A IA generativa é uma ferramenta fantasticamente poderosa, mas a alta velocidade de implementação na tecnologia moderna significa que quaisquer contratempos ou problemas de adoção precoce são enfrentados por milhões de pessoas antes que eles sejam resolvidos.
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O nosso ordenamento legal simplesmente não foi concebido para responder a um ambiente em rápida mudança como este, o que significa que todos no mercado estão à mercê dos pioneiros, mas têm poucos recursos se forem afetados negativamente.
No momento as empresas estão se movendo rápido demais e quebrando as coisas de todo mundo, o que está causando problemas que não podemos resolver antes que novos problemas sejam introduzidos. Eu estou à espera – enquanto faço minha parte – da ação dos legisladores sobre uma boa forma de garantir que as pessoas sejam devidamente protegidas e as empresas regulamentadas, sem estrangular o crescimento e o desenvolvimento.
Perguntas
Quanto ao que pergunto no título, a verdade é que todo o movimento que vemos em torno da IA tem pouco a ver com a tecnologia e mais a ver com o chamado hype, e com o quão suscetíveis nos tornamos a ele. Na feroz competição social, estamos dispostos a destruir a sociedade ao deixar que esses papagaios estocásticos façam nosso trabalho sujo de abusar de outros humanos em busca da satisfação dos desejos mais torpes e irracionais (dinheiro e sexo).
Não é de estranhar que um mal-estar paire no ar. O que me deprime é a quantidade de pessoas que entram no comboio sem qualquer reserva. Esses produtos e as pessoas que os idealizam, desde a forma como são construídos até a forma como são vendidos e como são usados, estão ingerindo nossa toxicidade sistêmica e amplificando-a em poder e velocidade.
Recentemente circulou uma carta aberta implorando às empresas geradoras de Grandes Modelos Linguísticos [LLM] e Difusão de Imagem que pausassem seus lançamentos públicos por um período de tempo para que a sociedade possa discutir o que essas coisas realmente são e o que será permitido a elas fazer ou não fazer. Cartas abertas são sempre uma estratégia ingênua, e neste caso específico sem a menor possibilidade de ganhar força. Vimos isso acontecer em menor escala com o desastre causado pela destituição de Sam Altman e pela reconquista do conselho da OpenAI; quaisquer considerações éticas foram literalmente deixadas de lado e vilanizadas, enquanto os jogadores de má-fé, que prometiam a lua enquanto pediam o nosso dinheiro são elogiados como exemplo de liderança.
Mas o que me surpreende mesmo são as minhas próprias conclusões sobre o quão vil é toda esta situação e quão pouca esperança tenho de uma resolução decente.
How I intend to steal the Fire of the Gods and give it to the geeks.
The unfinished prototype of the first model to be tested, the upcoming TF-01 Linear (the white piece), seen here alongside the standard metallic hotend from Sethi 3D, for dimension comparison. Image: Triforma CC-BY-SA-NC
Notice: This is a Portuguese language blog extraordinarily featuring an article in English.
As a 3D printing entrepreneur and enthusiast, I made the decision last year to dedicate a greater share of my time towards this technology, whose best days I believe are still ahead. My goal is to use 3D printing not just for creating prototypes, but for producing final products — like parts and components — for industrial and consumer use.
My aim is to utilize additive manufacturing to work with advanced materials such as nylon and carbon fiber. Achieving high temperatures above 300°C/573°F is crucial for this. Does this ambition make sense? With the increasing popularity and accessibility of new industrial-grade materials like PC, TPI, and PEEK, which are categorized as “engineering superplastics,” the demand for high-temperature capabilities is certainly on the rise. Therefore, I strongly believe that pursuing this direction does make sense.
However, despite the variety of brands, the crucial item for FFF 3D printing, the so-called hotend remains, despite advances, quite limited in its presentation and capabilities. The part consists of a chamber that is heated by a heating element, which is controlled in a closed loop using a thermistor for temperature feedback. The lower part of the set has a removable nozzle that deposits the material on the 3D printer’s printing plate. See Anatomy of a Hot End.
The hotend is typically constructed from steel and relies on Teflon linings or titanium+copper heatbreaks for passive heat control. It is essential for the filament to stay relatively cool until it reaches the heating block, preventing the heat from rising through the hotend body and excessively softening the filament. This phenomenon, known as heat creep, is addressed through the use of heat barriers.
Hot Ends
The standard hotend installed in my Sethi 3D FFF printer– a Brazilian 3D printer manufacturer — is an excellent product. It operates within the lower performance range, constructed from steel and Teflon-coated. This well-crafted and honest product fulfills its intended purposes exceptionally well, especially for printing with PLA and ABS filaments. However, like all other hotends in its category, its essential component is the internal Teflon lining through which the filament runs. Unfortunately, this Teflon core starts to deteriorate above the 240°C/470°F mark.
