Os grandes desafios pra a engenharia

Ao longo da história humana, a engenharia tem impulsionado o avanço da civilização.

A partir dos metalúrgicos que terminou a Idade da Pedra para os construtores navais que uniram os povos do mundo através de viagens e comércio tendo o passado testemunhado muitas maravilhas da proeza da engenharia, com o crescimento da civilização houve um sustento e reforçado com a ajuda de ferramentas cada vez mais sofisticados para a agricultura, tecnologias para a produção de têxteis, e invenções transformando a interacção e comunicação humana. Invenções como o relógio mecânico e da imprensa irrevogavelmente mudaram a civilização da Era Moderna, a Revolução Industrial trouxe a influência de engenharia para todos os nichos da vida, como máquinas suplementado e substituído o trabalho humano de incontáveis ​​tarefas, sistemas de saúde melhorados, reforçando o saneamento, e a máquina a vapor que facilitaram a mineração, movimento dos comboios e dos navios, e desde da energia para as fábricas.

No século que acabou a engenharia assinalou as suas grandiosas conquistas, com o amplo desenvolvimento e distribuição da electricidade e da água limpa, automóveis e aviões, rádio e da televisão, dos vaivéns espaciais, lasers, antibióticos e imagens médicas, e dos computadores e a Internet são apenas alguns dos destaques de um século em que revolucionou a engenharia e melhorou praticamente todos os aspecto da vida humana. Os 20 grandes feitos da engenharia no século 20 são inumerados na IMAGEM01.01 à IMAGEM01.20 abaixo:

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01-Electrificação

Várias vezes ao dia com o mero toque de um dedo cada um de nós acede a vastas fontes de energia, desde dos profundos leitos de reservatórios de petróleo, das cavernas de carvão, dos ventos e das correntes de água, do por poder do átomo e do esplendor do sol, tudo se transforma em electricidade e sendo o trabalho do mundo moderno.

02-Automóvel

Quando Thomas Edison fez um comentário sobre o futuro dos transportes durante entrevista num jornal em 1895, ele comentou algo como. "A carruagem sem cavalos é a maravilha que virá", disse o inventor, "é apenas uma questão de pouco tempo quando os carros e caminhões em cada grande cidade andaram com os motores.", sobre o que tipo de motores é que permanece obscuros por mais alguns anos.

03-Avião

Nenhum ser humano jamais havia pilotado um avião movido quando o século 20 se iniciou, no final do século voar tornou-se relativamente comum para milhões de pessoas, e alguns foram até mesmo voar para espaço. O primeiro voo pilotado, controlada e autómato durou 12 segundos e levou um homem cerca de 40 metros, enquanto actualmente os voos comerciais sem escalas duram cerca 15 horas transportar centenas de passageiros para o outro lado do planeta.

04- Abastecimento de água e sua distribuição

No início do século 20 na maioria dos países, a água era um requerimento, pelo que as cidades de todo o país estavam a pedir por mais, pelo que a suas populações cresciam bastante e uma boa parte do Ocidente viu-o como o ingrediente que faltava para o desenvolvimento. Ao mesmo tempo a condição de sistemas de abastecimento de água existentes foi directamente um enorme benefício para a saúde pública.

05-Electrónica

Ainda bastante no início a electrónica que foi apresentado ao público em meados de 1948, tendo um dispositivo chamado transístor, que tem várias aplicações de rádio, onde um tubo de vácuo normalmente é empregue e foi demonstrado pela primeira vez no Bell Telephone Laboratories.

06- Radio e televisão

No outono de 1899, um novo modo de comunicação fez o seu peso a caminho para a cobertura de um evento desportivo. Fora do porto de Nova York, dois veleiros elegante-Columbia, do New York Yacht Club e Nova Shamrock do Iate Clube do Ulster, na Irlanda, estavam prestes a competir para a Copa América, um cobiçado troféu internacional. Em concursos anteriores, o público não tinha nenhuma maneira de saber o que aconteceu na água até que os espectadores chegaram praia após as corridas. Desta vez, porém, os relatórios que "vêm correndo pelo ar com a simplicidade da luz", como um repórter de jornal colocá-lo sem fôlego.

