BIOFÍSICA Novas Fronteiras na Engenharia -...

BIOFÍSICA

Novas Fronteiras na Engenharia

Maurício PAZINI Brandão, Brig Eng R1, PhDFevereiro de 2012

OBJETIVO

BUSCAR INSPIRAÇÃO NA BIOFÍSICA,

A FIM DE GERAR CENÁRIOS PARA

FUTURAS OPORTUNIDADES NA

ENGENHARIA

• Física e Engenharia

• Caso Inspirado na Natureza

• O Papel do DCTA

• CT&I para a Defesa Nacional

• Possibilidades em Bio e Nanoengenharia

• Perspectivas

• Fechamento

AGENDA

• Física e Engenharia

• Caso Inspirado na Natureza

• O Papel do DCTA

• CT&I para a Defesa Nacional

• Possibilidades em Bio e Nanoengenharia

• Perspectivas

• Fechamento

AGENDA

• Em um dia qualquer dos anos 1950 …

Uma Lenda Iteana

Engenharia Física Bom senso= +

• No dia seguinte …

Engenharia Bom senso Física- =

CICLO DE VIDA DE SISTEMASFases - DCA 400-6

1. Concepção

2. Viabilidade

3. Definição

4. Desenvolvimento/Aquisição

5. Produção

6. Implantação

7. Utilização

8. Revitalização, Modernização ou Melhoria

9. Desativação

Física na Engenharia

• Física e Engenharia

• Caso Inspirado na Natureza

• O Papel do DCTA

• CT&I para a Defesa Nacional

• Possibilidades em Bio e Nanoengenharia

• Perspectivas

• Fechamento

AGENDA

• Física e Engenharia

• Caso Inspirado na Natureza

• O Papel do DCTA

• CT&I para a Defesa Nacional

• Possibilidades em Bio e Nanoengenharia

• Perspectivas

• Fechamento

AGENDA

1. Formação de Recursos Humanos

Especializados

2. Independência Tecnológica

3. Dualidade Civil / Militar

4. Integração de Recursos

5. Uso Pacífico do Espaço Aéreo

Políticas do Setor Aeroespacial

Brasileiro

PODER AEROESPACIAL

AVIAÇÃO MILITAR

AVIAÇÃO CIVIL

INFRAESTRUTURA AEROPORTUÁRIA

INDÚSTRIA AEROESPACIAL

COMPLEXO CIENTÍFICO-TECNOLÓGICO

RECURSOS HUMANOS ESPECIALIZADOS

Foco na Amazônia• Unidades com recursos técnicos para assegurar a

operacionalidade das pistas de pouso e das instalações de proteção ao voo nas situações de vigilância e de combate

Força Aérea Brasileira

Complexo C&T de São José dos Campos• Formar pessoal civil e militar• Desenvolver tecnologia de aplicação dual • Estreitar vínculos com empresas privadas