Our beautified Sethi S3 on which the project was developed. From factory it has a more conservative look; a closed box. The addition of a transparent panel enhances print control and allows for greater flexibility in media production – Image: CC-BY-SA-NC
The other available choices consist of hotends crafted entirely from metal, also referred to as “all-metal” in the industry. These hotends employ a bi-metallic core, typically composed of titanium and copper, to act as a thermal barrier between the heating block and the heat sink. As a result, they are able to withstand higher temperatures and facilitate the printing of filaments designed for more sophisticated applications. Despite this, the temperatures they can achieve are still comparable to those of standard hotends such as the one manufactured by Sethi, and their primary purpose is to prevent the premature melting of the filament, the previously cited heat creep.
It’s somewhat disappointing to me to see that in 2024, the best the global industry can come up with is using titanium, a metal with a thermal conductivity index of 25 W/mK, as a thermal barrier. Surely, there has to be a better solution.
In practical terms, both hobbyist makers and occasional tech enthusiasts typically encounter limitations around the 350°C/660°F mark. Beyond this point, a shift to a different level of expertise may be necessary. However, is it conceivable to make temperatures exceeding 500°C/930°F, which are currently accessible only to high-level industry players, attainable for the average individual?
Rare Earths Everywhere
Over the past year, I’ve immersed myself in ceramic literature and marveled at the exquisite items crafted from a variety of transition metals and rare earth oxides. As I pondered the constrained selection of hotend options, I started to perceive a potential opportunity worth exploring.
Isn’t a hotend essentially just a glorified tube? If the folks at Sethi managed to create one using their expertise in metals(*), then surely someone like me, with newfound knowledge of advanced ceramics, could fashion a similar device. Why not harness these incredible materials for their inherent purpose, like regulating the heat of an extruder’s hot tip? How has this possibility been overlooked by the industry?
Ideas started pouring in from some hidden corner of my mind. I began visualizing a zirconia-white object. I called upon my expertise in CAD [OpenSCAD, actually] and settled in front of the workstation, accompanied by a monitor displaying the Periodic Table, to sketch my concept of a ceramic hotend suitable for the Sethi S3 3D printer – my own.
A few sleepless nights later, I had the blueprint of my petite yet fearless creation, boasting unconventional shapes for a hotend, a departure from the typical appearance of a conventional heatsink with its stacked metallic discs. With ceramics, heat conduction is significantly reduced, eliminating the need for a large heat dissipation area and offering newfound design flexibility. The material’s texture and color options — perhaps a pink hue for March? — introduce yet another layer of aesthetic appeal. Ultimately, the hotend can emerge as a beautiful piece.
It quickly became clear to me, within just a few days, why there were scarce offerings of ceramic objects in the market, apart from toiletries. This insight also sheds light on the intriguing and highly pertinent design of the initial hotend envisioned by Sethi in 2013. Traditional ceramic shaping techniques simply do not lend themselves to elaborate stylistic innovations or intricate anatomical details.
Until recently, advanced ceramists lacked the technological means to depart entirely from tradition, therefore they were limited to producing basic objects like rings and tubes using methods such as slip casting, pressurized injection, dry pressure molding, and other large-scale industrial techniques. When it comes to constructing a small component for a precision instrument like a 3D printer, ceramic doesn’t appear to be a practical choice.
Sol-gel Comes for the Rescue
Sol-Gel Chemistry, a process that I had studied extensively in the months prior to my insight and that I knew could potentially solve the challenge of working with ceramics in fine mechanics; enabling the creation of ceramic objects with significant structural complexity.
In simple terms, sol-gel chemistry involves the preparation of inorganic polymers or ceramics from a solution by initially converting liquid precursors into a ‘sol’ [derived from SOLution], and subsequently into a network structure referred to as a ‘gel’.
The formation of a sol occurs through the hydrolysis/condensation of particles, and can be broadly defined as a colloidal suspension, covering a wide range of systems. According to the International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC), a colloidal system is a dispersion of one phase into another where, “the molecules or polymolecular particles dispersed in a medium have, at least in one direction, a dimension between 1 nm and 1 μm”. Well-known examples of colloids include milk and mayonnaise.
Extensive scientific literature has explored the sol-gel process and its applications in advanced ceramics – for further information, please refer to the recommended bibliography. If you recall the ceramic covering bricks of the space shuttle, they are produced using processes similar to these.
Gel Casting
Ceramic shaping techniques are categorized as either dry or wet forming processes. Gel molding, also known as gel casting, falls under the wet category. The wet forming technology we employ, developed by Oak Ridge National Laboratory (ORNL), is capable of producing high-density ceramics with complex shapes, approaching the final product’s shape [‘near net shape’]. This method offers several advantages, including a short molding time, no material restrictions for the mold, high resistance while unsintered (referred to as “green”), and the ability to apply sections of varying thickness.
Molds used for developing the prototypes – Image: Triforma – CC-BY-SA-NC
It’s important to note that the gel molding method allows for the use of virtually any material to shape the ceramic masses, opening up a new and extensive opportunity for the utilization of 3D printers. No longer limited to prototyping, they become active and highly productive assets for manufacturing advanced ceramics. This is due to their capacity to directly and affordably produce complex molds on-site.
This application encompasses FFF printers as well. In gel casting, the distinct layered marks of the molded impression are faithfully transferred to the molded parts. Personally, I plan to incorporate this ‘imperfection’ as the visual identity of the product, revealing its origin. Others may understandably prefer flawlessly precise and uniform molds, whether they are printed in SLA, SLS, or machined in stainless steel.