07- Mecanização da agricultura

Uma pessoa pode ver a partir da janela de um avião enormes, círculos perfeitos em vários tons de verde, dourado, marrom como se fossem um vasto tapete que se estende até o horizonte. Em terras agrícolas em todo o mundo, estes tapetes são sinais genuínos de um certo sistema automatizado de irrigação e um emblema de uma revolução na agricultura, o mais antigo de ocupações humanas, no coração dessa transformação é um conceito único é a mecanização.

08-Computadores

A máquina descrita na capa da edição de Janeiro de 1975 da revista Popular Electronics soou impressionante "Primeiro Kit de um minicomputador do mundo e por um preço de US $ 397”, parecia completamente um negócio. Na verdade o Altair 8800 não foi um minicomputador, um termo normalmente reservado para máquinas muitas vezes com um grande poderoso. Também não era fácil de usar, a programação tinha que ser feito ajustando interruptores e a memória realizava uns míseros 256 bytes de dados e saída que tomacam a forma de padrões de luzes piscando.

09-Telefone

"O telefone" escreveu Alexander Graham Bell num prospecto 1877 para angariar apoio para sua nova invenção, "pode ser brevemente descrito como um artifício eléctrico para a reprodução em lugares distantes os tons e as articulações da voz de um orador." Quanto à ligação de um tal artifício para outro ele sugeriu possibilidades que o reconhecidamente parecia utópico "É concebível que os cabos e os fios de telefone possam ser colocados no subsolo, ou suspensa em cima, a comunicação por fios de filiais com residências particulares, casas de campo, lojas, fábricas, etc. "

10-Ar condicionado e a refrigeração

Sem qual dos aparelhos em sua casa seria o mais difícil de viver? A resposta mais frequente para essa pergunta numa pesquisa recente foi o frigorifico, ao longo do século 20 outrora um bem luxuoso tornou num recurso indispensável numa casa, um produto central em mais de 99,5 por cento das cozinhas no final do século.

11-Auto estradas

Visões arrebatadoras foram uma espécie de especialidade para William Durant, fundador da General Motors a 1922, e ele pensou em países cobertos de redes rodoviárias que atravessem vales e recortassem colinas e que os veículos motorizados se deslocariam de um ponto para o outro. Dado o seu conhecimento do automóvel este tipo de previsão não era assim tão absurda.

12-Veiculo espacial

O evento foi tão envolto num secretismo que, devido a este carácter histórico não se tiraram fotografias, mas as pessoas que lá estiveram nunca irão esquecer o momento, em que o foguetão foi lançado a partir de uma plataforma e ficou a pairar um ponto minúsculo brilhante sobre as planícies do Cazaquistão a 04 de Outubro de 1957, e assim a União Soviética tinha acabado de lançar a primeira nave espacial de sempre e na sua carga transportava um satélite com cerca de 80 quilos chamado Sputnik.

13-Internet

A conferência realizada no Hilton Washington em Outubro de 1972 não foi feito para dar início a uma revolução, realizada para uma elite tecnológica, seu objectivo era mostrar um esquema de computação de ligações chamado ARPANET, um novo tipo de rede que foi desenvolvido sob os auspícios militares para ajudar computador compartilhar informações cientistas e capacitá-los no aproveitamento do poder do processamento das máquinas distantes. O tráfego no sistema ainda não estava muito claro porém e muitos potenciais utilizadores acharam que era demasiado complexo para ter muito futuro.

14-Visualização

Para se poder visualizar com um olhar perspicaz têm sido uma obsessão humana desde dos tempos de Leeuwenhoek e Galileo, considerados os pais do microscópio e telescópio, respectivamente. Durante séculos a visualização do olhar perspicaz significava ver mais claramente o que estava longe ou o que era muito pequeno e ampliar até aperfeiçoar. Mas no século 20 a visualização passou também a ter outro a significado pelo que consegue-se através da difracção da luz visualizar o interior de corpos assim como registos de luz que estão a anos-luz do homem.

