Otimizando o POTENCIAL CRIATIVO brasileiro

Os brasileiros estão com fome de desenvolvimento, cansados de encontrar apenas artigos filosóficos e não ver nada de concreto. Eles querem fazer e comer logo o bolo. E quanto mais gente lhes fizer companhia, melhor.

Então, eu dou-lhes essa receita, a qual pode absorver variações de diversas origens. Afinal, não sou nenhum chef, e cada um de nós é ruim na pretenção de ser o melhor*.

* "Cada um de nós é ruim na pretenção de ser o melhor" (Pe. Marc Lambret). 

Fonte da imagem

"Em todos os países desenvolvidos, a universidade é a locomotiva tecnológica. Entretanto, no Brasil sempre existiu um abismo de distância entre a realidade das empresas e das academias. [...] Quem sabe, um dia, algum laboratório vai me ligar e me perguntar o que eu precisaria para crescer e gerar mais empregos".

(Carlos Aurélio Donida, empresário)

O estudante/cientista brasileiro é preparado para resolver de maneira crítica os problemas que aparecem, sabendo escolher as ferramentas e modelos corretos. Já, em outros países, acontece de o cientista ser melhor preparado para desenvolver essas ferramentas e modelos. Assim, há muitas indústrias instaladas no Brasil que apenas repetem o que está pronto. Não tiro o mérito e importância delas. Entretanto, o potencial de criação do estudante/cientista brasileiro é enorme graças ao seu senso crítico.

De nada serve uma melhor educação de base se esse potencial já existente não se transformar em atividade corrente. Para isso, em analogia à Lei de Ohm, basta diminuir a resistência:

(1) unindo competências (muitas vezes no mesmo corredor do prédio), ao invés de medí-las.

(2) estabelecendo manuais de qualidade¹ dentro de cada instituição de pesquisa. Afinal, unicamente com ordem é que se chega ao progresso.

(3) criando um portal unificado para divulgação da pesquisa nacional, dos laboratórios, dos seus integrantes e suas atividades, com mecanismos avançados de busca. 

(4) valorizando o laboratório e sua imagem externa com um website acolhedor, informativo, instrutivo, e (claro) atualizado.

(5) oferecendo ao estudante/cientista e ao laboratório onde ele trabalha as condições para realmente pesquisar, com:
   (5a) inve$timento e
   (5b) tempo de reflexão em detrimento de horas-aula ministradas².

(6) incentivando o intercâmbio acadêmico também a nível nacional.

(7) recebendo os intercambistas em centros de acolhida³ e com oferta de residências estudantis⁴ pagas, ambos governamentais.

(8) incentivando a especialização do estudante de graduação desde calouro. Por exemplo, a famosa "elevada demanda de engenheiros" é, na verdade, de engenheiros especialistas.

(9) atraindo competências qualificadas ao trabalho solicitado:
  (9a) com um portal online atraente dedicado ao envio de candidaturas às vagas oferecidas.
  (9b) nas vagas, detalhando o assunto do trabalho (principalmente) além do tipo de formação procurada, a fim de orientar o candidato em suas escolhas.
  (9c) nos processos seletivos, aumentando o filtro técnico sobre o filtro psico-social.

(10) possibilitando a realização:
  (10a) de trabalhos de conclusão de curso dentro de empresas em estreita proximidade com as universidades (tema possivelmente proposto pela empresa, e o aluno como estagiário).
  (10b) de teses de mestrado / doutorado / pós-doutorado da mesma forma (o pesquisador como funcionário da empresa em tempo integral).

Os itens (10) trazendo, como consequência, imediato aumento:
   (10-I) de remuneração e motivação do pesquisador.
   (10-II) de valor econômico do resultado da pesquisa.

(11) sujeitando os itens (10) a contratos baseados na Propriedade Intelectual. Sim, conhecer⁵ como ela funciona também confortará e motivará muitos.