Substituição aeronaves de combate• Desenvolvimento de um caça nacional

Estratégia Nacional de Defesa

Objetivos Estratégicos

Missão

Ampliar o conhecimento e desenvolver

soluções tecnológicas para fortalecer o Poder

Aeroespacial através do ensino, pesquisa,

desenvolvimento, inovação e serviços técnicos

especializados no Campo Aeroespacial,

contribuindo para a Soberania Nacional e para

o progresso da sociedade brasileira

DiretorGeral

ViceDiretor

ITA IAE IEAv COPACIPEV IFICPOR

AER-SJCLA CLBI GIA-SJ PASJ

SDT

SubdepartamentoTécnico

SDDP

SubdepartamentoDesenv Progr

SDA

Subdepartamento de Administração

Assessoria Superior

Ensino e

Pesquisa

Pesquisa e

Desenvolvimento

Serviços

Tecnológicos

Especializados

Centros de

Lançamento

Formação

Militar

Apoio

Defesa

Espacial

Aeronáutico

EMPREENDIMENTOSDCA 80-2

Ensino &

Pesquisa

INSTITUTO TECNOLÓGICO DE AERONÁUTICA

Aerodinâmica

Estruturas

Propulsão

Mecânica de

Vôo

Projetos

Eletrônica

Aplicada

Circuitos e

Microondas

Sistemas de

Controle

Telecomuni-

cações

Energia

Projetos

Organização

Tecnologia

Computação

Científica

Engenharia

de Software

Teoria da

Computação

Engenharia

Aeronáutica /

Aeroespacial

Engenharia

Eletrônica

Engenharia

Mecânica -

Aeronáutica

Edificações

Geotecnia

Hidráulica

Transportes

Engenharia

Civil

Aeronáutica

Engenharia de

Computação

ITA - CURSOS DE GRADUAÇÃO

Aerodinâmica,

Propulsão e Energia

Mecânica dos

Sólidos

e Estruturas

Física e Química dos

Materiais Aeroespa-

ciais

Produção

Sistemas Aeroespa-

ciais e Mecatrônica

MP – Embraer

MP – Pilkington

MP – IAE

MP – VSE

Engenharia

Aeronáutica e

Mecânica

Infraestrutura de

Transportes

Transporte Aéreo e

Aeroportos

Engenharia

Eletrônica e

Computação

Engenharia Civil

Aeronáutica Física

Dispositivos e

Sistemas

Eletrônicos

Informática

Microondas e

Optoeletrônica

Sistemas e Controle

Telecomunicações

Física Atômica e

Molecular

Física Nuclear

Física de Plasmas

ITA - CURSOS DE PÓS-GRADUAÇÃO

DEZ RESULTADOS DO DCTA

1. Formação de recursos humanos - ITA

2. Criação da EMBRAER, INPE, CLBI, CLA, CPBV

3. Certificação de aeronaves, sistemas e componentes

4. Sistema de Metrologia Aeroespacial

5. Motores a álcool, a gás, a diesel e híbridos

6. Materiais de aplicação aeroespacial

7. Radar meteorológico - SIVAM

8. Usina de combustível sólido de foguetes

9. Foguetes de sondagem e VLS

10. Urna eletrônica

• Física e Engenharia

• Caso Inspirado na Natureza

• O Papel do DCTA

• CT&I para a Defesa Nacional

• Possibilidades em Bio e Nanoengenharia

• Perspectivas

• Fechamento

AGENDA

• Até o século XIX a Medicina não tinha status de Ciência

• Século XX - clínica e tratamento começam a acompanhar desenvolvimentos laboratoriais

• 1877 - Lord Rayleigh explicita a Física dos Sons

• 1895 - Wilhelm Röentgen descobre os Raios-X

• 1898 - Marie e Pierre Currie descobrem elementos radioativos naturais

• Década de 1940 - desenvolvimento dos primeiros rádio-fármacos

• Década de 1960 - aparecem os primeiros aparelhos de ultrasonografia com scanner

• Década de 1970 - Lord Godfrey Hounsfield desenvolve a tomografia computadorizada (TC)

• Década de 1980 - aparecem as primeiras aplicações de Ressonância Magnética Nuclear (RMN), desenvolvida por Raymond Damadian

• Farta correlação com o Premio Nobel de Física, Química e Medicina

Física e Engenharia na Medicina

Diagnóstica via Radiações

9 - Sistema real aprovado em missões operacionais

8 - Sistema real completo e qualificado em testes

7 - Protótipo demonstrado em ambiente operacional

6 - Sistema e/ou componente crítico demonstrado

5 - Componente validado em ambiente operacional

4 - Componente e/ou aplicação desenvolvido(a)

3 - Função crítica ou prova-de-conceito demonstrada(o)

2 - Conceito tecnológico e/ou aplicação formulado(a)

