Formação, séc. XXI Laboratórios Integrados de Acesso Remoto
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FORMAÇÃO, SÉC. XXI
Por António Jesus Teixeira, Prof. Auxiliar da
Universidade de Aveiro e Paulo Sérgio de Brito André,
Investigador Auxiliar do Instituto de Telecomunicações e
Prof. Auxiliar Convidado da Universidade de Aveiro
Laboratórios
Integrados de
Acesso Remoto
A distância entre as instituições funciona por vezes como um
travão ao seu desenvolvimento, podendo a Internet servir como ponte
de ligação entre elas, disponibilizando equipamento, dados, e
outros serviços dos quais os intervenientes necessitam
O
laboratório de acesso remoto
permite separar fisicamente as
instalações onde são realizadas
as experiências/testes e a localização do investigador/responsável pelos testes, podendo, neste
conceito, reunir o melhor conjunto de circunstâncias
possível para cada uma das partes envolvidas. Neste
modelo a preparação, realização e acompanhamento
da experiência pode ser efectuada em tempo real
através de um acesso Internet. A utilização da Internet para a partilha física das potencialidades de várias
instituições permite uma racionalização de recursos,
situação lógica tendo em conta as condições sócio-económicas actuais e muito mais em países de reduzida dimensão. Este sistema permite o acesso a infra-estruturas laboratoriais de ponta, as quais apenas estão disponíveis em determinadas instituições ou empresas, viabilizando assim a sua partilha e melhor
proveito pelas várias instituições.
Especificamente em investigação financiada por
fundos públicos, um uso racional dos fundos deve
ser feito bem como obter o máximo proveito das
infra-estruturas optimizando a utilização desse equipamento, dos técnicos a ele adictos e da própria
instituição. No nosso caso específico, a possibilidade
de poder partilhar com outros organismos vários
equipamentos existentes no laboratório, permite
uma troca de experiências entre os intervenientes, e
coloca-nos potencialmente, caso o processo se
divulgue, à disposição todo o equipamento dos
restantes laboratórios, num processo em que todos
ganham. Poderemos obter dados que de outra
forma exigiriam deslocação a um local remoto onde
as condições de trabalho teriam que ser adaptadas à
visita, e como tal não teria à disposição todo o material de suporte (ex. livros e outras ferramentas
específicas) para a interpretação dos resultados,
causa de possível limitação na extensão da investigação. Outra situação premente relaciona-se com a
demonstração de fenómenos ou mesmo o alertar e
divulgar da ciência, a um conjunto mais amplo de
pessoas, em que os equipamentos utilizados
requerem condições muito especiais de funcionamento, como é caso das comunicações ópticas, onde
se requer, com frequência, salas escuras. Seria fisicamente complicado deslocar uma plateia para um
Fig.1. A investigadora acede de casa ao laboratório para controlar uma experiência de caracterização que vai ficar a correr durante a noite.
Universidade de Manibota [3], onde os exames do
coração são executados remotamente. Um exemplo
mais envolvente e que se relaciona com partilha de
equipamento dispendioso é a partilha de um microscópio colocado na Califórnia [4] e que está também disponível para uma equipa de investigadores
russos. Os investigadores podem controlar o microscópio, alterar os seus parâmetros, realizar as
suas experiências e adquirir os seus dados, tudo isto
em “real-time”, graças ao sistema de controlo remoto via Internet disponibilizado pelo LabView. Uma
vez que sendo de noite na Rússia durante o horário
de trabalho na Califórnia, e vice-versa, é possível
tirar um maior rendimento do equipamento.
No Instituto de Telecomunicações de Aveiro
foram desenvolvidas algumas aplicações Web de
entre as quais poderemos salientar duas apenas
como exemplos. A caracterização remota de redes
de Bragg gravadas em fibras ópticas (FBG), tipicamente utilizadas como sensores e como filtros em
telecomunicações, cujo painel de controlo é apresentado na fig. 2. Este painel é o que é observado
pelo utilizador que pretende caracterizar uma rede
de Bragg, permite o controlo dos lasers e do equipa-
Fig. 2. Painel de controlo do sistema de caracterização de redes de Bragg. Poderemos ver os
diversos equipamentos que podem ser controlados em simultâneo e em conjunto.
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sítio desses, sendo por isso difícil a demonstração de
resultados para um grupo de pessoas de uma forma
interactiva. Com esta plataforma esse problema fica
resolvido pois a localização dos intervenientes,
equipamento e executante, estão puramente dissociadas. A fig. 1 exemplifica um caso onde o investigador controla de casa, confortavelmente, a longa
experiência de caracterização que vai ser executada
durante a noite.
A evolução das tecnologias nas áreas das redes
bem como na área da aquisição de dados e
automação tem vindo a transformar a forma como
são feitas as medidas experimentais. Usando as tecnologias de redes que permitem a interligação entre
vários aparelhos e a existência de um bom software
de controlo desses equipamentos consegue-se tirar o
melhor partido de todas as máquinas existentes, facilitando o acesso às medidas efectuadas e ao mesmo tempo armazená-las e processá-las. O desenvolvimento de plataformas que permitam o acesso e
respectivo controlo de vários equipamentos existentes apenas em laboratórios de ponta e acessíveis
apenas a alguns, vem facilitar o acesso e uso destes
por parte de uma vasta comunidade científica, até
aqui impossibilitada de a estes ter acesso.