Na verdade, para a ordem e o progresso⁶, tão importante quanto um manual de qualidade é a sua ideia intrínseca: valorizar a comunicação interna, sabendo:

(A) que "nós todos somos aprendizes, fazedores, professores"⁷. Do presidente ao novo estagiário.

(B) que seu colega não é aquele de quem você deve ser amigo para ganhar seu respeito, mas aquele que você deve respeitar para, quem sabe, reconhecê-lo como amigo.

(C) que um chefe não é aquele que se ocupa da contabilidade e define incumbências, mas principalmente aquele que escuta:
   (C.1) para reconhecer as necessidades identificadas também pelos seus funcionários. Afinal, são eles a base da pirâmide e, como toda base, sustentam o grupo.
   (C.2) para melhor partilhar os recursos segundo as prioridades provenientes das necessidades.
   Então, o chefe será realmente o responsável pelo grupo, seu informante e porta-voz. (Infelizmente, existem muitos que são "corta-voz").

Como consequência do item (C), o funcionário sente-se útil, bem acolhido e entende a razão do seu trabalho ou do seu contexto profissional, o que é muito mais motivante (e garantia de produtividade)⁸.
 
Então, em seguida - e apenas em seguida - comecemos pelo ponto (1).

Viva! Teremos muito mais pesquisa e tecnologia de ponta. Brasileira⁹.

_________________
¹ Nenhuma nova pessoa no laboratório deveria começar seu trabalho sem tomar conhecimento das boas práticas adotadas. Nenhum novo laboratório deveria receber aval do governo sem possuir um manual de qualidade adaptado.
² Sim, em detrimento de horas-aula. Um dos problemas do professor em universidade federal brasileira, ligado à regulamentação da profissão, é a dificuldade de dedicação à pesquisa devido ao tempo exigido à sala de aula e atividades relacionadas (às vezes puramente administrativas).
³ Muito importantes para facilitar e incentivar a mobilidade acadêmica, criadora de diversidade cultural e intelectual, fonte de crescimento para todos (hóspedes e anfitriões).
⁴ O intercambista quer morar com qualidade e segurança em quarto individual para estudar sua profissão, e não como funciona o sistema locatário de imóveis e suas inúmeras ofertas, as quais raramente são otimizadas às necessidades do estudante.
⁵ Oferecer, na graduação, uma disciplina relacionada (ou simples palestras regulares) não seria uma má ideia.
⁶ Aqui, uma empresa como exemplo. O mesmo seria estendível, todavia, para qualquer instituição, valendo lembrar da Polítcia.
⁷ Citando Richard Bach.
⁸ Essa é a maneira de trabalhar que boa parte das empresas europeias não tem, por isso seus funcionários enfrentam uma crise que não é apenas econômica, mas de motivação.
⁹ Fonte do retorno de todo o inve$timento. O ciclo fecha!



> Você não concorda com algum dos pontos? 
   Natural, afinal  ninguém tem o conhecimento absoluto, e a ideia é aprendermos juntos. Se for o caso, deixe sua opinião na enquete criada para este fim: "Discordo com algo".

> Você acha tudo isso muito difícil (como um "bom" brasileiro)?
   Então diminua a escala trocando as cores da imagem no início desta postagem por aquelas do seu estado, município, universidade, empresa, laboratório... ou curso. Os outros só vão gostar. E querer copiar.

Os brasileiros estão acostumados demais com os problemas. Não faça isso. Você tem uma receita? Escreva e divulgue! Dedique o seu esforço no potencial de mudança. Aqui, por exemplo, tem um belo potencial: Estudar vale a pena.

Tenho a esperança de que essas palavras digam, a cada um, alguma coisa do desenvolvimento que todo brasileiro espera do seu gigante pela própria natureza.

> Você tem tempo e está curioso? Então descurbra de onde veio essa receita.