Overall, leveraging gel molding represents a significant leap in productivity and profitability for any FFF printer, as an ABS mold that it takes 2 hours to deposit can be used to replicate thousands of high-performance ceramic parts in a short timeframe.
This Project
In our ongoing process, we begin by preparing water-based gels. This involves dispersing ceramic powder (including zirconia and yttria) in water. Following this, we introduce gelling agents, such as monomers and initiators, and carefully mix them to create a colloidal suspension, as mentioned earlier. This mixture is then poured into an ABS plastic mold, which has been created using 3D printing, and left to dry, forming a green body. After this stage, the green body is removed from the mold, undergoes additional drying, and is subject to high temperature sintering. Once sintered, the material goes through a final treatment involving machining and partial enameling.
The solution is shaped within the plastic molds. The mold in the background is already closed, undergoing the gel curing/drying process. – Image: Triforma– CC-BY-SA-NC
Until recently, acrylamide (AM) was commonly used as a gelling agent. However, due to the neurotoxicity of AM, gel molding was unable to be employed on a large scale in the industry. This hampered the development of this technique and is also, consequently, partly responsible for the relative scarcity of complex ceramic objects on the market. In this project, we use a gel shaping process based on natural polymers like agarose, which removes impediments to taking advantage of the technology.
It’s quite poetic that a technology as ancient as ceramics can still be the most advanced in terms of materials. Although I may make it sound simple, the effort required months of theoretical and practical learning.
In the end, we have an innovative product, a small thermal element weighing just 10 grams. Its seemingly delicate structure is capable of withstanding temperatures above 2300°C/4300°F and transmitting just 1.7 W/mK of the heat it encounters. For comparison, titanium can withstand temperatures of this magnitude but has a much higher thermal conductivity of 25 W/mK, while Teflon is a great insulator, transmitting only 0.2 W/mK of heat, but it cannot withstand temperatures above a mere 240°C/470°F. The low thermal conductivity of the zirconia-yttrium system theoretically can mitigate heat creep and should make the hotend capable of printing any type of filament.
As additional advantages, the process uses less energy, generates no noise at any stage of production, and does not produce significant effluents. And did I mention that the unit weighs just 10 grams?
For the second phase of the project, it’s worth incorporating a zirconia-magnesia heatbreak into the ceramic structure to further reinforce the set. We will be able to reach as far as the hot block can handle. I read about a Japanese group working on a hotend suitable for ~850°C/~1600°F. Extruding a copper wire with my Sethi desktop printer now seems like a completely achievable goal.
A ceramic heatbreak — and its small mold — designed to withstand temperatures of 1600°F. Image: Triforma – CC-BY-SA-NC
But this is where the problems begin.
Tests
At this moment, I find myself surrounded by recently acquired laboratory equipment such as beakers, Erlenmeyer flasks, scales, a magnetic stirrer, and a variety of substances. What was intended to be the starting point of a small-scale industrial endeavor might, depending on the observer, resemble a room within a pharmaceutical facility or a rapid analysis laboratory at customs. I am on the verge of commencing a pivotal experiment: ensuring that the process outlined above consistently functions for mass production.
In addition to the formal process and the few prototypes obtained with individual molds, it is imperative to conduct a substantial number of tests, including those related to chemical composition/formulation and destructive mechanical, thermal, and performance assessments.
If we succeed in producing a reasonable quantity at a reasonably low cost, which I firmly believe is entirely achievable, I intend to make the product available for direct sale on the Triforma website – launching soon. The goal is to replicate the business model of Slice Engineering, with OpenSource licensing. I am determined to have a minimally viable product by mid-April and will be working tirelessly towards this objective.
I will share the outcomes of this project here. Stay tuned for updates.
(*) While I have made several references to Sethi 3D in this text, I want to clarify that my only association with this esteemed company from Campinas, Brazil, is that of a [satisfied] customer. However, it goes without saying that I would be thrilled to have some connections. I hold great respect for all industrial initiatives, particularly those related to advanced technology and those situated in Brazil, which elicit not only respect but also profound admiration.
Como pretendo roubar o Fogo dos Deuses para dar aos geeks.
O protótipo não usinado do primeiro modelo que começa a ser testado, o futuro TF-01 Linear (a peça branca), visto aqui ao lado do hotend metálico standard da Sethi 3D, para comparação das dimensões – Imagem: Triforma– CC-BY-SA-NC
Não falo muito sobre isso, mas eu trabalho também com impressão 3D. Em algum momento do ano passado eu decidi dedicar uma fatia maior do meu tempo a essa tecnologia cujos melhores dias eu acredito ainda estarem à frente. Eu quero poder imprimir materiais estruturais para oferecer, ao invés de protótipos, produtos finais – como peças e componentes – para indústria e consumo.
Eu quero poder trabalhar com manufatura aditiva de nylon, fibra de carbono, cerâmica e outros materiais avançados. Para isso eu preciso de altas temperaturas — acima de 300°C. Faz sentido querer tanto? Bem, novos materiais de nível industrial conhecidos como “superplásticos de engenharia”, como PC, TPI e PEEK, estão se tornando mais populares e acessíveis, e a capacidade de trabalhar com altas temperaturas será uma exigência crescente.