1 - Princípios básicos observados e relatados

MATURIDADE TECNOLÓGICA

CIÊNCIA

INOVAÇÃO

INTERESSE

IMEDIATO

LONGO CAMINHO A PERCORRER

9 -

8 -

7 -

6 -

5 -

4 -

3 -

2 -

1 -}}}

Ensino e Pesquisa

Ciência - Universidades

Pesquisa e Desenvolvimento

Tecnologia - Institutos de P&D

Desenvolvimento e Produção

Inovação - Indústrias

SISTEMA DE CT&I DA DEFESA

O Sistema de Ciência e Tecnologia de

Defesa deve atingir o efetivo domínio

dos conhecimentos científicos e

tecnológicos e da capacidade de

inovação, visando cooperar com a

satisfação das necessidades do País

atinentes à Defesa e ao

desenvolvimento nacional.

TECNOLOGIAS CRÍTICASMinistério da Defesa - 2003

1. Fusão de Dados

2. Micro/Nanotecnologia

3. Sistemas de informação

4. Radares de Alta Sensibilidade

5. Ambiente de Sistemas de Armas

6. Materiais de Alta Densidade

Energética

7. Hipervelocidade

8. Potência Pulsada

9. Navegação Automática de Precisão

10. Materiais Compostos

11. Dinâmica de Fluidos Computacional

12. Sensores Ativos e Passivos

13. Fotônica

14. Inteligência de Máquinas e Robótica

15. Controle de Assinaturas

16. Energia Nuclear

17. Sistemas Espaciais

18. Propulsão com Ar Aspirado

19. Materiais e Processos em

Biotecnologia

20. Defesa Química, Biológica e Nuclear

21. Integração de Sistemas

22. Supercondutividade

23. Fontes de Energia Renováveis

• Física e Engenharia

• Caso Inspirado na Natureza

• O Papel do DCTA

• CT&I para a Defesa Nacional

• Possibilidades em Bio e Nanoengenharia

• Perspectivas

• Fechamento

AGENDA

Capacidade de

Sensoriamento

Sistema Imageador

Multiespectral Aerotransportado

7 (0.628µm) 4 (0.541µm) 1 (0.456µm) Canal 48 (9.80 µm)

INSTITUTO DE ESTUDOS AVANÇADOS

Pluma termal da Usina de

Angra dos Reis

Sensores variados (magnéticos, a

fibra óptica, nanoestruturados)

para monitoramento de ambientes

biológicos e externos, ...

ERJ-145

EMBRAER

HANGAR DO CTA

Sistemas para aquisição de Imagem Termal

DIA

NOITE

INSTITUTO DE ESTUDOS AVANÇADOS

Sensores infravermelhos para

imageamento de áreas quentes

(identificação de tumores), ...

INSTITUTO DE AERONÁUTICA E ESPAÇO

Bomba de Pulso Eletromagnético

Técnicas de tomografia

computadorizada, aplicações de

pulsos de laser e de energia dirigida

em medicina, ...

INSTITUTO DE ESTUDOS AVANÇADOS

Projeto de Chip Optoeletrônico

Tomografia óptica baseada em

laser sintonizável, aplicações de

fotônica em medicina, ...

Aplicações de Materiais

Motor-foguete de Combustível Sólido

INSTITUTO DE AERONÁUTICA E ESPAÇO

Processamento de materiais

biomédicos com laser - processos de

esterilização, processos de melhoria

de condições superficiais

(aperfeiçoamento de superfície de

corte, lubrificação, dureza

superficial), ...

Blindagem Balística do A-29

Projetil .50 in

INSTITUTO DE AERONÁUTICA E ESPAÇO

Aplicações de novos materiais

cerâmicos e compósitos em próteses

ortopédicas, sinterização assistida

por laser de peças em três

dimensões - moldes ortopédicos,

ligas com memória de forma, ...

