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Smart Cities, IoT e a Quarta Revolução Tecnológica (IMP002)

Nosso mundo passa por uma transformação constante. A partir do instante em que o homem foi para as cidades e a primeira revolução tecnológica ocorreu, num processo que denominamos revolução industrial, a tecnologia vem passado por um transformação extremamente rápida que, mais do que nunca está no afetando. Veja neste artigo como a IoT, tecnologias digitais e o mundo físico está afetando o mundo biológico em que nos incluímos.

Podemos dizer que o mundo passou por 4 grandes revoluções industriais e que nelas se incluem as revoluções tecnológicos que agora toma uma importância maior pela modo como se integra no ser humano e afeta as nossas cidades que se tornam entidade com a características de virem a ser cada vez mais “inteligente”.

A primeira revolução ocorreu nos séculos 18 e 19 na Europa e Américas quando as populações saíram do campo e se tornaram urbanas. O ferro e a indústria têxtil foram os principais avanços tecnológicos desta época.

A segunda revolução veio entre 1874 e 1914 quando as indústrias cresceram e novas descobertas passaram a integrar o dia a dia das pessoas. A descoberta da eletricidade, o início do uso do aço e o desenvolvimento de tecnologias como a da lâmpada, fonógrafo, telefone foram os destaques da época e é claro não se esquecendo do motor à combustão interna.

A terceira revolução veio com a criação de novos materiais, novas tecnologias principalmente na área eletrônica que rapidamente passou da válvula para o circuito integrado e o início de uma era digital, com o desenvolvimento de tecnologias de processamento e telecomunicações.

A quarta revolução estão começando agora com o desenvolvimento de tecnologias que não apenas integram o ambiente em que vivemos, como nossas casas e nossas cidades com o nosso próprio corpo.

Nossas casas estão se tornando inteligente e os objetos que contém podem se comunicar entre si e com nosso corpo. A ideia dessa integração em que as pessoas, seus objetos e suas casas se tornem uma entidade única se expande a ponto de que as próprias cidades se tornem entidades únicas com suas casas, ruas, veículos integrados entre si e com as pessoas que nela vivem, para se chegar a uma vida melhor.

Os carros não terão mais motoristas e saberão onde ir, as casas saberão controlar melhor a energia que consomem e atender melhor seus moradores adaptando o ambiente em que cada um se encontra, os objetos vão se comunicar entre si de modo a poderem melhor atender seus usuários.

O que há ainda por fazer?

 

IoT e Smart cities

A revolução nas cidades começou com a descoberta de novos materiais e novas tecnologias que logo se tornaram disponíveis melhorando a vida das pessoas. O barateamento do vidro com o desenvolvimento de novas tecnologias de fabricação, o advento dos plásticos e outros materiais habilitaram a evolução das construção e com isso o desenvolvimento de cidades melhores.

O aparecimento dos eletro-eletrônicos melhorou ainda mais a habitabilidade das cidades com o início da integração das pessoas com os objetos, mas ainda de uma forma um pouco rudimentar em que som. Imagem e o controle táctil era usado.

No entanto, com a tecnologia avançando ainda mais, desenvolvimento das aplicações conectadas à internet , internet das coisas (IoT), tudo tende a ser conectado, inclusive nós mesmos.

O implante de chips, a possibilidade de integração não apenas por tato ou som, mas diretamente por controles mentais, gestuais e por chips está criando uma nova estrutura em que viveremos num mundo inteligente, as Smart cities,

Controle de objetos por gestos e pelo próprio movimento dos olhos, integrações diretas com chips implantados no cérebro e muito mais está por vir.

Novos materiais que se adaptam ao usuário e o ambiente já são realidade, e muito mais está por vir com a disponibilidade das impressoras 3D e também 4D (Veja NT043).

Para os pesquisadores e desenvolvedores de novos produtos, a IoT e as Smart cities oferecem universo ilimitado de possibilidades de novos negócios e novos produtos.