Contudo, apesar da variedade de marcas e formatos, o ítem crucial para a impressão 3D FDM [Deposição de Filamento], o chamado hotend, ou ‘ponta quente’ em português, continua, apesar dos avanços, bastante limitado em sua apresentação e capacidades. A peça consiste em uma câmara que é aquecida por um elemento de aquecimento, o bloco, que é controlado em circuito fechado usando um termistor para feedback de temperatura. A parte inferior do conjunto possui um bico removível que deposita o material na placa de impressão da impressora 3D.
Invariavelmente ele é feito de aço, e o controle — passivo — de calor, algo importantíssimo, é feito por peças de teflon, ou titânio+cobre, na maioria dos casos. É crucial que o filamento se mantenha relativamente frio até a entrada no bloco de aquecimento. O calor do bloco não pode subir pelo corpo do hotend e amolecer demasiadamente o filamento. Isso é chamado de heat creep [se eu fosse traduzir eu diria “insinuação do calor”], e é evitado com barreiras de calor.
Pontas quentes
O hotend padrão da Sethi 3D, de Campinas, fabricante brasileira de impressoras3D, que equipa minha impressora de filamento, é um grande produto. É um hotend que habita a região mais baixa da curva de performance, feito de aço e revestido com teflon. É um produto honesto e muito bem construído, completemente satisfatório para os casos de uso que ele atende, notadamente a impressão usando filamentos PLA e ABS. Mas esse hotend standard [e todos os outros de sua classe] tem como ítem fundamental um revestimento interno de teflon por onde passa o filamento. Esse core de teflon começa a perder sua integridade acima dos 240°.
A Sethi S3 ‘bonitificada’ em que desenvolvemos o projeto. Originalmente ela é um equipamento mais sóbrio, fechada. Um painel transparente aumenta o controle da impressão e possibilita mais liberdade na produção de mídia. – Imagem: Triforma – CC-BY-SA-NC
Restam como opção os hotends feitos inteiramente de metal [all-metal, no jargão em inglês]. Esses hotends usam um núcleo bi-metálico, normalmente titânio e cobre, como barreira de calor entre o bloco de aquecimento e o dissipador de calor [heat sink]. Permitem então temperaturas mais altas e são capazes de imprimir filamentos destinados a usos mais sofisticados. Mesmo assim as temperaturas alcançadas são ainda da mesma ordem dos hotends standards como o da Sethi, e seu desempenho visa apenas evitar a fusão precoce do filamento [heat creep].
Abro aqui um parêntese para dizer que, de alguma forma, é um tanto decepcionante para mim ver que o melhor que a indústria mundial pode fazer em 2024 é empregar titânio, um metal com índice de condutividade térmica de 25 W/mK, como barreira térmica. Tem que haver coisa melhor.
Em suma, na prática, o maker e o ocasional geek encontram seu limite por volta dos 350°. Acima disso talvez seja preciso mudar o status para CNPJ. Mas, e se fosse possível trazer ao alcance dos mortais as temperaturas olímpicas além dos 500 graus, disponíveis aos deuses do capital?
Um hotend é apenas um tubo glorificado, certo? Se o pessoal da Sethi fabricou um usando os seus conhecimentos de metais(*), um fuçador como eu poderia construir um usando seus – recém adquiridos – conhecimentos de cerâmica avançada, certo? Por que não usar essas terras maravilhosas para um fim ao qual elas são unicamente vocacionadas, como o controle térmico da ponta quente de um extrusor? Como isso foi ignorado pela indústria?
Ideias começaram a jorrar de algum canto da minha mente. Tomado por um furor criativo, comecei a ter flashes de um objeto branco-zirconia girando no ar, ganhando forma. Em um transe conjurei os meus conhecimentos de CAD [OpenSCAD, na verdade], e me acomodei diante da estação de trabalho, tendo à côté um monitor com a Tabela Periódica, para desenhar a minha visão do que seria um hotend de cerâmica, compatível com uma impressora Sethi – a minha.
Muitas horas insones depois eu tinha o esboço de meu pequeno mas intrépido objeto, de formas inusuais para um hotend, bastante apartado da aparência do heatsink convencional com seus discos metálicos empilhados. A condução do calor é muito menor na cerâmica, tornando dispensável uma grande área de dissipação de calor, o que permite alguma liberdade no desenho. As opções de textura e cor do material [que tal um cor-de-rosa para março?] adicionam ainda outra dimensão estética. O hotend pode ser uma peça bonita, afinal.
Não demorou muito – apenas alguns dias – para eu perceber a razão de não haver objetos de cerâmica amplamente disponíveis no mercado, além de peças de toillete. Provavelmente também explica o – interessante e bem a propósito deste post – formato do hotend primevo pensado pela Sethi em 2013 . Os métodos conformação cerâmica tradicionais não permitem grandes devaneios estilísticos e/ou intrincados detalhes anatômicos.
Sem meios tecnológicos para se desvencilhar totalmente da tradição, até bem pouco tempo atrás os ceramistas, mesmo os avançados, se restringiam a objetos simples como anéis e tubos, fabricados por metodos como slip cast, injeção pressurizada, moldagem a seco sob pressão e outros métodos industriais de escala. Para construir uma pequena peça para um instrumento de precisão como uma impressora 3D, cerâmica não parece mesmo ser uma escolha razoável.
