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USP São Carlos cria equipamento com tecnologia inclusiva para cegos

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Protótipo baseado em ondas de ultrassom complementa o uso da bengala tátil e alerta o deficiente visual sobre objetos situados a uma distância de até 4 metros no ambiente

Inovar na área de tecnologia inclusiva, aproveitando o conhecimento científico disponível para criar aplicações e sistemas inéditos. Com esse propósito, um grupo de pesquisadores liderados pelo engenheiro elétrico da Universidade de São Paulo (USP), câmpus de São Carlos, Francisco Monaco, criou um protótipo para auxiliar pessoas com deficiência visual.

O conjunto recebeu o nome de SoundSee e a tecnologia, da área de sistemas adaptativos, segue em desenvolvimento desde o primeiro semestre de 2013 no Departamento de Sistemas de Computação do Instituto de Ciências Matemáticas e de Computação (ICMC), da USP.

Portátil, o equipamento é composto pela unidade central de comando, um par de fones de ouvido e três sensores. O primeiro deles, o dianteiro, funciona afixado na altura do peito do usuário, podendo ficar no bolso da camisa; os outros dois, laterais, são acoplados nas alças de uma mochila ou nas mangas da roupa (camisa, camiseta, vestido, etc.).

Alertas

Segundo o professor Monaco, as ondas de ultrassom emitidas pelos sensores criam uma espécie de funil de detecção do ambiente. Em um raio de 60 graus, o sistema retorna, em tempo real, informações sobre objetos no ambiente com até 4 metros de altura. Conforme a pessoa cega caminha e aproxima-se de anteparos, passa a receber alertas sonoros que aumentam de intensidade.

“O SoundSee foi projetado para complementar a bengala tátil usada pelo cego. Por meio da bengala, ele consegue saber o que há no chão à sua frente; com a tecnologia, a pessoa consegue saber, sem tocar, o que está ao seu redor acima da sua linha de cintura”, detalha.

Localização

“O funcionamento é semelhante ao dos sensores de ré instalados nos para-choques e para-lamas de alguns veículos”, explica Monaco. “Entretanto, o SoundSee, além de apitar com a aproximação, indica a localização tridimensional do objeto”, acrescenta. Essa percepção espacial, explica o professor, é uma funcionalidade decorrente de um algoritmo sofisticado empregado nessa tecnologia.

O professor Monaco comenta que, na visão humana, a informação obtida em cada um dos olhos ajuda a formar as imagens e dá as noções de tridimensionalidade e de profundidade. Com a audição, esse processamento é semelhante, sendo possível identificar a origem de um som pelo fato de sua recepção ocorrer de modo diferente e complementar em cada um dos ouvidos.

Ajustes

Morador de São Carlos, o engenheiro civil Inácio Medeiros é cego e foi uma espécie de piloto de testes do SoundSee. Segundo o professor, ele segue como importante colaborador do protótipo, por informar a equipe de desenvolvimento, sobre como um deficiente visual se orienta, localiza e percebe o ambiente ao seu redor, além de auxiliar nos ajustes do sistema sonoro.

Sem financiamento externo, o primeiro protótipo do SoundSee foi produzido com recursos internos da USP. É o resultado do trabalho conjunto de sete cientistas, em um grupo formado por alunos de graduação, de pós-graduação e pesquisadores do ICMC e de outros centros de pesquisa.

A produção da tecnologia foi detalhada em um artigo, que foi encaminhado para aprovação e publicação em duas revistas científicas. A maior parte da programação foi realizada em código aberto (Open Source), de uso livre, e a documentação do protótipo segue à disposição para consulta no site do Núcleo de Apoio à Pesquisa em Software Livre (NAPSoL), cuja sede física fica no ICMC-USP.

O NAPSoL auxilia projetos de software livre desenvolvidos na USP, e, particularmente, os do Centro de Competência em Software Livre (CCSL). O núcleo apoia igualmente trabalhos cujos temas sejam relacionados à qualidade e ao processo de desenvolvimento de programas de código aberto, visando ao seu uso nos setores público e privado.