Seguindo este novo paradigma de operação de
equipamento e execução de experiências poderemos
citar alguns exemplos que demonstram a crescente
utilização desta metodologia para atingir os mais
diversos fins. Por exemplo, na Escócia [1], o departamento de Bioquímica tem um laboratório de acesso remoto que permite controlar um microscópio
para experiências no âmbito da citologia. Permite
aos técnicos recolher amostras e guardá-las remotamente num sistema. Outra situação passa-se numa
universidade do Texas [2] onde um laboratório de
biomedicina foi desenvolvido para uma variedade
de experiências biomédicas. Os alunos podem assim
explorar nas experiências desenvolvidas os conceitos estudados. As experiências são controladas e
automatizadas utilizando o LabView. Outro exemplo, agora na área de telemedicina, é o caso da
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Um exemplo é a partilha de um microscópio muito dispendioso
colocado na Califórnia e que está também disponível
para uma equipa de investigadores russos.
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Fig. 3. Painel de Controlo do setup de caracterização de amplificadores ópticos.
mento de medida, processado os dados em bruto
por forma a obter os resultados já processados e que
no caso é a sua função de transferência.
Outro exemplo de bancada de medição é a
plataforma que está a ser desenvolvida para permitir a partilha de algumas experiências entre o laboratório do referido instituto e a Siemens Portugal.
Essa bancada, cujo painel se apresenta na fig. 3,
permite a caracterização de amplificadores ópticos
do tipo EDFA, cuja utilização mais comum é o
restaurar da amplitude dos sinais ópticos que foram
atenuados pela transmissão ao longo de dezenas de
quilómetros de fibras ópticas de forma a se estabelecerem ligações de milhares de quilómetros ou fornecerem sinais a muitos utilizadores. Os dados em
bruto são processados e apresentados como se pode
ver na fig. 3 num gráfico 3-D que comprime centenas de dados.
O acesso remoto é realizado através de um Web
browser que permita correr aplicações Java através
do qual o utilizador se pode ligar a um servidor, que
no caso é baseado no LabView, ligado ao processo
experimental, e com isto controlar os parâmetros necessários e adquirir os dados e resultados. A comunicação cliente-servidor é implementada via protocolo TCP mantendo-se activa enquanto o cliente
não fechar a ligação, sendo esta bastante adequada
para a implementação do controlo remoto de todos
os instrumentos envolvidos na experiência, já que
estes poderão necessitar de um ajuste contínuo dos
seus vários parâmetros. Uma vez adquirido o controlo da experiência, o utilizador autenticado tem acesso total a todos os parâmetros desta, sendo possível
a outros utilizadores acederem através do browser à
mesma experiência e visualizá-la. Deste modo, apenas um utilizador pode controlar a experiência de
cada vez, sendo possível uma troca de controlo por
parte de utilizadores em qualquer momento. É possível, no entanto, através do computador servidor
adquirir controlo da experiência sempre que
necessário. Outra facilidade será a possibilidade de
após iniciar uma experiência, desconectar-se e voltar-se a conectar ao servidor algum tempo depois, enquanto a experiência decorre, permitindo assim uma
mudança do local de controlo remoto. Desta forma
é possível, em experiências em que em intervalos de
tempo não muito pequenos haja a necessidade de alteração de parâmetros do sistema, se possa deixar o
local da experiência, podendo alterar esses parâmetros mais tarde a partir de qualquer local sem a necessidade da deslocação ao laboratório.
Em todo este processo ainda não foi possível
eliminar a intervenção humana especializada, quer
na implementação/montagem do dispositivo/componentes/equipamento ou objecto de estudo experimental, quer no acompanhamento da experiência,
caso seja necessário. No entanto essa intervenção é
reduzida a níveis mínimos sendo apenas necessária
no início da experiência. •
Referências
[1] Laboratório remoto para experiências em citologia, Departamento de Bioquímica, Dundee, Escócia
[2] Virtual Instrumentation to Develop a Modern
Biomedical Engineering Laboratory, J. B. OLANSEN,
F. GHORBEL, J. W. CLARK, Jr. Rice University, 6100
Main Street_MS321, Houston, Texas 77005, USA,
A. BIDANI, University of Texas Medical Branch,
Galveston, Texas 77555, USA
http://www.ijee.dit.ie/latestissues/
Vol16-3/ijee1127.pdf
[3] Exames ao coração ECG remotamente, Dean
Reske and Zahra Moussavi, Department of
Electrical Engineering, University of Manitoba,
Winnipeg, MB, Canada R3T 2N2
http://www.ee.umanitoba.ca/~mousavi/papers/
telemed_Reske.pdf
[4] Microscópio electrónico de alta potência,
National Instruments
http://www.ni.com/pdf/academic/us/distance_
learning.pdf