Geleia de cerâmica
Entra o sol-gel, um processo que eu havia estudado bastante nos meses anteriores ao meu insight e que eu sabia ser uma possível resposta ao problema de se fazer mecânica fina com cerâmica; de criar objetos cerâmicos com grande complexidade estrutural.
A química sol-gel é a preparação de polímeros inorgânicos ou cerâmicas a partir de uma solução, através da transformação de precursores líquidos, primeiro em um ‘sol’ [de SOLução] e, finalmente, em uma estrutura de rede chamada ‘gel’.
A formação de um sol ocorre através de hidrólise/condensação das partículas, mas um sol pode ser definido mais geralmente como uma suspensão coloidal, o que abrange uma ampla gama de sistemas. A União Internacional de Química Pura e Aplicada (IUPAC) define um sistema coloidal como uma dispersão de uma fase em outra onde, “as moléculas ou partículas polimoleculares dispersas em um meio têm, pelo menos em uma direção, uma dimensão entre 1 nm e 1 μm”. O leite e a maionese são exemplos de colóides.
Inúmeros trabalhos científicos têm sido escritos sobre o processo sol-gel em geral e a sua aplicação no campo das cerâmicas avançadas – ver bibliografia recomendada. Se você se lembra dos tijolos de revestimento do ônibus espacial, eles são fabricados por processos análogos a este.
Moldagem de Gel – gel casting
Os métodos de conformação cerâmica são classificados em processos de conformação a seco ou úmidos. A moldagem em gel que usamos é uma tecnologia de conformação úmida desenvolvida pelo Oak Ridge National Laboratory (ORNL), um método capaz de produzir cerâmicas de alta densidade com formas complexas, near net shape [fundição próxima da forma final]. Tem as vantagens de ter um tempo de moldagem curto, sem restrições quanto ao material de molde, uma alta resistência enquanto não sinterizado [“em verde”] e a capacidade de se aplicar seções de espessura variada.
Moldes unitários em que os protótipos foram desenvolvidos – Imagem: Triforma – CC-BY-SA-NC
Note que o método de moldagem de gel permite o uso de praticamente qualquer material para a conformação das massas cerâmicas. Isso abre uma nova e ampla avenida para a utilização de impressoras 3D não mais apenas como prototipadoras, mas como insumos ativos e muito produtivos para a manufatura de cerâmica avançada, por sua capacidade de produzir diretamente, in situ, moldes complexos de forma barata.
Isso inclui totalmente as impressoras FDM. No gelcasting, as características marcas estratificadas da impressão do molde são transferidas fielmente para as peças moldadas. Eu pretendo incorporar isso como identidade visual das peças, revelando sua origem. Outros preferirão, compreensivelmente, moldes absolutamente perfeitos e regulares impressos em SLA ou ainda usinados em aço inox.
De qualquer forma, há um enorme salto de produtividade/lucratividade para qualquer impressora FDM quando um molde de ABS que ela leva 2 horas para depositar passa a servir para replicar milhares de peças cerâmicas de alta performance em curto tempo.
Este projeto
No processo que estamos implementando, preparamos géis de base aquosa, em que o pó cerâmico [zirconia + ítrio, entre outros] é primeiro disperso em água. Em seguida, agentes gelificantes – monômero(s) e iniciador(es) – são adicionados e misturados para formar uma suspensão coloidal, como descrito anteriormente, que é depois despejada no molde de plástico ABS – impresso em 3D – e deixada para secar e formar um corpo verde. Após essa etapa, o corpo verde é desmoldado, submetido a uma secagem adicional e à sinterização a alta temperatura. Depois de sinterizado, o material passa pelo tratamento final em que é usinado e esmaltado.
Conformação da solução nos moldes plásticos. O molde em segundo plano já está fechado em processo de cura do gel/secagem – Imagem: Triforma– CC-BY-SA-NC
Até pouco tempo atrás a acrilamida (AM) era comumente usada como agente gelificante. No entanto, devido à neurotoxicidade da AM a moldagem em gel não teve como ser aproveitada em larga escala na indústria. Isso prejudicou o desenvolvimento dessa técnica e é também, em parte, responsável pela relativa escassez de objetos complexos feitos em cerâmica no mercado. O processo de modagem de gel que utilizamos neste projeto é baseado em polímeros naturais, como a agarose, o que remove os impedimentos para o aproveitamento da tecnologia.
Chega a ser poético que uma tecnologia tão antiga como a cerâmica possa ainda ser o que há de mais avançado que existe em termos de materiais. Faço parecer fácil, mas o esforço demandou meses de aprendizado teórico e prático.
No final, tenho um produto que penso ser inovador, um pequeno elemento térmico com apenas 10 g, cuja aparentemente frágil estrutura é capaz de suportar temperaturas acima de 2300° e transmitir apenas 1,7 W/mK do calor gerado. Para comparação, o titânio suporta temperaturas dessa ordem, mas tem uma condutividade térmica bem mais alta de 25 W/mK; já o teflon é um ótimo isolante, transmitindo apenas 0,2 W/mK do calor, mas não suporta temperaturas acima de meros 240°. Portanto, a baixa condutividade térmica do sistema zirconia-itrio em tese é capaz de mitigar o heat creep, e deve tornar o hotend capaz de imprimir qualquer tipo de filamento.