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Malha estruturada vs. Cálculo estruturado

Turbulência: mais determinística do que se pensa!

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Malha estruturada vs. Cálculo estruturado

Antes de qualquer coisa, o leitor deve estar ciente da diferença entre uma malha estruturada e uma malha não-estruturada. Ela está na representação da discretização espacial. A malha estruturada foi a primeira a aparecer, tem uma representação simples e é fácil de programar.  Em contrapartida, a malha não-estruturada tem uma representação mais complexa e é mais difícil de programar, tendo como vantagem a robustez na representação de geometrias complexas. Aqui estamos falando de malha, e a equivalência vale para o cálculo: o cálculo estruturado é muito eficiente, enquanto o não-estruturado é mais complexo e demanda mais espaço de armazenamento.

Ora, a ideia então é que todos os softwares disponíveis no mercado sejam “pelo menos” estruturados, sendo um adicional a capacidade de suportar malhas não-estruturadas. Entretanto, fugindo da lógica aparente, não é assim que funciona.

Embora sua representação seja simples, criar uma malha estruturada em geometria complexa pode ser uma tarefa cansativa e demorada. Uma vez pronta a malha, a compensação certamente virá na forma de um cálculo mais rápido, convergência mais simples e resultado mais confiável, poderíamos pensar. Mas lamento informar: ter uma malha estruturada não será garantia de que o cálculo também o será.

Como exemplo, dois dos softwares comerciais de CFD mais utilizados: Star-CCM+ (CD-Adapco) e CFX (ANSYS Inc.). Ambos os códigos são não-estruturados (e apenas não-estruturados). Isso significa que, ao carregar uma malha estruturada num solver não-estruturado, ou ela será convertida para uma representação não-estruturada ou, no pior dos casos, o solver simplesmente não lerá a malha.

Você poderia se perguntar por que isso, ao lembrar que a abordagem estruturada é mais antiga e mais simples de programar. Além disso, o cálculo estruturado também é mais eficiente...

A resposta a essa questão é fonte de um boato no qual acreditei até recentemente: de que existiriam restrições legais no fornecimento de códigos comerciais de cálculo estruturado a fim evitar o uso dos mesmos para fins militares. Entretanto, de acordo com Bruno Alexandre Contessi, da ESSS (fornecedora dos produtos e suporte ANSYS no Brasil), essa informação não procede.

A verdadeira razão está no trabalho laborioso de geração de malha estruturada se não dispomos de softwares capazes de fazê-lo automaticamente (como TurboGrid ou ICEM Hexa, ambos da ANSYS). Então, o uso de malhas estruturadas no dia-a-dia da maioria das indústrias torna-se inviável. Devidas às necessidades de aprimoramentos constantes, manter dois solvers, sendo um deles para resolver uma pequena classe de problemas, torna-se também inviável.

Nessas circunstâncias, o cálculo não-estruturado acaba sendo a única opção na maioria dos softwares comerciais. Uma exceção é Fine/Turbo (NUMECA), que é estruturado.

Sabemos agora que:

- uma malha estruturada não necessariamente será calculada como tal;
- um solver que suporta malha não-estruturada não necessariamente é capaz de cálculo estruturado.

É claro que os primeiros códigos CFD não suportavam malhas não-estruturadas porque só havia o método estruturado de cálculo. Suportar malhas não-estruturadas realmente é um ótimo avanço para qualquer solver, já tendo-se tornado uma tecnologia bem dominada. O problema é quando não se quer admitir que... hãã... bem... é que... na verdade... “nós não suportamos mais cálculo estruturado”.

São confusões que precisamos eliminar... e situações que precisamos suportar.

Turbulência: mais determinística do que se pensa!

 Fractais: caóticos, mas nada aleatórios.

O que é a turbulência ?