15-Electrodomésticos

Como um fornecedor frequente de sonhos domésticos, que permite ao apertar um botão preparar as refeições e que facilmente limpa através do aperto de um botão como seja limpar a casa, lavar a roupa, outro tipo de tarefa, que manualmente durariam bastante tempo.

16-Tecnologias ligadas à saúde

Em 1900 a esperança média de vida nos era de 47 anos, em 2000 tornou-se quase 77 anos. Este aumento de 30 anos notável foi o resultado de um certo número de factores, incluindo a criação de um abastecimento de água potável, mas grande parte do crédito deve ir para a grande variedade século de avanços em diagnósticos médicos, produtos farmacêuticos, dispositivos médicos, e outras formas de tratamento.

17- Petróleo e tecnologia petroquímica

Se o carvão era rei no século 19, o petróleo era o imperador indiscutível do século 20, as formas refinadas do petróleo, o combustível em que deu a força vital aos automóveis, aeronaves, equipamentos agrícolas e máquinas industriais.

18-Laser e fibra óptica

Se a necessidade é a mãe da invenção, as hipóteses de um avanço nas telecomunicações começou a crescer mais rápido na segunda metade do seculo 20. A maioria do tráfego de mensagens de longa distância sendo então transportada por electrões que viajam ao longo de cabos de cobre ou cabos coaxiais, mas este fluxo foi caro e com a oferta e demanda muito supera. Ao longo das próximas décadas, no entanto, os gargalos em longa distância de comunicações seria varrido por uma tecnologia radicalmente nova.

19-Tecnologia nuclear

Desenvolvida para obter energia através do átomo, possui também um lado perverso que aponta para a destruição, este foi sem dúvida um dos desenvolvimento mais rápidos e tanto podendo ser utilizado para o bem e para o mal.

20- Materiais de alto desempenho

Um inventor britânico chamado Henry Bessemer havia descoberto como fazer aço em grandes quantidades, e Andrew Carnegie e outros senhores da indústria estariam a produzindo milhões de toneladas por ano e a ser utilizado no enquadramento estrutural de pontes e arranha-céus, das faixas de redes ferroviárias, alastrando às estruturas e as placas de cascos dos navios a vapor, e uma infinidade de outras aplicações se estendem a partir de latas de alimentos a sinais de trânsito.

Para todos esses avanços, porém o século que se coloca à frente tem desafios tão formidáveis quanto quais como os dos milénios passados. À medida que a população cresce e as suas necessidades e desejos se expandem o problema de manter o avanço contínuo da civilização, enquanto ainda a melhoria da qualidade de vida e enaltecer os momentos mais imediatos. Antigas e novas ameaças para a saúde pessoal e pública exigem tratamentos mais eficazes e mais facilmente disponíveis. As vulnerabilidades às doenças pandémicas, a violência humana, e desastres naturais requerem pesquisas sérias para novos métodos de protecção e prevenção. E os produtos e processos que melhoram a alegria de viver continuam a ser uma prioridade da inovação da engenharia como têm sido desde o domínio do fogo e da invenção da roda.

Em cada um destes amplos domínios de interesse humano, a sustentabilidade, a saúde, vulnerabilidade e a alegria de viver, específicos grandes desafios esperam por soluções da engenharia, no quadro mundial os engenheiros irão procurar maneiras de colocar o conhecimento em prática para atender a estes grandes desafios, aplicando as regras da razão, as descobertas da ciência, a estética da arte, e a centelha de imaginação criativa, os engenheiros irão continuar a tradição de forjar um futuro melhor. Dentre dos desafios que são aqueles que devem ser atendidos para garantir o próprio futuro, o planeta Terra é um planeta de recursos finitos e sua crescente população consome esses elementos actualmente a um ritmo que não pode ser sustentável, avisos amplamente relatados têm enfatizado a necessidade de desenvolver novas fontes de energia, ao mesmo tempo como a prevenção ou reverter da degradação do meio ambiente.