Como vantagens adicionais, o processo usa menos energia, não gera ruído em nenhuma fase da produção e não deixa efluentes significativos. E eu já disse que a unidade pesa apenas 10 gramas?
Para a segunda fase do projeto vale a pena incorporar um heatbreak de zirconia-magnésia à estrutura de cerâmica para reforçar ainda mais o conjunto. Poderemos chegar até onde o bloco quente aguentar. Li sobre um grupo japonês que trabalha um hotend para 850 graus. Extrusar um fio de cobre em minha impressora Sethi desktop parece um objetivo plenamente factível.
Um heatbreak cerâmico — e seu pequeno molde — para alcançar os 850°. Imagem: Triforma – CC-BY-SA-NC
Mas é agora que os problemas começam.
Testes
No momento em que escrevo estou rodeado de material de laboratório recém adquirido [beakers, erlenmeyers, provetas, balança, agitador magnético, substâncias diversas…]. O que é para ser o germe de uma empreitada industrial está a parecer, dependendo do espectador, uma sala de alguma pharma, ou um laboratório de análises rápidas da Aduana. Estou prestes a começar este experimento divisor de águas: fazer o processo descrito acima funcionar de forma consistente para a produção em série.
Preciso agora ir além do processo formal descrito e dos poucos protótipos obtidos com moldes unitários. É necessaŕio fazer também um grande número de testes de composição química, formulação, além de testes mecânicos destrutivos e de performance.
Se eu for bem sucedido e conseguir produzir em quantidade razoável a custo razoavelmente baixo, o que acredito ser totalmente possível, vou disponibilizar o produto sob venda direta no site de minha nova iniciativa empreendedora, a Triforma – em breve no ar. Penso reproduzir o modelo de negócio da Slice Engineering, licenciando OpenSource. Quero muito de ter um produto minimamente viável em meados de abril. Vou trabalhar para isso.
Divulgarei por aqui os resultados deste projeto. Mantenha contato visual.
(*) Citei a Sethi 3D um par de vezes neste texto. Declaro não ter nenhum vínculo com essa ilustre empresa campineira além do de cliente [satisfeito]. Mas claro que eu gostaria de ter. Respeito toda iniciativa industrial, principalmente se a) ligada à alta tecnologia; b) localizada no Brasil, caso em que o respeito se transforma em descombobulada admiração. 🙂
Acabo de ler a coluna que Bruce Schneier e Nathan Sanders escrevem no NYTimes de hoje e é revigorante ver dois grandes luminares abordando as questões multifacetadas que cercam a IA.
Imagem: pexels.com
No artigo eles destacam com a fluência de sempre os potenciais benefícios – lembrando-nos que a IA não envolve apenas robôs e assistentes de voz; é uma ferramenta de base que pode, de fato, impulsionar o progresso da humanidade. Contudo, a sua ênfase nos riscos sublinha uma preocupação premente. O desconforto em torno da presença da IA, do deslocamento dos empregos e das ameaças superinteligentes é palpável.
É claro que a evolução descontrolada da IA pode resultar em problemas não antecipados; nós não sabemos o quanto não sabemos. Como acontece com qualquer avanço tecnológico, existem riscos. Nossa missão enquanto tecnologistas profissionais deve ser permanecer atentos a eles com a cabeça fria, para garantir que todo o potencial positivo possível da IA seja aproveitado.
O clamor dos autores por regulamentação me parece oportuno. Como salientam, com razão, a tecnologia muitas vezes ultrapassa a regulamentação – eu diria que ela sempre ultrapassa. Mas legislar sobre IA é uma caminhada na corda bamba. Seja muito rigoroso e você vai sufocar o crescimento e a inovação; seja demasiado brando e você corre o risco de colher consequências desagradáveis.
Schneier e Sanders não chegam a se aprofundar em uma análise comparativa entre os modelos existentes em todo o mundo, estudando sucessos e fracassos. Ao todo, é uma leitura convincente que exige introspecção. Embora tenham iluminado o caminho a seguir, garantir a integração segura e eficaz da IA nos negócios humanos requer um esforço coletivo – os decisores políticos, os tecnólogos e o público em geral devem dar as mãos. Esse artigo é um passo crucial na promoção desse diálogo.
Pés no chão
Investi muitas horas ouvindo especialistas em IA e especialistas de outras áreas discutirem as implicações, benefícios e riscos. Ao longo dos últimos seis anos tenho lido, estudado sistematicamente, me graduado e me aprofundado. Tenho hoje experiência própria em IA, onde desenvolvo e lidero uma equipe na construção de soluções específicas de IA para várias categorias de processos – principalmente industriais, de otimização de energia e recentemente o agronegócio – em breve cownt.com.br :). Comentar AI é praticamente a razão da existência deste e outros blogs hoje – incluindo o blog de Schneier, que acompanho muito de perto.