Analisemos algumas possibilidades que podem gerar ideias, e para o desenvolvimento dessas ideias já existem componentes e placas de desenvolvimento que podem ser de extrema importância para ajudar a chegar um novo produto ao mercado. A Mouser Electronics tem em sua linha de produtos centenas dessas placas que podem ser o ponto de partida para um excelente negócio.

 

Ideias de Projetos

As possibilidades de desenvolvimento de projetos que unam tecnologias atuais como wireless, sensores, iluminação, movimento, biometria, biônica são ilimitadas. Dividimos em setores para facilitar os nossos leitores que estão em busca de uma boa ideia para um produto ou um trabalho escolar.

 

Casa Inteligente

Antes, quando falávamos de cidades, a unidade inteligente básica era o habitante. Com o avanço da tecnologia isso mudou, e passamos para a casa como a unidade inteligente que integrando-se umas com as outras torna a cidade inteligente (Smart City).

Assim, em termos de tecnologia estamos cada vez pensando em criar coisas que tornem as coisas (objetos das casas), as próprias casas e a cidade em que se encontrem uma unidade única integradas entre si.

Muitas ideias interessantes já são exploradas e muitas outras podem ser sugeridas como:

- Tintas inteligentes que podem mudar de cor a partir de sinais elétricos e isso usando a comunicação sem fio, conectada ou não via internet. Paredes podem mudar de cor conforme a hora do dia ou o tempo que faz lá fora.

- Tintas condutoras que facilitam a conexão de sensores, LEDs e outros recursos.

- Telhados inteligentes que podem mudar suas características funcionando como sensores de modo a colher de modo correto a luz para fornecer eletricidade conforme o tempo. Os comprimentos de onda de maior rendimento mudam conforme o tempo esteja ou não nublado.

- O próprio provérbio “as paredes têm ouvidos” pode se tornar realidade com microfones e câmeras integradas que podem vigiar um ambiente, perceber movimentos o atender nossas necessidades, bastando para isso que façamos o gesto apropriado. A própria tinta pode funcionar como um diafragma convertendo vibrações em sinais elétricos. Uma parede pintada com essa tinta detectaria terremotos.

- O piso de uma casa inteligente poderia incluir propriedades que permita a integração co outros objetos e pessoas como a mudança de cor. Detectar quando derrubamos um copo de bebida, chamando o “robô faxineira” que faria a limpeza imediata, ou mesmo monitorar a localização de uma criança ou pessoa na casa, sem a necessidade do GPS. Um avanço interessante seria um material que pudesse mudar sua permeabilidade, deixando passar sob comando eletrônico a água que cai nele, quando derramamos um copo com água.

- Já existem hoje janelas que se tornam opacas pelo comando de celulares, controles remotos ou pela própria ação da luz ambiente. Essas janelas poderiam se transformar em displays de TV ou mesmo de um visor de fotos a partir do celular.

- Os interruptores de luz deixarão de existir em pouco tempo, sendo substituídos pelo comando via celular ou por um leitor de gestos embutidos. O velho gesto do Flash Gordon para abrir portas seria usado para comandar luz, ventilador, condicionador de ar e muito mais em sua casa. E é lógico, esses recursos se comunicariam. Ao fechar uma janela pelo comando gestual, o dispositivo se comunicaria com o condicionador para verificar a necessidade dele entrar em ação.

 

Novos Eletroeletrônicos

Com todos esses recursos disponíveis, a banda praticamente ilimitada de comunicações sem fio podendo usar para integrar objetos entre si e com a internet é obvio que novos eletrodomésticos surjam.

- A NXP, conforme já anunciamos, estuda fornos de microondas seletivos, onde o eletroeletrônico detecta o alimento que deve ser cozido e escolhe o melhor comprimento de onda para a tarefa. Indo além, ele pode selecionar diversos comprimentos de onda se o prato preparado incluir ingredientes com características diferentes. Essa disponibilidade de componentes com características inéditas pode levar criação de eletroeletrônicos nunca antes imaginados. Bursts de microondas podem ser dirigidos de modo a matar insetos ou ainda purificar alimentos.