Serviço

ICMC-USP
E-mail – monaco@icmc.usp.br
Telefone (16) 3373-9666

NAPSoL
Reportagem (em vídeo) sobre o SoundSee

Rogério Mascia Silveira
Imprensa Oficial – Conteúdo Editorial

Reportagem publicada originalmente na página IV do Poder Executivo I e II do Diário Oficial do Estado de SP do dia 15/07/2016. (PDF)

Computação é a nova aliada no combate à dengue

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Pesquisa da USP São Carlos apresenta tecnologia capaz de distinguir espécies de mosquitos pelo som emitido no voo; sensor também distingue as fêmeas, que picam, dos machos inofensivos

A inteligência artificial é a mais nova aliada da sociedade no combate à dengue. O professor Gustavo Batista, do Departamento de Ciências da Computação do Instituto de Ciências Matemáticas e de Computação (ICMC) da USP São Carlos, desenvolveu ferramenta para fortalecer a luta contra a epidemia.

Trata-se de uma armadilha com um sensor capaz de identificar, instantaneamente, as espécies de mosquitos presentes em uma região e, ainda, quantificar o total de insetos capturados e o sexo.

A dengue é hoje a principal doença viral transmitida por mosquitos e um dos principais problemas de saúde pública enfrentados no Brasil e em outras áreas tropicais e subtropicais do planeta. Devido à falta de uma vacina eficaz, o controle da moléstia limita-se a ações para impedir e controlar a proliferação do seu vetor, o mosquito Aedes aegypti.

Precisão

Iniciado em 2010, no pós-doutorado do professor Batista na Universidade da Califórnia, em Riverside, nos Estados Unidos, a ferramenta permite aferir com precisão a população do Aedes aegypti em determinada área e transmitir os dados em tempo real, por meio de um aplicativo instalado em computador, tablet ou celular, às autoridades governamentais. Isso possibilita planejar e centrar ações nos locais com maior incidência de criadouros e pacientes portadores do vírus da dengue.

Promissor, o estudo científico recebeu ao longo de seu desenvolvimento apoio da Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (Fapesp), com o financiamento de bolsa de pós-doutorado de Batista naquele ano. Em 2011, o projeto recebeu investimento da Fundação Bill e Melinda Gates. O trabalho foi um dos oito projetos brasileiros do total de 12 laureados pelo Google em toda a América Latina neste ano (ver serviço).

Prevenção

Como prêmio, a empresa norte-americana de tecnologia irá pagar durante um ano bolsa de US$ 750 mensais para o professor Batista, que também é pesquisador do Centro de Ciências Matemáticas Aplicadas à Indústria (CeMEAI), sediado no ICMC e mantido pela Fapesp (ver boxe).

A premiação do Google inclui ainda uma bolsa mensal de US$ 1,2 mil para André Maletzke, aluno de doutoramento orientado por Batista. A dupla de cientistas de São Carlos pesquisa agora uma armadilha doméstica para mosquitos a partir de um sensor cujo desenvolvimento da propriedade intelectual é de domínio público.

A intenção é patentear a invenção com o auxílio da Agência USP de Inovação e lançar um modelo de armadilha com o sensor em 2016, com custo estimado em R$ 200 para o consumidor. “Assim, quem tiver o equipamento em casa poderá detectar a presença de mosquitos e tomar providências antes da ocorrência de surtos da dengue”, observa.

Assinatura

Instalado em uma caixa de acrílico, o sensor usa um fototransistor para medir a variação de luz emitida pelas asas de cada inseto. Nesse processo, o zumbido provocado pelo voo é convertido em sinal elétrico e o resultado obtido assemelha-se ao som capturado por um microfone.

O passo seguinte é a comparação, feita por métodos de inteligência artificial, do dado obtido com o conjunto de outros sons já armazenados na ‘biblioteca’ do sistema. “Cada espécie bate as asas de modo único, como se fosse uma assinatura”, explica Batista. “Em uma fração de segundo, o sensor identifica o sexo e a espécie do exemplar capturado.”

Prioridade

Batista comenta que o estudo desenvolvido no ICMC exigiu a catalogação do zumbido provocado pelo bater das asas de diversos insetos, como abelhas e vespas. Entretanto, priorizou o Aedes aegypti e mais três espécies de mosquitos hematófagos causadores de doenças, que costumam também ser aprisionadas na armadilha – o Anopheles gambiae, vetor da malária e duas do gênero Culex (a quinquefasciatus e a tarsalis), disseminadoras de encefalites.

