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Circuitos digitais de baixo consumo Low-power digital circuits

Carlos Dias Jr.

Automation Engineer/M.Sc. Computational Modeling/Ph.D. Candidate

Projeto sistemas que vivem entre o hardware e a matemática: de painéis elétricos e robôs a foguetes e nanosatélites. Meu doutorado investiga quanta energia um circuito digital realmente precisa gastar para computar.

I build systems that live between hardware and mathematics: from control panels and robots to rockets and nanosatellites. My Ph.D. investigates how much energy a digital circuit truly needs to spend in order to compute.

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Foto de Carlos Dias Jr.

01 Quem eu souWho I am

Sou Técnico em Eletrônica (2011) e Engenheiro de Automação Industrial (2017). No mestrado troquei o chão de fábrica pela modelagem: sou Mestre em Modelagem Matemática e Computacional pelo CEFET-MG e hoje faço doutorado na mesma área, com foco em otimização de circuitos digitais.

Sou pesquisador do grupo Robotics and Intelligent Systems (EPIIBOTS) e dou aulas de robótica e automação no IFMG, Campus Ibirité. Trabalho principalmente com robótica, sistemas embarcados, inteligência artificial e engenharia elétrica, pesquisando e orientando projetos tecnológicos.

Também oriento estudantes na área aeroespacial, em nanosatélites (CubeSats) e foguetes. Em 2025 fui orientador de equipe no CubeDesign, a competição de satélites do INPE, e sigo orientando pesquisas na área.

I am an Electronics Technician (2011) and an Industrial Automation Engineer (2017). In my M.Sc. I traded the shop floor for modeling: I hold an M.Sc. in Mathematical and Computational Modeling from CEFET-MG and I am now a Ph.D. candidate working on digital circuit optimization.

I am a researcher with the Robotics and Intelligent Systems (EPIIBOTS) group and I teach robotics and automation at IFMG, Ibirité Campus. I work mainly with robotics, embedded systems, artificial intelligence and electrical engineering, researching and mentoring technology projects.

I also mentor students in aerospace, on nanosatellites (CubeSats) and rockets. In 2025 I was a team advisor at CubeDesign, INPE's satellite competition, and I keep supervising research in the field.

02 AplicaçõesApplications

Dois simuladores que escrevi para ensinar automação. Rodam direto no navegador, sem instalar nada. Two simulators I wrote for teaching automation. They run straight in the browser, nothing to install.

Ladder PLC Studio

Programe um CLP em linguagem Ladder e teste o programa em plantas industriais simuladas, como envase de garrafas e nível de tanque, direto no navegador.

Program a PLC in Ladder logic and test it against simulated industrial plants, like bottle filling and tank level control, right in your browser.

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Neumatic mod

Monte circuitos pneumáticos (cilindros, válvulas e comandos) e simule o movimento passo a passo. Versão traduzida e reformulada do simulador da Picuino.

Build pneumatic circuits (cylinders, valves and controls) and simulate the motion step by step. A translated and reworked fork of Picuino's simulator.

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03 PesquisaResearch

O limite termodinâmico da computaçãoThe thermodynamic limit of computing

Toda vez que um circuito digital apaga um bit, ele perde informação. A física cobra por isso. O Princípio de Landauer estabelece que esse apagamento dissipa, no mínimo, kB·T·ln 2 joules de energia. É um piso: nenhum avanço de fabricação passa por baixo dele.

Meu doutorado trabalha no nível das portas lógicas, investigando como sintetizar e otimizar circuitos combinacionais para que se aproximem desse mínimo termodinâmico. É o mesmo fio condutor do mestrado em Modelagem Matemática e Computacional, agora levado adiante.

Every time a digital circuit erases a bit, information is lost. Physics charges for it. Landauer's Principle states that this erasure dissipates at least kB·T·ln 2 joules of energy. It is a floor: no manufacturing advance gets underneath it.