Quem está acostumado com o assunto poderia responder sem pensar duas vezes: “são flutuações aleatórias da velocidade das partículas em um escoamento”. Pois, então, pensemos duas vezes: esta afirmação está apenas parcialmente correta. Na verdade, a compreensão atual desse fenômeno nos diz que, dependendo do escoamento e do fluido em questão, essas flutuações da velocidade das partículas, na realidade, não são aleatórias. Elas são apenas consideradas como aleatórias (uma hipótese) para fins de modelagem da turbulência.

As escalas de Kolmogorov são as escalas de dimensão, tempo e velocidade dos menores vórtices (flutuações de velocidade) encontrados um escoamento turbulento. A escala de dimensão pode ser determinada pela teoria de Kolmogorov, e é dependente unicamente de três grandezas: (1) a viscosidade cinemática (viscosidade dinâmica dividida pela massa específica do fluido), (2) a velocidade do escoamento livre e (3) a dimensão característica do objeto. Para um carro movendo-se a 100 km/h, a escala de Kolmogorov perto da janela do motorista é de aproximadamente 4,6e-06 m [1].

O movimento dos fluidos (forças e velocidades) pode ser previsto pelas equações diferenciais de conservação de massa e de quantidade de movimento (mais conhecidas como equações de Navier-Stokes, se tomarmos em conta certas hipóteses¹). Para que a modelagem de um escoamento por essas equações seja válida, o tamanho de cada volume finito utilizado para a discretização espacial do domínio fluido deve ser bem maior que o livre caminho médio entre as partículas. Este livre caminho médio (chamaremos de l.c.m.) é a distância média de deslocamento de uma molécula entre colisões com outras moléculas. Para o ar a 20°C, esta distância vale algo na ordem de 1e-07 m, dependendo do autor².

David C. Wilcox, em seu livro Turbulence Modeling for CFD [1], faz o cálculo: aquela escala de Kolmogorov na janela do carro é 72 vezes maior que o l.c.m. E também conlcui: "esta escala de Kolmogorov é, de fato, bem maior que o l.c.m. do ar".

É isso, portanto, que nos leva à conclusão de que mesmo as menores escalas da turbulência, as menores flutuações das partículas (caracterizadas pelas escalas de Kolmogorov), são determinísticas para o ar sobre a janela de um carro a 100 km/h. Elas podem, sim, ser calculadas pelas equações de conservação. Essas flutuações e seus efeitos podem ser previstas por DNS (Direct Numerical Simulation), isto é, CFD sem o uso de modelos de turbulência. O limite de "calculabilidade" é o elevadíssimo custo computacional devido à necessidade de se usar um tamanho de malha da ordem dessas minúsculas flutuações.

Mas existe um porém: as leis de quantidade de movimento para os fluidos são caóticas. Essa característica vem da não-linearidade dessas equações, o que as torna extremamente sensíveis às condições iniciais do cálculo! A menor variação dessas condições iniciais pode provocar grandes desvios da solução ao longo da distância e do tempo. É o popularmente conhecido "efeito borboleta".

A impossibilidade de medir ou de impor uma condição inicial física (real, em experimento) no nível das escalas de Kolmogorov para um problema como o do escoamento sobre um carro leva também à impossibilidade de prever o comportamento do escoamento a nível dessas pequenas escalas. Então, como essas pequenas flutuações não podem ser previstas para um problema real, eis a razão que nos leva a tratar a turbulência como um fenômeno aleatório e por uma abordagem estatística³, embora ele seja (pelo menos nesse exemplo do carro) determinístico, na realidade!

Leitura aconselhada: Teoria do Caos.