- A quantidade de eletroeletrônicos com comunicação via internet não tem limites. Uma geladeira que detecta através de um sensor no celular quando você pretende assaltá-lo é algo interessante (veja ilustração).

 


 

 

 

- Aquecedores seletivos de alimentados comandados pelo celular, dispositivos de vigilância, dispositivos que permitem alimentar seu Pet quando você está fora são alguns exemplos.

- Já falamos da torradeira de pão com acesso à internet que imprime a previsão do tempo na torrada como exemplo a aplicações que mostram até onde vai a imaginação de seus criadores.

 

Integrando Pessoas

Mas, o fato que mais revolucionará nosso mundo será a integração das tecnologias com as pessoas. Temos ressaltado em diversos artigos em nosso site a maneira como a eletrônica está penetrando em nosso corpo e fazendo parte de nós (CUR004).

Já nos anos 70 especulava-se que cada vez mais a vida está se tornando de silício, substituindo a vida orgânica de carbono e abrindo caminho para a inteligência artificial. Temos em nosso site diversos artigos sobre o assunto.

No entanto, já em nossos dias estamos vendo a integração cada vez maior de dispositivos eletrônicos com o nosso corpo e mesmo nosso cérebro. Temos então diversas possibilidade para projetos:

- Sensores de gestos, de movimentos dos olhos e mesmo de expressões faciais já existem e eles abrem caminho para uma infinidade de aplicações. Dê uma piscada para seu microondas e ele começa a aquecer o alimento em seu interior. Faça um gesto com sua boca como quem vai rir e seu celular emite uma boa gargalhada... Manifeste uma expressão de dúvida e a câmera na parede de sua casa consulta o Google sobre o tema que você está discutindo e lhe envia pelo “zap” a resposta para sua questão...

- Chips implantáveis podem ajudar a monitorar sua saúde, informando ao seu plano de saúde ou seu médico qualquer alteração que lhe coloque em risco.

- Os vestíveis terão tecnologia integrada não apenas em contato com seu corpo, mas enviando informação para seu interior ou captando informações dele com ou sem chips. Os criados de projetos podem inventar os mais diversos trajes incluindo comunicação com a internet e com objetos a sua volta. Roupas de hospital que reflitam o estado do paciente em sua cor, ou o estado de ânimo de seu chefe são exemplos de coisas que podem aparecer.

- Um estudo feito por uma universidade americana mostra que existe um certo estado de sincronismo que ocorre quando duas pessoas conversar de forma animada. Este estado vem de estados elétricos que podem ser detectados por sensores eletrônicos. No futuro um conhecimento maior de como isso ocorre poderá levar a dispositivos eletrônicos que seriam acionados para se obter maior entrosamento entre pessoas que se reúnem ou que trabalhem numa tarefa comum.

 

Pessoas com necessidades especiais

Neste setor, uma gama infindável de aplicações podem ser criadas no futuro, já usando tecnologias que temos hoje.

- Equipamentos de ajuda auditiva e visual podem ser criados com características até então não imaginadas. Um equipamento de surdez conectado à internet pode ir além de ampliar a informação eventualmente levando-a diretamente ao cérebro. Pode acionar o “translator” e permitir que alguém ouça em seu idioma o que alguém fala em outro... Equipamentos de ajuda visual podem ter sensores que captam para além do espectro visível permitindo que seu portador veja no escuro. Nos tornamos biônicos.

- Exoesqueletos, equipamentos com SMA podem ajudar as pessoas a anda. Monitorar seus movimentos e até colocá-las automaticamente em pé em caso de queda. Um dispositivo giroscópico na cinta de alguém com necessidades especiais pode evitar sua queda. A comunicação com computadores remotos pode ajudar um profissional a analisar os movimentos de um paciente. Perceba que tudo isso faz parte de uma rede que torna a cidade em si responsável pelo gerenciamento e comunicação de todas essas aplicações. Ela se torna uma unidade única de integração.