Se tudo a respeito da IA se resumisse a isso, a Inteligência Artificial seria 95% bondade. Eu e outros empreendedores poderiamos continuar com nossos projetos sem maiores preocupações éticas.
Mas a tecnologia agora está abrindo uma série de caixas de Pandora e está em aceleração crescente. A minha opinião é que a) os riscos podem ser geridos, em teoria, mas b) é muito pouco provável que nós, humanos, consigamos fazê-lo. Mitigar os riscos óbvios requer colaboração, transparência, sabedoria, um eleitorado informado, funcionários e representantes governamentais competentes e contenção empresarial em todos os países.
Não só esses elementos basicos não estão disponíveis nos dias de hoje, mas, historicamente, nunca fomos capazes de cooperar a esta escala com algo que se aproximasse desta complexidade. Especialmente quando há dinheiro a ser ganho ou vantagens a serem obtidas para entidades individuais. Em vez disso, naturalmente espero que no caminho caiamos em algumas das armadilhas óbvias.
Eu adoraria estar errado, mas simplesmente não consigo imaginar a classe política contribuindo para medidas sensatas ou proporcionando uma supervisão sensata (exemplo A: as audiências do Facebook e do TikTok no EUA. Exemplo B: a total ausência de discussão desses assuntos no Brasil). A segurança da sociedade diante da disseminação da AI no momento está a depender apenas da responsabilidade individual dos empreendedores.
Pés na lama
A avaliação mais preocupante não vem dos futuristas, mas sim dos analistas da Goldman-Sachs, que projetam 300 milhões de empregos perdidos até 2030 nos EUA e na UE. Algo em torno de 42 milhões por ano. O relatório menciona novos empregos decorrentes do trabalho com IA, mas não diz quantos. Um número semelhante (um terço de todas as horas de trabalho automatizadas até 2030) provém dos analistas mais futuristas – e menos financeiros – do Instituto McKinsey.
Serão trabalhadores em empregos de colarinho branco, especialmente o que chamo de empregos de “camisa pólo”. A IA generativa pode, por exemplo, tornar os veículos autonomos definitivamente seguros para implantação em massa. Pode substituir muitos de nós que trabalhamos em help desks e no atendimento ao cliente.
Sim. Apertem os cintos para as maiores mudanças culturais e laborais desde a invenção da máquina a vapor. As tecnologias de mudança de paradigma surgidas no śeculo 18 e 19 representaram melhorias incrementais da capacidade humana. A IA, por sua vez, substitui completamente ou em parte, tudo o que fazemos no trabalho moderno.
Minha esperança? Dado esse nível de automatização, precisamos começar a pensar em tributar de maneira eficiente os proprietários das grandes plataformas de IA e proporcionar um rendimento garantido aos demais cidadãos. No momento não consigo ver alternativas realistas a isso se queremos evitar o colapso da ordem social.
A ideia que parece perpassar o ambiente corporativo hoje é que ser mais produtivo, seja o que for que isso implique, não precisa ser automaticamente produto da compreensão dos problemas ou da verdade. Os interesses que promovem a IA têm pouco ou nenhum desejo de encontrar ou distribuir a verdade. Canibalizar textos digitais sem considerar o que os torna verdadeiros é uma receita para a desintegração do conhecimento, não a produção ou reflexão dele.
Para cumprir sua promessa, a inteligência artificial precisa aprofundar a inteligência humana. Isso é certamente verdade… e isso certamente NÃO vai acontecer. Veja o que a internet fez com a mente humana. Reduziu a maioria das pessoas a viciados em cocaína eletrônica pixelizada, cujas habilidades de pensamento crítico, conhecimento de história, habilidades de linguagem e capacidade de atenção despencaram coletivamente.
Antes da internet, tínhamos milhares de jornais locais robustos relatando notícias locais, unindo comunidades e mentes locais como cola. Tudo isso desapareceu quase da noite para o dia, e agora ficamos com um punhado de conglomerados nacionais que compraram a maioria dessas instituições e as reduziram a esqueletos de seus antigos eus.
As ‘notícias’ que as pessoas consomem hoje vêm de algoritmos nas mídias sociais. Os jornais foram substituídos principalmente por junk news, que é perfeitamente semelhante à junk food e seus efeitos deletérios sobre os seres humanos.
A internet foi colonizada pelos piores instintos da humanidade e reduziu a mente humana a escombros do Facebook, Instagram, realidade alternativa, violência, conspiração e êxtase religioso… todos exemplos robustos de involução humana. A ação conjunta da ‘Inteligência Artificial’ e um grupo conhecido de atores humanos maus e gananciosos têm potencial para acelerar a involução humana e nos levar ao penhasco da destruição. Manter nossas habilidades de pensamento crítico humano é nossa única esperança… e pode não ser suficiente.
Derivativos
Os Grandes Modelos de Linguagem – GML [Large Language Models, LLM] podem ser entendidos como Títulos de Informação garantidos por hipotecas: um vasto número de fontes cortadas em pedaços e remontadas em composições convincentemente realistas que parecem, para todos os propósitos, funcionar por conta própria. Mas, como aprendemos na crise de 2008, os derivativos não são melhores do que aquilo de que são derivados, e essa verdade reduz muito a confiabilidade no que esse tipo de IA é capaz.