Os raios de sol tem oferecido por muito tempo uma fonte tentadora de poder ambientalmente amigável, banhando a Terra com mais energia numa hora do que aquela que a população do planeta consome num ano, mas a capturar desse poder e convertendo-o em formas úteis, especialmente armazenando-o para um dia chuvoso, apresenta enormes desafios de engenharia.

Outra proposta popular para fontes energéticas de longo prazo é a fusão nuclear a recriação artificial da energia solar da Terra. A busca da fusão estendeu os limites da ingenuidade e da engenharia, mas desenvolvimentos esperançosos, sugerem o objectivo da energia da fusão prática pode ainda ser atingido.

Soluções da engenharia tanto para a energia solar e fusão nuclear devem ser viável não só tecnologicamente mas também economicamente quando comparado com o uso contínuo de combustíveis fósseis. Mesmo com sucesso no entanto continua a ser pouco provável que os combustíveis fósseis sejam eliminados do orçamento de energia do planeta tão cedo, deixando seu ambiente associados problemas para os engenheiros para resolver. Mais notoriamente há evidências de que o dióxido de carbono bombeado para o ar pela queima de combustíveis fósseis está aumentando a temperatura do planeta e ameaçando com efeitos perturbadores sobre o clima, antecipando a continuação da utilização de combustíveis fósseis, os engenheiros têm explorado métodos tecnológicos de capturar o dióxido de carbono produzido pela queima de combustível e sequestro-lho no subsolo.

Uma outra preocupação mas menos publicitado ambiental envolve componente dominante da atmosfera, o elemento nitrogénio, o ciclo biogeoquímico que extrai o nitrogénio do ar para a sua incorporação em plantas e portanto para os alimentos tornou-se alterada pela actividade humana. Com a utilização generalizada de fertilizantes e de alta temperatura de combustão industrial, os seres humanos duplicaram a taxa em que o azoto é removido do ar em relação ao pré-industrial, contribuindo para a poluição e chuva ácida, poluindo a água para beber, e até mesmo piora o aquecimento global, os engenheiros devem projectar contramedidas para os problemas do ciclo do nitrogénio mantendo a capacidade da agricultura para produzir alimentos suficientes. Dirigindo entre as preocupações a este respeito é a qualidade e quantidade da água que está em falta em muitas regiões do mundo. Tanto para uso pessoal, potável, limpeza, cozinha e remoção de resíduos e do uso em larga escala, tais como irrigação para a agricultura, a água deve estar disponível e de forma sustentável desde a manter a qualidade de vida, e novas tecnologias para dessalinização da água do mar pode ser útil mas em pequena escala tecnologias de purificação de água local pode ser ainda mais eficaz para as necessidades pessoais.

Naturalmente a qualidade da água e muitas outras preocupações ambientais estão intimamente relacionados a questões de saúde humana, embora muitos dos flagelos do passado foram controladas e até mesmo eliminada pela medicina moderna, outras mais antigas como a malária permanece mortal e os problemas mais recentes permaneceram nos resistentes aos progressos da medicina, exigindo novos métodos e novas tecnologias médicas. Um dos objectivos da engenharia biomédica de hoje está cumprindo a promessa da medicina personalizada, em que os médicos têm reconhecido por muito tempo que os indivíduos diferem em sua susceptibilidade à doença e sua resposta aos tratamentos, mas as tecnologias médicas têm sido geralmente oferecido como um produto que apenas serve uma vez a uma única pessoa, a recente catalogação do genoma do ser humano é uma compreensão mais profunda do corpo completo e das proteínas e das suas interacções bioquímicas que oferecem a perspectiva de identificação aos factores específicos que determinam a doença e bem-estar de qualquer indivíduo.