 

Esporte e Fitness

Hoje já podemos contar como uma infinidade de soluções neste campo e muitas delas estão chegando. Trata-se de um nicho de negócios de grande importância para a tecnologia do sem fio. Alguns exemplos.

- Praticamente todos os equipamentos usados em academias podem ser integrados entre si, a um sistema único e compartilhados à distâncias. Desta forma, pode haver uma central de controle que mostre o desempenho de pessoas em diversos exercícios, em diversos equipamentos, mesmo que eles estejam em locais diferentes de uma cidade. Os dispositivos reconheceriam as pessoas e se ajustariam às suas necessidades específicas de exercícios.

 

Educação e Ensino

Conversando com um pesquisador e educador nosso amigo eles olhava para o campus de sua universidade e afirmava que um dia tudo aquilo estaria vazio ou sendo usado para atividades de recreação. O ensino presencial logo estaria obsoleto.

De fato, com as novas tecnologias as aulas a distâncias, os webnars e outras atividades educacionais que não exigem a presença física de quem ensina e de que aprende, dominarão os processos de educação. Já estamos sentindo isso.

Na verdade, descobertas nas neurociências estão fazendo com o ensino possa explorar habilidades sensoriais que temos e das quais apenas suspeitávamos ou mesmo nem sem sequer tínhamos ideia da existência.

- Uso de recursos que podem melhorar as facilitações entre os neurônios acelerando o aprendizado, pesquisados em universidades americanas, ou de modificações ambientais artificiais que facilitem a concentração são alguns exemplos.

- A ideia de um “capacete de aprendizado” pode não ser tão fantástica se imaginarmos sua conexão com a internet a um professor distante ou mesmo um software de inteligência artificial.

- No futuro não teremos talvez escolas numa cidade. A cidade será inteligente e ela será a escola e o professor no seu tudo. Ela permitirá o compartilhamento de quem estuda com uma infinidade de outras pessoas que também estudo e um exército de professores conectados simultaneamente numa rede de âmbito local ou mesmo global.

A descoberta de novas estruturas nos neurônios que podem acelerar o processamento de nosso cérebro pode ser o caminho para a implantação de interfaces entre o mundo e o nosso cérebro.

Já pensaram na possibilidade de se consultar via conexão neural diretamente o cérebro de um especialista e encontrar a resposta para uma questão? Ficção? Pode ser, mas também era o telefone no sapato do Agente 86 ou o telefone no relógio do Dick Tracy.

 


 

 

Hoje o criador de dispositivos de ensino e treinamento pode contar com uma infinidade de produtos que aceleram o desenvolvimento de um novo produto. A Mouser Electronics possui muitas ferramentas de desenvolvimento que podem ajudar.

 

Animais domésticos e plantas

Animais domésticos e plantas fazem parte das cidade e também podem ser integrados através de dispositivos sem fio entre si e com a internet.

As placas de longo alcance (Lora e outras tecnologias) são um exemplo de recurso que conta com ferramentas de desenvolvimento fáceis de trabalhar e acessíveis para o desenvolvimento de projetos.

Placas com sensores em plantas ou animais podem resultar em aplicativos muito interessantes para uma cidade inteligente.

As plantas são sensores sensíveis tanto de umidade, temperatura como até mesmo de vibrações e composição do ar.

Um sensor numa árvore de um parque pode ser usado para detectar variações da temperatura ambiente, composição do ar ou da água do solo e até mesmo terremotos.

As pesquisas recentes têm mostrados que as soluções dadas pela natureza para sensores de animais e plantas são muito eficientes em determinados momentos, permitindo que eles se integrem ou mesmo substituam sensores eletrônicos.