O problemas dos rótulos
Nada dessensibiliza mais uma pessoa quanto ao romantismo do Fim do Mundo provocado pela Skynet do que passar horas colocando quadradinhos ao redor de bois e vacas em imagens fotográficas. Na labuta da rotulação de dados – um penoso processo manual que está na base de todos os sistemas de inteligência artificial, você começa ver as entranhas do sistema: a inteligência artificial não funciona sem humanos na máquina. É notável que não seja dada maior atenção ao trabalho dos rotuladores, humanos reais, trabalhando na maioria das vezes fora dos limites da dignidade. Ao conhecer esse processo uma perspectiva mais clara do que está por baixo do capô aparece.
Os ‘quadradinhos de rótulo’, colocados tediosamente por humanos, são essenciais na modalidade de AI chamada ‘visão de computador’. São os rótulos que ensinam ao computador, por meio de muitas repetições, o que é uma vaca. Imagem: Vox Leone
Em tempo: neste ponto chamo a atenção para a ferramenta que estou desenvolvendo para automatização das tarefas de rotulação de imagem [o nome da disciplina é ‘anotação’] para modelos de visão de computador, que disponibilizo em nosso github: Auto-Annotate-BR. Estou internacionalizando e adaptando a ferramenta. Creio que esse seja o primeiro trabalho do gênero em português. Dê uma olhada, e, se possível, me dê uma ajuda na divulgação e compartilhamento.
Não exatamente como previsto
Quanto à suposta emergência da Inteligencia Artificial Geral – IAG [Artificial General Inteligence – AGI] a partir das redes neurais da Microsoft, Meta e Google, o burburinho que está acontecendo com ChatGPT e similares não lembra em nada o que foi profetizado por Nick Bostrom, o grande papa da superinteligencia: a partir de uma centelha inicial a entidade inteligente cresceria exponencialmente como um Big Bang, tomando rapidamente todas as redes conectadas. Se o que vemos é a AGI ela é de um tipo ainda não descrito em qualquer cenário, certamente não o de Bostrom.
Replicar o cérebro humano
Como racionalista, me inclino a concordar com Max Tegmark que a consciência é independente do substrato físico, ou seja, ela não depende necessariamente do tecido mole do qual é feito nosso cérebro. Outras bases físicas [como o silício + metais] convenientemente trabalhadas podem também servir. Considero as redes neurais uma conquista intelectual impressionante. Me parece claro que AGI vai surgir das redes neurais, uma vez que ela assim o faz nas formas de vida que conhecemos.
Os sistemas de camadas em nossas redes neurais artificiais são uma analogia bastante apta do funcionamento real do cérebro. Pelas explorações realizadas até o momento via imageamento, sabemos que as conexões neurais humanas ocorrem em áreas especializadas do cérebro, não exatamente em camadas físicas organizadas, como em uma rede neural artificial, mas em topologias neurais arranjadas em 3d, nas mais diversas configurações.
Exemplo simplificado de rede neural. O peso da sinapse de saída para o neurônio de adição (+) deve ser calculado antes que o neurônio de multiplicação (*) possa calcular o peso de sua sinapse de saída. Mesmo redes neurais relativamente “simples” têm centenas de milhares de neurônios e sinapses; é bastante comum uma rede neural ter mais de um milhão de arestas. Em nosso cérebro os neurônios e sinapses são trilhões. Fonte:https://medium.com/tebs-lab/deep-neural-networks-as-computational-graphs-867fcaa56c9
Para se equiparar totalmente ao modelo humano, a AGI baseada em redes neurais vai necessitar receber, dinamicamente, informação de sensores de todos os tipos [para poder tomar amostras de pelos menos cinco grandes categorias de estímulos físicos, como nós]. Aqui também vemos um paralelo com a a inteligencia natural, pois nós também rotulamos a realidade, a partir das informações dos sentidos. Chamamos os rótulos que aprendemos de ‘conceitos’ [ML classes?]; expressamos nos rótulos nossa conceitualização do mundo, também obtida através de reforço.
As redes neurais parecem ser, de fato, o caminho para a AGI. Mas não estamos nem perto de conseguir essas coisas. Se queremos chegar ao nível das redes neurais que carregamos em nossas cabeças temos que aprender mais sobre o papel das outras estruturas cerebrais, como as células gliais, que sabidamente influem na ativação e moderação das sinapses do cérebro humano [que correspondem aos ‘pesos’ nas redes neurais artificiais].
Deixando a imaginação vagar sem amarras, é possível conjecturar que as redes neurais sejam estruturas fundamentais no universo, e que a consciência e a inteligencia emerjam de algumas configurações topológicas de processamento neural [incluindo as citadas células gliais e outras estruturas].
O inimigo é outro
As redes neurais, mesmo as relativamente primitivas redes atuais, baseadas em estatística e poder de computação, vão provocar uma drástica correção em vários setores da vida. Milhões perderão empregos e meios de subsistência. Contudo, cavaleiros do apocalipse mais poderosos [e com um timing melhor] são as redes sociais. Talvez a dissolução da sociedade civilizada por conta da ação insidiosa da mídia social já tenha começado e nos encontremos irremediavelmente além do horizonte de eventos.
Vox Leone 