Desmitificando a Internet das Coisas (IoT): conceitos básicos

Nota: Em minhas atividades como Professor e Consultor, tenho notado que ainda há muito desconhecimento por parte de executivos e gestores, que lidam com atividades não técnicas, acerca de conceitos e do potencial de utilização das plataformas IoT em seus modelos de negócios. Este artigo é o primeiro de uma série de artigos que publicarei, onde irei abordar, numa linguagem não técnica, conceitos, mitos, a arquitetura básica das plataformas IoT, as tecnologias exponenciais habilitadoras de IoT, privacidade de dados e aplicações típicas, com o objetivo de desmistificar o entendimento acerca da Internet das Coisas e uniformizar conceitos. 

A Internet das Coisas relaciona-se com os bilhões de dispositivos físicos que estão tendo seus dados coletados, via sensores, e compartilhados, utilizando um ambiente de comunicação de dados, usualmente, mas não como regra, a Internet, sendo tratados (normalmente, mas não como regra) por aplicações que utilizam algoritmos de Inteligência Artificial) e onde haja uma ou mais ações autônomas acerca do tratamento do conjunto de dados coletados. Esse conceito irá ser aprofundado mais adiante.

Você sabia que a estação espacial ISS possui cerca de 350.000 sensores?

As aplicações são inúmeras e crescem exponencialmente e vão desde de um Smart Watch, como o Apple Watch, que pode ser utilizado para o monitoramento dos sinais vitais do usuário e, no limite, emitir alertas para os familiares ou mesmo o médico do usuário, a utilização de sensores em aplicações de Cidades Inteligentes, que auxiliam na melhoria do planejamento e gestão de tráfego de pessoas e veículos ou mesmo as aplicações de Indústria 4.0, que são fortemente baseadas numa ampla utilização de sensores.

As aplicações IoT possibilitam, por exemplo, que dados importantes relacionados com a saúde de um paciente, ou mesmo das condições operacionais dos equipamentos de um ambiente fabril, que sequer eram coletados ou quando obtidos, eram feitos de forma manual e com pouca frequência, passem a ser coletados em tempo real, permitindo a adoção de medidas preventivas e mesmo ações corretivas sem que ocorra um problema crítico de saúde ou a falha no equipamento monitorado

A medição fornece os dados necessários para que o desempenho e a integridade dos equipamentos sejam obtidos em tempo real, o que possibilita que as empresas industriais possam atuar mais ativamente na manutenção preditiva, economizando dinheiro e reduzindo o índice de falhas. De igual modo, a coleta de dados importantes dos seres humanos contribui para uma melhor qualidade de vida e para o aumento da longevidade de todos nós. O uso em ambientes públicos possibilita uma melhor qualidade de vida da população e uma maior eficiência na gestão e nos gastos públicos.

A ideia de adicionar sensores e inteligência a objetos já era abordada nas décadas de 1980 e 1990. O primeiro dispositivo conectado foi uma torradeira que podia ser ligada pela Internet e foi criado por John Romkey e apresentado na Conferência INTEROP, realizada em 1990.

O termo Internet das Coisas foi cunhado pela primeira vez em setembro de 1999 por Kevin Ashton, um cientista da computação que trabalhava na Procter & Gamble, quando criou um título impactante para uma apresentação que faria em uma reunião com executivos da empresa de barbeadores Gillette sobre o uso de tags RFID e outros sensores em produtos da cadeia de fornecimento da empresa.

Foi necessário mais de uma década, desde a sua conceituação, para que a Internet das Coisas alcançasse o estágio de utilização e sofisticação que temos hoje. As tecnologias exponenciais são as grandes motivadoras da revolução que estamos vivenciando com a utilização das Plataformas IoT e este tema será objeto de um artigo específico.

De uma forma simples e didática, três elementos básicos configuram uma plataforma IoT: Coisas com sensores, ambiente de conectividade e as aplicações.

As coisas a serem conectadas possuem um ou mais sensores, que farão o monitoramento ou medição de uma ou mais condições específicas. Os dados coletados poderão ser analisados ou não localmente e serão compartilhados em tempo real ou não com um ambiente remoto, para que as aplicações os transformem em informações e executem as ações necessárias.

O significado de Coisa (objetos físicos ou seres vivos): é um conceito bem simples que pode ser efetivamente se relacionar a qualquer coisa onde a coleta e o tratamento de dados necessitem de um monitoramento ou medição: Como exemplo, temos uma turbina de avião, um relógio inteligente, robôs, medidores de utilitários, um equipamento médico, um motor de automóvel, uma lâmpada inteligente, organismos vivos, como plantas, animais e pessoas.

Existem várias tecnologias que trazem inteligência às Coisas. Dentre elas estão o QR Code, o código de barras, as etiquetas RFID, e os beacons, que armazenam informações. Entretanto, são elementos passivos que não trocam essas informações entre si e nem mesmo através de algum tipo de infraestrutura de comunicação de dados de forma autônoma.

Os Componentes de Conectividade abrangem todos os dispositivos de comunicação de dados utilizados (ex. gateway, antenas, protocolos de comunicação, infraestrutura de redes, cabos ópticos etc.) que permitem as conexões da Coisa serem monitoradas com os Infraestrutura de Aplicações.