A biônica, cuja importância se torna cada vez maior, pode dar uma contribuição muito grande para o desenvolvimento de tecnologias integradas a uma cidade inteligente.

Alguns animais possuem sensores químicos, mecânicos e até elétricos que até há pouco não se dava a devida atenção, mas que podem ser usados de forma eficiente com a adição de recursos tecnológicos.

Um exemplo que já demos em artigos é o peixe elétrico Ituí Cavalo (MA062) esse peixe produz um sinal elétrico que forma um campo de correntes de frequência fixa que ele usa como sensor detectando objetos e outros peixes na águas turvas em que vivo. Pois bem, descobriu-se que a frequência do campo varia sensivelmente com o PH da água. Basta então colocar dois eletrodos no local em que ele vive e conectar o sinal à internet numa placa de longo alcance. A distância, pode-se usar o peixe como sensor para monitorar a qualidade da água de um lago ou manancial.

 


 

 

 


 

 

Animais subterrâneos como lagartos, vermes e outros são sensíveis a sinais elétricos que indicam o estresse da camadas da terra na iminência de um terremoto.

 

Agricultura e pecuária

Hoje já temos muitos dispositivos de uso na agricultura e pecuária que se conectam à internet e muitos podem ser usados nas cidades.

Sensores que detectam a iluminação de ruas e parques tornando-a mais amigável aos animais e as plantas dos jardins são alguns exemplos. Muitos animais domésticos e plantas de jardim “sentem” com a iluminação artificial, principalmente as componentes próximas ao azul que afetam ritmos circadianos, migratórios e até do crescimento de plantas. Recursos inteligentes poderiam ser usados para “adaptar” a cor da luz conforme o horário e local.

Se bem que as cidades grandes não se relacionam muita com fazendas de criação e plantações isso não ocorre com centros menores que tem um contato maior com elas. Assim, a integração cidade-campo neste caso também é importante e isso envolve uma “inteligência” das cidades no sentido de se obter recursos apropriados.

Comunicação da cidade com fazendas e mesmo seus animais e plantas é algo que exige recursos importantes, principalmente IoT.

 

Transporte

Sem dúvida, os recursos mais importantes da IoT na Smart City está no transporte. A própria característica do transporte de ser móvel exige o uso da eletronica em fio e o acesso à internet é essencial para garantir a troca de informações a longa distância numa rede muito ampla.

Monitoramento de trânsito, congestionamentos, acidentes, buracos ou danos a vias, vazamentos de água, falhas no fornecimento de energia ou danos a redes físicas de comunicações são exemplos de onda tecnologias de comunicação podem ser usadas.

Implantando recursos IoT em objetos da uso na cidade tais como semáforos, cancelas, postes de iluminação e muito mais, a integração da cidade numa rede única é possível.

Os próprios veículos se tornam sensores móveis para detectar problemas ou situações importantes no trânsito, como já ocorre em cidades como Porto em Portugal e mesmo em São Paulo com uma rede móvel de internet nos ônibus.

 

Na cidade do Porto em Portugal, cada veículo é um ponto de sensoriamento do trânsito
Na cidade do Porto em Portugal, cada veículo é um ponto de sensoriamento do trânsito

 

Com a chegada do veiculo autônomo a integração numa rede única se torna cada vez mais importante e complexa. Cada carro deve ter comunicação constante com uma rede única para a qual também funcionará como um sensor, colhendo e transmitindo informações.

 

Meio ambiente

A preocupação com o meio ambiente é outro ponto importante que nos leva a soluções IoT aplicáveis a cidades.

Já tratamos do uso de animais e plantas para monitorar a qualidade de ar, mas isso também inclui e instalação de sensores em muitos locais de modo a poder monitorar a qualidade do ar e muito mais como, por exemplo, a incidência de ultravioleta.

Hoje podemos contar com uma infinidade de sensores que podem ser facilmente integrados a objetos de todos os tipos, incluindo vestíveis. As próprias pessoas caminhando por uma cidade podem se tornar monitores do meio ambiente detectando gases tóxicos, poluição e muito mais.