“O foco é a fêmea adulta do Aedes aegypti, que transmite o vírus e costuma picar suas vítimas em um raio de 100 metros do local onde nasceram, ou seja, ela ataca as pessoas na casa onde nasceu e da vizinhança”, observa Batista. Ele ressalta que essa espécie impõe um desafio adicional às autoridades de controle epidemiológico, pois a fêmea põe seus ovos em água limpa e parada, mas eles são capazes de sobreviver em meio úmido ou seco até um ano depois.

Sobre o CeMEAI

O CeMEAI é um dos Centros de Pesquisa, Inovação e Difusão (CEPIDs) da Fapesp estruturado para promover, de modo multidisciplinar, o uso de ciências matemáticas (matemática aplicada, estatística e da computação) como recurso em aplicações industriais e governamentais. Desenvolve trabalhos nas áreas de otimização aplicada e pesquisa operacional, mecânica de fluidos computacional, modelagem de risco, inteligência computacional e engenharia de software.

Além do ICMC, o CeMEAI é também associado a seis instituições científicas: Centro de Ciências Exatas e Tecnologia da Universidade Federal de São Carlos (CCET-UFSCar); Instituto de Matemática, Estatística e Computação Científica da Universidade Estadual de Campinas (Imecc-Unicamp); Instituto de Biociências, Letras e Ciências Exatas da Universidade Estadual Paulista (Ibilce-Unesp); Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Estadual Paulista (FCT-Unesp); Instituto de Aeronáutica e Espaço (IAE); e o Instituto de Matemática e Estatística da Universidade de São Paulo (IME-USP).

Serviço

Para consultar os 12 projetos selecionados pelo Google na América Latina, acesse http://goo.gl/hxyYmN

Rogério Mascia Silveira
Imprensa Oficial – Conteúdo Editorial

Reportagem publicada originalmente na página IV do Poder Executivo I e II do Diário Oficial do Estado de SP do dia 14/11/2015. (PDF)

Google premia projetos brasileiros de inovação tecnológica

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Programa de pesquisa da empresa norte-americana concedeu bolsas para 12 trabalhos acadêmicos; Brasil teve oito projetos contemplados, sendo quatro da USP e um da Unicamp

Lançado em 2015, o programa de Bolsas de Pesquisa do Google para a América Latina tem por proposta identificar e apoiar trabalhos acadêmicos em áreas de tecnologia ligadas aos serviços prestados pela multinacional norte-americana. A empresa divulgou, em seu blog (ver serviço), no dia 24, a lista com os 12 projetos premiados.

Dos oito projetos científicos brasileiros classificados no concurso, cinco são de instituições públicas de ensino superior mantidas pelo Estado de São Paulo. Um deles é da Universidade Estadual de Campinas (Unicamp); quatro da Universidade de São Paulo (USP), dos quais três do Instituto de Ciências Matemáticas e de Computação (ICMC), de São Carlos, e um da Escola Politécnica, da capital.

Julgamento

Para avaliar os trabalhos, o Google constituiu uma comissão julgadora formada por 15 engenheiros com experiência em pós-graduação. Como critérios de julgamento foram considerados três quesitos: impacto, originalidade e qualidade. Os 12 vencedores representaram menos de 5% do total de inscritos; e os premiados receberão, durante um ano, bolsa mensal de US$ 1,2 mil. Os professores-orientadores dos projetos também serão contemplados com bolsa anual de US$ 750.

“A inovação tecnológica está presente em todas as áreas do conhecimento. Os projetos vencedores mostram a importância da pesquisa para resolver problemas reais e cotidianos da sociedade”, observa Berthier Ribeiro-Neto, diretor de engenharia do Google América Latina.

Novos algoritmos

A área de aprendizado de máquina teve dois projetos vencedores com estudos de algoritmos, que se trata de uma sequência linear de etapas para realizar uma tarefa, que podem ser executadas por um computador, robô ou ser humano. Cada algoritmo apresenta instruções claras, com um tempo específico e um esforço predeterminado para a resolução de cada etapa.