[1] página 9 de WILCOX, DAVID C. Turbulence Modeling for CFD. Second edition. Anaheim: DCW Industries, 1998. 540 p.
[2] página 9 de CORRE, CHRISTOPHE. Écoulements Compressibles. Année universitaire 2010-2011. Grenoble: Grenoble INP ENSE³, 2011. 225p.
_________________
¹ Escoamento de fluido newtoniano (viscosidade dinâmica constante) e - segundo alguns autores - incompressível (massa específica) constante.
² Wilcox [1]: 6,3e-08 m ; C. Corre [2]: 9,7e-08 m.
³ Todo escoamento turbulento é não-estacionário. A abordagem estatística permite o cálculo dos campos médios. Para cálculos permanentes, isso é feito através das equações ditas RANS (Reynolds Averaged Navier-Stokes Equations) e de seus diferentes modelos de turbulência. Para cálculos não-estacionários, através das URANS (Unsteady RANS) como, por exemplo, na nova e promissora SAS (Scale-Adaptive Simulation); ou por LES (Large Eddy Simulation). Um cálculo permanente supõe que as flutuações das grandezas são em pequena escala enquanto os campos médios não variam com o tempo (exemplo: escoamento plenamente desenvolvido em uma tubulação). Cálculos não-estacionários fazem a solução evoluir no tempo, permitindo a formação de flutuações de campos médios (exemplo: desprendimento de vórtices na esteira do escoamento sobre um cilindro).

Big Brother sem Câmeras

Por que a geolocalização instantânea é uma vilã não só à segurança e à privacidade, mas ao coração?

Senhoras e senhores, permitam-me voltar a falar um pouco de TI (Tecnologia da Informação, domínio da Sun Microsystems - hoje da Oracle - da qual fui estagiário e que me incentivou a iniciar esse blog).

Começamos a Era da Informação com a popularização da Internet e dos aparelhos portáteis. Pouco temos do que reclamar, pelo contrário. Mas o negócio está começando a tomar proporções que jamais imaginei.

O costume de estar conectado, que a tecnologia nos proporcionou na última década, é fantástica... desde que consigamos a informação que queremos! A impossibilidade disso, por qualquer motivo (como uma bateria de celular que acabou), nos traz MUITA ansiedade.

Agora, a tendência não é mais apenas poder contatar quem quisermos na hora que quisermos (de forma geral) pelo celular. Mas, quando a pessoa querida atende o aparelho, a pergunta crítica e constante "onde você está?" tende a deixar de ser necessária, pois eis que surge a geolocalização instantânea, onde os grandes exemplos são o Google Latitude e o Facebook Places.

"Scooby Doo??? Cadê v... ah! Aí está você!!!"

Repito: a tal pergunta tende a deixar de ser necessária. Não quero.

Mas isso não é positivo? Para si, para seu uso pessoal, sem dúvida é. Para o modo de utilização para o qual está sendo proposto? Duvido!

É lógico que cada um é livre para criar e utilizar os serviços que interessam para si. Mas tenho sérias ressalvas. Por causa da segurança? Isso é o de menos.

Imagine que você usa a geolocalização com a sua filha de 12 anos. Ao resolver dar uma olhadinha para ver onde ela anda, para saber se já dá para esquentar o almoço, você repara que ela está há uma quadra de distância da parada de ônibus de todos os dias naquele horário. Depois, ela não atende o celular. Você, coitado pai/mãe, já começa a entrar em estado de pânico, ansioso para saber o que está acontecendo! Caros pais: ela simplesmente resolveu conhecer a nova banca de revistas que acabaram de abrir e, lá, ela escolhia uma revista "teen" para ler no fim de semana. O celular, ela esqueceu de tirar do "silencioso" depois da aula.

Ou... Você acha que seu filho está demorando um pouco para chegar. Opa: "o que é que ele pensa que está fazendo na Vila do Fumo???". "Ai meu Deus, ele foi sequestrado!!!". Você já está chamando a polícia quando ele entra em casa. Você se pergunta: "Ué?". A explicação é imediata: "Mãe, pai, roubaram o meu celular". E você, então, pela primeira vez na vida fica aliviado com uma notícia ruim. Pena que o alívio dura pouco, porque você acaba de perceber que, nesse exato momento, o ladrão está tendo acesso à posição instantânea do seu cônjuge, bem como a de muitos da família e de amigos do seu filho.

