depois continuaram a transformar o seu telefone celular, transformando-o em uma carteira, assistente pessoal, e dispositivo de entretenimento.
Realidade virtual
Nome da patente: “Gerador de realidade virtual para exibir informações abstratas“
O primeiro headset de realidade virtual inventado não foi criado para jogos de vídeo game ou para exibir jogos de esportes, mas para ajudar os usuários a analisar dados financeiros. A patente de 2000 para um “gerador de realidade virtual” atribuída ao inventor Paul Marshall descreve um mundo gerado por computador que o usuário poderia navegar “usando dispositivos de controle, como um trackball ou Spaceball, uma luva de dados eletrônicos, um rastreador de posição da cabeça magnética, um teclado, um joystick ou um volante.”
Marshall continuou a trabalhar nessas tecnologias para criar uma “paisagem de informação tridimensional”, ainda com o objetivo de ajudar um “gestor de fundos ou analista financeiro” navegar através de dados. A tecnologia permaneceu principalmente no mundo da pesquisa até que a Oculus Rift liberou seu Headset de entretenimento em 2016, e o HTC veio logo depois. Outros sistemas de realidade virtual, como Samsung VR e Google Cardboard, utilizam um Smartphone para exibir o mundo virtual. A realidade aumentada (AR), como o Microsoft HoloLens poderia ser utilizada no futuro para ajudar a todos dos trabalhadores da construção civil a cientistas com a sobreposição de dados sobre o plano real.
+ e-books gratuitos sobre patentes
Tradução livre do artigo de Jay Bennett para a PopularMechanics.com.
Tradutor: Ari Magalhães