 

Criatividade

Tudo o que vimos mostra que a criatividade é fundamental para se obter novas aplicações que integrem pessoas, casas e tudo mais numa cidade de forma inteligente, melhorando nossa qualidade de vida, nos trazendo mais segurança e prolongando nossa com a eliminação de ameaças ao nosso bem estar em saúde. Damos a seguir algumas sugestões de projetos individuais que podem estar em alguns casos já sendo trabalhados, mas em outros podem servir como ponto de partida para um novo produto.

- Sensores colocados em latas de lixo que detectam quando ela está cheia ou quando um produto perigoso é descartado.

- Sensores em roupas que detectem tudo, desde o estado de saúde até estados de humor detectando expressões, movimentos dos olhos, etc.

- Objetos de decoração com efeitos especiais de LEDs, mudança de cor e integração com o meio ambiente. Por exemplos, luzes comemorativas de datas nas entradas de casas com efeitos de acordo com a época: Natal, ação de graças, páscoa, etc.

- Elementos de construção de casas que se integrem com a internet obtendo comportamentos de acordo com clima, temperatura, etc.

- Objetos de uso médico com recursos de internet como sensores de pressão e glicemia que informam automaticamente sobre seu estado seu médico.

- Ajuda a idosos e pessoas que possuem necessidades especiais como sensores de movimento, pressão, equilíbrio e efetores com giroscópios, etc.

- Drones automáticos para vigilância conectados à internet.

- Sensores remotos de caixas de água, mananciais, vazamentos, chuva, vento e muito mais para uso doméstico e em fazendas.

- Monitoramento de animais e plantas com sensores que avisem quando uma planta precisa de irrigação.

- Sensores de iluminação que alertem e controlem os locais de uma casa evitando a locomoção no escuro.

- Equipamentos inteligentes de ajuda auditiva, por exemplo, com recursos de tradução com conexão à internet.

- Indutores de sono e de aprendizado usando novas tecnologias.

- Acionamentos remotos de dispositivos usando ondas cerebrais, gestos ou padrões faciais.

- Uso inteligente da iluminação de estufas com LEDs especial projetados para melhor aproveitamento da energia e ação específica sobre os vegetais. A Cree, que distribui seus LEDs pela Mouser é um exemplo de empresa que tem produtos que podem ser usados no desenvolvimento de projetos. Veja mais em: https://www.mouser.com/new/cree/cree-horticulture-lighting/

 

Uma cultura com iluminação por LED
Uma cultura com iluminação por LED

 

Enfim, tudo depende da imaginação. Não há limites.

 

Conclusão

Nesta quarta revolução tecnologia, passamos dos materiais novos das construções das casas, para as tecnologias que as integram com nossos hábitos e finalmente que as integram com nosso corpo. E depois disso a própria integração entre as casas, seus objetos e as pessoas numa unidade única formando as cidades inteligentes.

As ferramentas de desenvolvimento estão aí e ainda existe muita coisas para ser criada para acelerar todas essas inovações. A Mouser Electronics fornece uma ampla quantidade de recursos para acelerar as inovações que lhe permite tornar as cidades cada vez mais inteligentes.

 

 

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Opinião

Mês de Muito Trabalho (OP197)

   Estamos em setembro de 2018 e continuamos com nosso trabalho, realizando palestras, viagens, escrevendo artigos, livros e muito mais. Em nossas duas últimas palestras, uma na Uninove e a outra na ETEC Albert Einstein, ambas de São Paulo, pudemos constatar de forma bastante acentuada um fato importante , que constantemente salientamos em nosso site desde seu início. 

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Causa
Morrer por uma causa não faz com que essa causa seja justa. (Mourir pour une cause ne fait pas que cetre cause soit juste.)
Montherlant (1896 1972) As Leprosas - Ver mais frases


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