A expressiva maioria dos dispositivos IoT se conecta utilizando ambientes de conectividade sem fio (wireless), embora existam aplicações que utilizam conexões cabeadas. As diversas aplicações IoT requerem diferentes tipos de modelos de conectividade. Para atender às necessidades de uma variedade cada vez maior de aplicações, as tecnologias de conectividade diferem em termos de velocidade, capacidade, latência, requisitos de consumo energia e o alcance, dentre outras características. Em outro artigo apresentarei com mais detalhes algumas arquiteturas e protocolos de comunicação que possibilitam a implementação das plataformas IoT.

Na Infraestrutura de Aplicações reside toda a infraestrutura tecnológica necessária para o suporte e para a implementação das aplicações. Essa infraestrutura integra os diversos componentes de hardware e software necessários para o armazenamento e processamento dos dados coletados; os bancos de dados; as ferramentas de segurança de dados e de autenticação dos usuários ou dispositivos; dispositivos de comunicação de dados; as rotinas para o acesso às fontes externas de dados; as ferramentas para a integração com os sistemas legados,  os aplicativos para a operacionalização da aplicação, os algoritmos das aplicações de Inteligência Artificial, as aplicações de Big Data Analytics,  dentre outros.

Embora, parcela expressiva dos elementos da Infraestrutura de Aplicações hoje ainda resida na nuvem, um modelo híbrido de implementação tem ganho cada vez mais utilização, onde parte das aplicações, do armazenamento e processamento fica residente localmente no dispositivo ou próximo a ele, e parte fica residente na nuvem. É a chamada implementação de soluções do tipo Computação de Borda (Edge Computing), aplicada principalmente para as aplicações críticas, onde há exigência de disponibilidade de conexão, de altas taxas de processamento e de transferência de dados, ou de uma dependência de baixa latência de rede ou de tempo de resposta.

Inclusive, o surgimento de várias alternativas de componentes semicondutores dedicados para aplicações IoT, que tem tido uma queda expressiva no custo e aumento da performance, incluindo os que suportam aplicações com algoritmos de Inteligência Artificial, tem possibilitado a expansão de aplicações críticas, utilizando plataformas IoT baseadas na Computação de Borda, trazendo o processamento e armazenamento da lógica das aplicações para o dispositivo IoT ou fisicamente próximo do mesmo, não fazendo uso da nuvem.

Há muita confusão ainda hoje do que possa ser caracterizado como um dispositivo IoT. Não basta que o dispositivo tenha um sensor, uma inteligência local, ou mesmo esteja conectado à Internet, para que seja considerado um dispositivo IoT. Aliás, nem mesmo é necessária que haja conexão com a Internet para que se implemente uma aplicação que utilize Plataformas IoT. A possível obrigatoriedade de conexão com a Internet é um dos diversos mitos hoje existentes e que acabam se propagando quase como um pré-requisito para as aplicações IoT. Abordarei alguns dos mitos que regem as aplicações IoT em um artigo específico.

Por definição, um dispositivo IoT deverá efetuar as ações que se espera dele independente de uma ação humana. Esse é um requisito chave e que muitas vezes é ignorado quando se conceitua erroneamente dispositivos e aplicações IoT.

Por exemplo, uma smart TV ou um smartphone não se caracterizam por si só como um dispositivo IoT, por mais que possuam sensores, conexão com a Internet ou inteligência. Assim como uma aplicação que utilize o Waze ou Google Maps não necessariamente pode ser considerada como uma aplicação IoT. Parte desta confusão se deve ao fato de existirem Coisas Conectadas e Coisas Inteligentes e nem sempre elas se caracterizam como dispositivos IoT. A conceituação dos Produtos Inteligentes e Conectados, que á a base das plataformas IoT, caracterizados pela união de Coisas Inteligentes e Coisas Conectadas é um tema que será tratado com mais profundidade em um artigo específico.

A Internet das Coisas já afeta e afetará cada vez mais todos nós, pois, fornecerá insumos para que as empresas conquistem uma maior eficiência, sejam mais competitivas e inovadoras, reduzam seus custos, aproveitem a inteligência de uma ampla variedade de equipamentos, melhorem as operações e aumentem o grau de satisfação dos clientes. Também, terá cada vez mais um impacto profundo na vida das pessoas. Ela possibilita a melhoraria da segurança pública, a qualidade de vida oferecida pelas cidades, o transporte e a saúde, com a oferta de serviços personalizados a partir de informações estruturadas para a agilidade na tomada de decisão.

A Internet das Coisas já está mudando a nossa qualidade de vida, a forma como vivemos e nos relacionamos e tornará cada vez mais os nossos ambientes mais inteligentes. Entretanto, muitas dessas inovações podem ter implicações importantes relacionadas com a nossa privacidade e com a segurança dos dados e informações. Estes temas importantes serão objeto de um artigo específico.

Viu como IoT está e estará cada vez mais presente em nossas vidas? Que tal ler os próximos artigos da série Desmitificando IoT?

*Edelvicio Souza Junior é Partner Consultant da Ciatécnica e professor convidado da Fundação Dom Cabral em temas relacionados com a Inovação, Internet das Coisas e Transformação Digital, onde atua em projetos de formação de liderança inovadora para executivos C-Level envolvidos em projetos de digitalização de negócios. É membro do Conselho de Tecnologia e Inovação da Federação das Indústrias do Estado de Minas Gerais. Foi membro da Câmara IoT, coordenada pelo Ministério da Ciência, Tecnologia e Inovações, que elaborou o Plano Nacional de IoT.