O projeto Aprendizado de máquina sobre dados cifrados utilizando criptografia homomórfica, de autoria do pesquisador Diego Aranha, foi o vencedor da Unicamp. Esse trabalho acadêmico pretende aprimorar versões de dois algoritmos de amplo uso: a Análise de Componente Principal (Principal Component Analysis – PCA) e o KNearest Neighbors (K-NN).

O trabalho Melhorando a aprendizagem por reforço aprofundada por meio da transferência de conhecimento, da professora Anna Costa, da Escola Politécnica da USP, na zona oeste da capital, também foi premiado. A finalidade desse projeto é melhorar o desempenho de agentes em Aprendizagem por Reforço Aprofundada (Deep Reinforcement Learning – DRL) com o uso de abstrações, generalizações e Transferência de Conhecimento (Transfer Learning – TL).

Alzheimer

O Instituto de Ciências Matemáticas e de Computação (ICMC) da USP São Carlos liderou a classificação acadêmica com mais projetos premiados. O primeiro deles é da pesquisadora do Núcleo Interinstitucional de Linguística Computacional (NILC), Sandra Aluísio, e tem o título de ANAA – Dementia: Aplicação de testes neuropsicológicos automatizados para acompanhamento de cidadãos brasileiros durante o percurso de uma vida.

A proposta é criar um avaliador neuropsicológico pessoal automatizado e acessível pela internet ou por dispositivos mó veis, para detectar demências, tais como o comprometimento cognitivo leve (CCL). Esse indicador é considerado o estágio pré-clínico do mal de Alzheimer, em que a doença ainda é reversível.

“Diagnosticar o Alzheimer é um desafio médico em todo o mundo”, comenta Sandra. A confirmação do quadro vem após vários exames, cujo objetivo é também identificar as áreas cerebrais afetadas pela doença, incluindo memória, orientação, linguagem e resolução de problemas.

“É comum o profissional da área da saúde contar uma história para o paciente e pedir para ele recontá-la duas vezes. A primeira, tão logo ele termina de ouvi-la e, a outra, após um período maior de tempo. A principal dificuldade, nesse caso, é que essa tarefa é aplicada manualmente e depende da avaliação subjetiva de quem relatou a história”, afirma a professora.

“Propus um método computacional para automatizar e uniformizar a avaliação”, explica. O projeto terá colaboração da Faculdade de Medicina da USP e pretende identificar os primeiros sinais de CCL sem, contudo, substituir o trabalho de psicólogos e fonoaudiólogos.

Dengue

A dupla André Maletzke (doutorando) e Gustavo Batista (pesquisador), do Laboratório de Inteligência Computacional, do ICMC, há quatro anos estuda meios para diminuir a proliferação do Aedes aegypti, causador da dengue. A meta é definir os locais onde se concentram focos do mosquito nas cidades e intensificar as ações de combate.

O trabalho originou um sensor capaz de identificar, com precisão de 96,1%, as espécies e o sexo dos insetos. O dispositivo facilita o controle da proliferação dos mosquitos, considerando que apenas as fêmeas transmitem a doença. “Nosso objetivo agora é transformar a criação em uma armadilha inteligente, cujo preço para o consumidor não ultrapasse R$ 200”, diz Batista.

Tradução

Outra dupla do ICMC, Edilson Corrêa Júnior (doutorando) e Diego Amâncio (professor), está aprimorando novo método para tradução e classificação automática de textos na internet. “Nossa proposta é reduzir a ambiguidade e atenuar o problema recorrente de uma palavra ter mais de um sentido ou significado, fator que prejudica a qualidade da resposta oferecida pelo sistema”.

A técnica utilizada atualmente considera todo o conjunto de palavras vizinhas no mesmo parágrafo. “Nossa proposta é criar um meio complementar, capaz de também considerar todos os significados de um termo em toda a estrutura de um texto. Assim, o objetivo é melhorar a eficiência dos tradutores on-line, como o oferecido pelo Google”, esclarece o professor Diego.

Serviço

Os 12 projetos selecionados pelo Google

Rogério Mascia Silveira
Imprensa Oficial – Conteúdo Editorial

Denise Casatti
Instituto de Ciências Matemáticas e de Computação da USP São Carlos

Reportagem publicada originalmente na página III do Poder Executivo I e II do Diário Oficial do Estado de SP do dia 01/10/2015. (PDF)