Sistemas ciber-físicos: a evolução das interações do homem com o mundo

Aprendemos que, o surgimento da Revolução Industrial, aconteceu principalmente com a evolução das “máquinas” e meios de comunicação. Temos também a evolução dos equipamentos com tecnologia analógica à digital. 

E, somemos a isso, o surgimento da internet. Todo este avanço aconteceu em menos de 100 anos. Seguindo esta linha evolutiva, temos alguns marcos:

  • Início da Revolução Industrial: Mudança da relação homem x máquina;
  • Surgimento da Internet: Mudança da relação homem x homem;
  • Surgimento dos Sistemas Ciber-físicos: Mudança da relação
    homem x com o mundo a sua volta.


Como acontece: Só assim descobrimos o que é!


Com a popularização da tecnologia, através de preços mais acessíveis de equipamentos e acesso a internet, podemos conectar praticamente tudo a uma rede: computadores, telefones, tablets, automóveis, vídeo games, aviões e eletrodomésticos.

Bom, tudo o que listamos, e mais outro tanto de “coisas”, emitem sinais (wifi), a esta condição gerada, chamamos de Internet das coisas ou IoT (Internet of Things), outro tema para entendermos, mas, em outro artigo.

Todos estes sinais emitidos vão formando um ecossistema de informações alimentados e atualizados em tempo real. E, esta é só uma das possíveis formas de coleta de dados. Há, também as informações colhidas em Banco de Dados e demais plataformas, chamadas de informações passivas.

Vamos pensar: Estas “coisas”, como captam o sinal de internet, podemos concluir sem muito esforço, que de alguma forma elas podem, e estão conectadas entre si.

Quando estes sinais emitidos, fornecendo informações do meio físico, são analisados, comparados e interpretados em ambiente virtual e depois “devolvidos” ao mundo real sob forma de algum serviço ou informação, aprimoramento de equipamentos, processos, produtos, e de alguma forma modificam nossa interação com o mundo, temos uma cadeia fechada, que chamamos de sistemas ciber-físico ou CPS (Cyber Physical Systems).

Agora vai ficar fácil, vamos ao exemplo:


WAZE: estamos no trânsito ou na rua, e utilizamos o waze, todos os celulares emitem informações como: leitura de velocidade, localização e também os dados enviadas pelos condutores (tráfego, acidentes, policiais).

Quando tudo isso é interpretado, cruzado e analisado com GPSs, sistemas de trânsito, mapas e devolvidos como informação sobre navegação. Este material gerado, fornece condições para decidirmos qual caminho seguir, ou seja, muda nossa relação com o meio físico.

Assim, gerando um outro tipo de ‘base” para novas análises, formando um ciclo: envio, processamento, recebimento e decisão, que transmite um sinal (dados) da mesma fonte originária, porém, atualizado e transformando novamente nossa interação, e assim sucessivamente.

Também notamos que está comunicação pode se dar de: dispositivo para dispositivo, máquinas para máquinas e plataformas comuns.

 “O Waze é um sistema ciber-fisico contendo um mapa virtual equivalente ao real Telemetria para ler o sensor GPS, bússola para direção e calcula a velocidade de cada usuário IoT para se comunicar e passar informações para um servidor na nuvem (cloud computing).

Através do Machine Learning entende a forma de cada motorista dirigir (Acima da velocidade, abaixo da velocidade) e entende as especificidades de cada rua (feiras livres em determinados dias, regiões fechadas, ruas bloqueadas). Isso tudo gera muitos dados, então usando o Big Data agrega os dados de todos os usuários conectados atualmente com médias históricas e com ajuda da inteligência artificial, calcula a melhor rota e estima com boa precisão a hora de chegada, tudo isso com um visual clean. A tecnologia está madura quando você não percebe que está usando. “

Mas, se você ler que:


“Cyber Physical Systems (CPS) são sistemas automatizados que permitem a conexão das operações da realidade física com infraestruturas de computação e comunicação …”

“São sistemas conectados em rede que se comunicam entre si e usam sensores para capturar informação sobre o que está acontecendo no mundo físico, interpretam esses dados e os disponibilizam em serviços de rede, ao mesmo tempo que usam atuadores que influenciam diretamente os processos no ambiente físico e controlam o comportamento de dispositivos, objetos e serviços.”

É a mesma coisa!

Como nem tudo são flores… os desafios dos sitemas ciber-físicos:


Para que este tipo de sistema seja confiável e tenha um bom desempenho, seu desenvolvimento depende uma abordagem multidisciplinar. Envolvendo metodologia diferenciada, desde que é preciso integrar projetos de controle, computação, comunicação e ainda as áreas onde pretende-se implantá-los.

Aqui temos alguns desafios a serem superados:

  • Heterogeneidade dos dados: Como as informações vem de um grande número de apps e dispositivos, é incontestável que estes sistemas tenham condições de “ler” estes dados de forma a conseguir analisá-los, compará-los e processá-los de forma correta.
  • Confiabilidade: A segurança não é negociável. Estes sistemas devem estar “preparados” para operar prevendo algum “comportamento inesperado”. Como, por exemplo o waze: ficamos sem sinal de torre de celular, ou ainda quando erramos o caminho indicado, o sistema tem que corrigir de pronto. Tanto a falha do sinal, como a do motorista.
  • Privacidade e Segurança: Toda esta interconectividade torna estes dois pontos muito críticos e sensíveis.
  • Tempo real: Para operar em tempo real é necessário garantir agilidade, e que tenham a largura de banda ou a capacidade de sistema dimensionados para operarem em circunstâncias adversas.

Nas aplicações práticas, os benefícios:

  • Nas fábricas: Melhorar os processos com compartilhamento informações em tempo real entre máquinas industriais, fornecedores, clientes. Também permitem auto monitoramento e controle de todos os processos de produção. Além de favorecer a rastreabilidade e segurança dos produtos.
  • Na saúde: Marca-passos, chips implantados, pesquisas sobre neurociência e robótica.
  • Na área de automação predial/residencial: Criam condições para reduzir o consumo de energia, aumentar a segurança e a proteção. e aumentar o conforto dos moradores.
  • No trânsito: Os veículos e a infraestrutura interconectados, compartilhando informações em tempo real. Assim, prevenindo acidentes ou congestionamentos, aumentando a segurança e economizando tempo e dinheiro.

Estes exemplos, nos mostram o quanto este universo já permeia nossa vida e nos fazem enxergar as inúmeras possibilidades a serem desenvolvidas.

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