E você, tendo sua posição relatada?

Você quer estar informado do paradeiro daqueles que mais ama, mas você não viveu a infância conectado a um geolocalizador. Volte à sua infância e adolescência (ou fique mesmo no "agora") e imagine-se conectado. À pedido - para não dizer a mando - de alguém da família. Eu me sentiria tão seguro, mas tão seguro, mas tão seguro... que chegaria a me sentir preso! E imagine-se, também, quando a bateria do celular acabar. Justamente quando começava a seção de cinema que você resolveu ir de última hora. Inseguro porque ninguém sabe onde você está? Ou preocupado com a preocupação causada aos seus pais?

"Por que ela tá parada naquele lugar??? Será que desmaiou???"

Por isso eu defendo, e insisto, numa tentativa de não deixar o mundo mais ansioso por informação do que já está, principalmente por informações à respeito de quem amamos e confiamos: usem a geolocalização para si, não para os outros. Não permitam que os vejam. Não peçam a ninguém para que sejam vistos.

Uma vez que eu o tenha convencido, resta ainda convencer as crianças de hoje que não vão ler isso aqui. Não cabe proibir. Cabe apenas, de alguma forma, mostrar que a geolocalização não é um brinquedo como jogar video-game o é. Pois é um brinquedo cujos personagens são reais e, por isso, vicia muito mais. Cabe, sim, dar o exemplo.

A dúvida sobre o exato paradeiro de alguém também é uma forma de "saudade". Pode ser que eu esteja, aos meus 22 anos, entrando para o grupo dos "velhos babacas", mas será por um nobre motivo: não deixar a tecnologia tomar o lugar do sentido das palavras "ética", "respeito" e "confiança".

No meu insucesso, no fim das contas, além de não conseguirmos mais prestar atenção nos nossos afazeres - e hobbies - por causa da sede da curiosidade, corremos o risco de chegar em casa e sermos recebidos com "o que é que você estava fazendo lá?", ao invés da boa acolhida que nos pergunta, com um sorriso: "Oi!!! O que você fez hoje???".

Minha experiência pessoal com o Dyson Air Multiplier

Há pouco mais de dois meses, tive a alegria de encontrar à venda em uma loja o tal do ventilador! (Veja postagem anterior).

Não só encontrei mas, com a gentileza dos funcionários, tive a oportunidade de ligar o Dyson Air Multiplier. A conclusão é de que ele atende perfeitamente à proposta: fazer vento. Todavia, aquele negócio de chegar em casa suando de calor e meter a cara bem na frente do ventilador não ia adiantar muito... o vento, ali, é apenas perto das bordas do aparelho. Ou seja: você sentiria vento nos cabelos, nas orelhas e no pescoço. No rosto, nada. Para um vento mais uniforme, devemos estar um tanto mais afastados.

Um dos pontos defendidos ferrenhamente pelo inventor é a suavidade do escoamento: o usuário não sentiria a turbulência gerada pelas pás de um ventilador comum. Quase sem dúvida, é algo que possa fazer uma razoável diferença para uma aplicação industrial ou científica. Mas, como usuário doméstico, onde sua pele é o melhor instrumento de medição, lamento a decepção, mas não vais notar diferença alguma.

Barulho? Esse é um ponto ainda a ser melhorado. Bara baixas velocidades, é um aparelho bem silencioso. Agora, para um vento mais "robusto", não posso dizer que se trata de um aparelho silencioso. Existem ventiladores comuns, de pás, que são mais.

Ainda assim, além de ser mega-eficiente, vale repetir os outros dois pontos defendidos pelo Sr. Dyson: fácil de limpar e seguro a animais e crianças curiosos. Concordo plenamente com ambos. Além disso, como já deixei claro na postagem anterior, nunca vi uma maneira tão linda de se fazer vento!