Uma maneira importante de explorar tais informações seria o desenvolvimento de métodos que permitam que os médicos a prevejam os benefícios e efeitos colaterais de tratamentos potenciais ou curas, a engenharia inversa do cérebro pode ajudar a determinar como se executa o seu processo assim como deve oferecer os benefícios duplos de ajudar a tratar doenças, fornecendo pistas para novas abordagens computacionais de inteligência artificial, que por sua vez deve de permitir um diagnóstico automatizado e as prescrições para o tratamento, assim como os catálogos computadorizados de informação em saúde devem aumentar a capacidade do sistema de saúde para controlar a propagação da doença e analisar a eficácia comparativa de diferentes abordagens para a prevenção e terapia. Outra razão para desenvolver novos medicamentos é o crescente perigo de ataques de novos agentes causadores de doenças, determinadas bactérias mortais têm evoluído repetidamente novas propriedades que conferem-lhes resistência contra até mesmo os antibióticos mais potentes, esses novos vírus surgem com o poder de matar e se espalhar mais rapidamente do que de prevenção das doenças sistemas são projectados para neutralizar.

Como consequência a vulnerabilidade a um desastre biológico está no topo da lista dos desafios dos engenheiros biomédicos não atendidas assim como soluções de engenharia são extremamente necessárias para combater a violência de terroristas e a destruição dos terremotos, furacões e outros perigos naturais, enquanto as tecnologias para detecção precoce de tais ameaças e implantação rápida de contramedidas tais como vacinas e drogas antivirais estão entre os mais urgentes desafios atuais da engenharia, mesmo como ataques terroristas, as epidemias médicos, e os desastres naturais representam ameaças graves para a qualidade de vida, as preocupações mais gerais representam desafios para o aprimoramento contínuo da vida. Os engenheiros enfrentaram o grande desafio da renovação e manutenção das infra-estruturas do envelhecimento das cidades e dos seus serviços, preservando equilíbrios ecológicos e aumentando o apelo estético dos espaços e da vida, e o mundo externo não é o único lugar onde as questões de engenharia importam, o mundo interno da mente deve beneficiar dos melhores métodos de ensino e aprendizagem, incluindo maneiras de adaptar o crescimento da mente prosperas e habilidosas, alguns novos métodos de instrução tais como a criação de ambientes de realidade virtual sem dúvida também ser adoptados para entretenimento e lazer promovendo contribuições da engenharia e para a alegria de viver.

O espírito da curiosidade na mente das pessoas e das sociedades como um todo pode ser promovida através de empreendimentos de engenharia que reforcem a exploração nas fronteiras da realidade e do conhecimento, fornecendo novas ferramentas para investigar a vastidão do cosmos ou a complexidade da vida interior e os átomos. Todos estes exemplos apenas riscam a superfície dos desafios que os engenheiros terão de enfrentar no século 21, os problemas descritos aqui apenas ilustram a magnitude e a complexidade das tarefas que devem ser dominadas para garantir a sustentabilidade da civilização e da saúde dos seus cidadãos, além de reduzir as vulnerabilidades individuais e sociais e o aumentando da alegria de viver no mundo moderno. Nenhuns desses desafios serão atendidos no entanto sem encontrar formas de superar as barreiras que bloqueiam a sua realização, mais obviamente as soluções de engenharia deve ser projectadas com aas considerações económicas por exemplo apesar dos regulamentos ambientais as tecnologias mais baratas sejam tecnologias poluentes permanecem no uso frequentemente preferencial sobre as tecnologias mais caras ou seja tecnologias mais limpas.

Os engenheiros também devem enfrentar formidáveis ​​obstáculos políticos, em muitas partes do mundo grupos entrincheirados beneficiando os velhos sistemas de poder político e limitam a criação de novas empresas e o exercício de novos métodos, mesmo onde não há uns grupos que estejam no caminho do progresso, o custo de novos projectos técnicos de engenharia pode impedir as acções e para ir de encontro com alguns dos desafios do seculo vai exigir níveis de financiamento público sem precedente. Orçamentos governamentais actualmente tentam melhorar as infra-estruturas do país que chega a vários bilhões de euros para além das necessidades estimas, mas deve-se de garantir os fundos necessários para cumprir todos os grandes desafios que exigiram o apoio popular e político., em que os engenheiros devem juntar-se com cientistas, pedagogos e outros, para incentivar e promover a ciência melhorando a tecnologia, a engenharia e educação matemática nas escolas e melhor fluxo de informações técnicas para o público em geral, não apenas transmitir os factos da ciência e engenharia, mas também uma valorização das formas que os cientistas e engenheiros adquirem o conhecimento e as ferramentas necessárias para atender às necessidades da sociedade.