My Ph.D. works at the logic-gate level, investigating how to synthesise and optimise combinational circuits so they approach that thermodynamic minimum. It is the same thread as my M.Sc. in Mathematical and Computational Modeling, now carried further.

// código da pesquisa// research code

circuitropy Rust Biblioteca para inspecionar circuitos digitais combinacionais a partir de netlists Verilog, explorando os limites de energia sob o Princípio de Landauer. A library for inspecting combinational digital circuits from Verilog netlists, exploring energy limits based on Landauer's principle. verilog-benchmarks Verilog Coleção organizada de netlists Verilog combinacionais (EDGE, EPFL, somadores BCGEN) para benchmarks. A curated collection of combinational Verilog netlists (EDGE, EPFL, BCGEN adders) for benchmarking. prog.me CSS Projeto de extensão no IFMG Campus Ibirité para ensino de robótica e programação. Outreach project at IFMG Ibirité for teaching robotics and programming.

04 Foguetes e nanosatélitesRockets and nanosatellites

Oriento estudantes que projetam CubeSats (nanosatélites padronizados em cubos de 10 cm) e foguetes experimentais: projetos em que estrutura, energia, telemetria, embarcados e controle precisam funcionar juntos, no dia da prova, sem segunda tentativa.

I mentor students who design CubeSats (standardised 10 cm cube nanosatellites) and experimental rockets: projects where structure, power, telemetry, embedded systems and control must all work together, on competition day, with no second attempt.

  • 2025 CubeDesign · orientador de equipe CubeDesign · team advisor
  • INPE LIT · São José dos Campos LIT · São José dos Campos
  • CubeSat nanosatélite da equipe the team's nanosatellite
  • AtivoActive orientação de pesquisas na área supervising research in the field
Equipe de cinco estudantes de jaleco azul segurando um CubeSat no LIT/INPE, com a bandeira do Brasil ao fundo
A equipe com o CubeSat no LIT/INPE The team with its CubeSat at LIT/INPE

CubeDesign 2025 · INPE

Orientador de equipeTeam advisor

Em 2025 participei do CubeDesign, a competição de satélites do Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE), como orientador de equipe. Acompanhei os estudantes na construção do CubeSat, da concepção da missão à integração da eletrônica embarcada, e chegamos juntos ao Laboratório de Integração e Testes do INPE, em São José dos Campos.

In 2025 I took part in CubeDesign, the satellite competition run by Brazil's National Institute for Space Research (INPE), as a team advisor. I guided the students through building their CubeSat, from the mission concept to integrating the on-board electronics, and we made it together to INPE's Integration and Testing Laboratory in São José dos Campos.

  • Orientação técnicaTechnical guidance Missão, eletrônica embarcada, energia, telemetria e integração do satélite. Mission, on-board electronics, power, telemetry and spacecraft integration.
  • Pesquisa em andamentoOngoing research Sigo orientando pesquisas em nanosatélites e foguetes, levando o que a competição ensinou para novos projetos. I keep supervising research on nanosatellites and rockets, carrying what the competition taught into new projects.
Grupo de cerca de trinta estudantes de jaleco azul reunidos em um laboratório do INPE
Visita com estudantes ao laboratório do INPE Visiting INPE's laboratory with students

CubeDesign 2025

Competição de satélites do INPE, com categorias de CubeSat e CanSat. Participei como orientador de equipe.

INPE's satellite competition, with CubeSat and CanSat categories. I took part as a team advisor.

LASC

Latin American Space Challenge: competição de foguetes e cargas úteis experimentais.

Latin American Space Challenge: experimental rocketry and payload competition.

EPIIBOTS

Grupo de pesquisa Robotics and Intelligent Systems, onde essas frentes se encontram.

The Robotics and Intelligent Systems research group, where these fronts meet.

05 ContatoContact

Para falar sobre pesquisa, orientação, os simuladores ou parcerias com o IFMG, escreva para mim.

To talk about research, mentoring, the simulators or partnerships with IFMG, drop me a line.

carlos.dias@ifmg.edu.br