Materiais Absorvedores de

Radiação Eletromagnética

INSTITUTO DE AERONÁUTICA E ESPAÇO

Banco de dados sobre a influência

de radiações eletromagnéticas em

seres humanos, interferências de

aparelhos de microondas e

celulares, interferência

eletromagnética em marcapassos e

outros atuadores implantados, ...

Simulações

INSTITUTO DE AERONÁUTICA E ESPAÇO

Simulação de Aerodinâmica e Aeroacústica

Simulação de escoamentos

hemodinâmicos, com obstruções,

válvulas, ...

INSTITUTO TECNOLÓGICO DE AERONÁUTICA

Segurança em Informática

Sistemas de inteligência artificial

(AI) para aplicações em medicina,

aplicações de criptografia e

simulações em medicina, ...

Item Comum:

Sistema de Navegação

e Controle

AVIBRAS

CTEx IPqM

CTA

Projeto VANT

FINEP

VANT

ReconhecimentoAlvo Aéreo

Alto Desempenho

Diretriz VANT - Portaria do Ministério da Defesa

Alvo Aéreo

Baixo CustoVANT

Reconhecimento

VANT – Veículo Aéreo Não-Tripulado

INSTITUTO DE AERONÁUTICA E ESPAÇO

Processamento de imagens em

tempo real - navegação autônoma

para auxílio a portadores de

deficiência visual, micro-robôs

injetáveis, ...

Nanotecnologia

Nanomáquinas para reparos no

interior do corpo humano,

nanomateriais para controle de

tumores cancerígenos, ...

... grupos apostam em

aplicação médica do truque

Folha de São Paulo, 13/05/2010

• Física e Engenharia

• Caso Inspirado na Natureza

• O Papel do DCTA

• CT&I para a Defesa Nacional

• Possibilidades em Bio e Nanoengenharia

• Perspectivas

• Fechamento

AGENDA

TECNOLOGIAS CRÍTICAS

1. Fusão de Dados

2. Micro/Nanotecnologia

3. Sistemas de informação

4. Radares de Alta Sensibilidade

5. Ambiente de Sistemas de Armas

6. Materiais de Alta Densidade

Energética

7. Hipervelocidade

8. Potência Pulsada

9. Navegação Automática de Precisão

10. Materiais Compostos

11. Dinâmica de Fluidos

Computacional

12. Sensores Ativos e Passivos

13. Fotônica

14. Inteligência de Máquinas e

Robótica

15. Controle de Assinaturas

16. Energia Nuclear

17. Sistemas Espaciais

18. Propulsão com Ar Aspirado

19. Materiais e Processos em

Biotecnologia

20. Defesa Química, Biológica e Nuclear

21. Integração de Sistemas

22. Supercondutividade

23. Fontes de Energia Renováveis

• Próteses de quadril

• Próteses endovasculares (stents)

• Placas e parafusos reabsorvíveis

• Materiais dentários: enxertos, membranas, cimentos de vidro, implantes, cerâmicas e instrumental

• Medicina Regenerativa, terapias celulares e engenharia tecidual

• Produtos oftalmológicos

• Engenharia de superfícies e biomateriais

• Nanotecnologia aplicada a doenças crônicodegenerativas

• Têxteis tecnológicos: materiais para proteção pessoal, esporte, lazer, cuidados de saúde e higiene

• Têxteis inteligentes

• Cosméticos

Grandes Temas de Pesquisa

TECNOLOGIAS CRÍTICAS

TECNOLOGIAS CRÍTICAS

CURSO DE ENGENHARIADE NANOTECNOLOGIA

TECNOLOGIAS CRÍTICAS

CURSO DE BIOENGENHARIA

311

248

50

100

150

200

250

Doutores

Mestres

RECURSOS

HUMANOS

• Física e Engenharia

• Caso Inspirado na Natureza

• O Papel do DCTA

• CT&I para a Defesa Nacional

• Possibilidades em Bio e Nanoengenharia

• Perspectivas

• Fechamento

AGENDA