A compreensão pública da engenharia e sua ciência subjacente será importante para apoiar os pedidos de financiamento assim como para melhorar a perspectiva do sucesso na adopção de novas tecnologias, os utilizadores finais de produtos de engenharia são pessoas com interesses individuais e pessoais e em muitos casos a resistência a novas formas de fazer as coisas terão de ser superados. Os professores devem reformular seus currículos e estilos de ensino para beneficiar de métodos electrónicos de aprendizagem personalizada. Médicos e funcionários do hospital vão ter que alterar os seus métodos de fazer uso de informação de saúde e implementar sistemas de medicina personalizada, novos sistemas de regulação de medicamentos e aprovação será necessária quando os medicamentos são projectados para um pequeno número de indivíduos ao invés de populações de pacientes como um todo.

Um exemplo onde tal barreira existe é no desafio de reduzir a vulnerabilidade às agressões ao ciberespaço como roubo de identidade e vírus de computador projectados para interromper o tráfego da internet, sistemas para manter ciberespaço seguro deve ser projectados para serem compatíveis com utilizadores humanos e os seus métodos complicados que têm de ser rigorosamente observados e os métodos que não funcionam porque as pessoas encontram sempre inconveniente, e parte da tarefa da engenharia será descobrir quais as abordagens funcionam melhor e assegurar a cooperação do utilizador às novas tecnologias, em suma os institutos governamentais e organizações politicas, económicas e pessoas socialmente irão sempre surgir repentinamente em busca de soluções para os seus problemas. Como eles ao longo da história dos engenheiros terão de integrar os seus métodos e soluções com objectivos e desejos de todos os membros da sociedade e a todos os membros da sociedade deve ser interpretada literalmente, talvez o desafio mais difícil de tudo será dispersar os conhecimentos da engenharia amplamente ao redor do planeta tanto para ricos e pobres.

No mundo de hoje muitos das obras da engenharia para a civilização são distribuídos de forma desigual, pelo menos um bilhão de pessoas não têm acesso a fornecimentos adequados de água potável, e sendo incontáveis os ​​milhões que têm praticamente nenhuma assistência médica disponível, diagnóstico e tratamento personalizado sozinho, resolvendo problemas de segurança de computadores tem pouco significado para a maioria da população do mundo do lado errado da fronteira digital., assim como abastecimento sustentável de alimentos, água e energia, a protecção contra a violência humana, desastres naturais e doenças, seja o pleno acesso às alegrias, a exploração, à aprendizagem, à comunicação e ao entretenimento, sendo que estas são as metas para todos os povos do mundo.

Assim na busca de grandes desafios do século os engenheiros devem enquadrar o seu trabalho com o objectivo final da acessibilidade universal em mente, assim como se pode observar que uma casa dividida contra si mesma não pode subsistir, num mundo dividido pela riqueza e pobreza, saúde e doença, alimentação e fome, não pode permanecer por muito mais tempo isto para dar um lugar estável para à civilização a prosperar para além dos seus conhecimentos, e através das obras de engenharia do passado o mundo tornou-se menor, mais incluído e mais ligado, sendo os maiores desafios enfrentados pela engenharia de hoje não são aqueles de localidades isoladas mas sim como um único planeta das pessoas, conseguir reunir todos esses desafios devem fazer o mundo não apenas um local mais avançado tecnologicamente e ligado mas também haver um desenvolvimento mais sustentável, seguro, saudável e alegre, em suma por outras palavras, “um local melhor”.