Internet das Coisas e o Futuro da Internet

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Internet das Coisas e o Futuro da Internet

  1. 1. Internet das Coisas e o Futuro da Internet André Peres {andre.peres@poa.ifrs.edu.br} Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Rio Grande do Sul - IFRS 25/11/13
  2. 2. Introdução ● A internet não é mais “nossa” 25/11/13
  3. 3. Introdução ● Que coisas são essas? Computadores – Smart phones – Tablets – E as outras coisas... ● ● Ambiente ● 25/11/13 Objetos Basicamente tudo...
  4. 4. Introdução ● Que coisas são essas? – O objetivo é conectar tudo que existe, na internet: o planeta e tudo que está nele (incluindo nós mesmos) – Queremos observar e controlar as coisas através da internet – Uma representação digital de tudo que existe, o estado em que se encontra e o que podemos fazer com cada coisa 25/11/13
  5. 5. Introdução ● Como ? – Cada coisa precisa ter uma identidade única ● Ex: IPv6 – – Habilidade de conectar-se na internet ● – 25/11/13 Obs: IPv6 = 2128 endereços = 3,4 x 1038 = suficiente Interface wireless, ethernet, rede elétrica, ... Objetos com Sensor(es) e/ou Atuador(es)
  6. 6. Introdução 25/11/13
  7. 7. Problema 1: Como Identificar uma Coisa? 25/11/13
  8. 8. Identificação ● Como identificar alguma coisa/alguém? – 25/11/13 RFID
  9. 9. Identificação ● Como identificar alguma coisa/alguém? – 25/11/13 Leitor de RFID
  10. 10. Identificação ● RFID – Alimentação ● ● – Baixo consumo quando utiliza baterias Possibilidade de alimentação via indução em marcadores simples (energia proveniente do leitor) Alcance ● ● Não é a solução para todos os objetos ! ● 25/11/13 Necessita que marcador e leitor estejam próximos Não suporta sensores mais complexos ou atuadores!
  11. 11. Identificação ● Soluções via rede cabeada – 25/11/13 Ex: rede elétrica ou ethernet
  12. 12. Identificação ● Solução via rede sem fios – 25/11/13 Ex: zigbee sobre IEEE 802.15.4
  13. 13. Identificação ● Solução com tecnologia mista sem fios – 25/11/13 Ex: zigbee + bluetooth → internet
  14. 14. Problema 2: Como obter dados de uma Coisa? 25/11/13
  15. 15. Sensores ● Que tipo de dados posso obter? – Dados internos (status) ● ● Dados de carga de bateria ● 25/11/13 Tempo de uso ● – Se um equipamento está ligado ou desligado ... Dados do ambiente → sensores
  16. 16. Sensores ● Que tipo de dados posso obter? Hidrogênio Álcool temperatura condutividade pH CO radiação (geiger) Oxigênio dissolvido pulso presença condições do tempo Posição corrente 25/11/13 distância imagem som flexionamento Músculos força
  17. 17. Problema 3: Como modificar uma Coisa/Ambiente? 25/11/13
  18. 18. Atuadores ● O quê posso fazer? → atuadores 25/11/13
  19. 19. Atuadores ● O quê posso fazer? → atuadores motores robôs controlador de fluxo de água/gás 25/11/13 controle de equipamentos elétricos
  20. 20. Com que Infraestrutura de Rede? Tem Backbone para suportar isso tudo? E a Comunicação Local? 25/11/13
  21. 21. Rede ● Tem “rede” pra isso tudo? Em 2012 – ● NTT (Japão) distância de 50Km, 12 núcleos: 1 Pbps (1.000Tbps = 1.000.000Gbps) * 5.000 vídeos de 2 horas em HD em 1 segundo 25/11/13
  22. 22. Sensores sem Fios ● Estrutura de rede local – Nó sensor sem fios: ● Dispositivo conectado a sensores/atuadores ● Interface rede sem fios ● Limitações sérias de – – – – 25/11/13 Processamento Abrangência (capacidade de transmissão) Energia (alimentado por baterias) Baixo custo (descartável – entre US$ 0,1 e US$ 10,00)
  23. 23. Sensores sem Fios ● Possíveis tecnologias para construção da rede 25/11/13
  24. 24. Sensores sem Fios ● Arquitetura: – Ideal → redes mesh (MANET) ● ● Rede ad-hoc Cada nó pode repassar informações, servindo como elemento “roteador” nós sensores 25/11/13 gateway Internet usuário
  25. 25. Sensores sem Fios ● Arquitetura: – Gateway ● Realiza a coleta de dados dos nós sensores ● Possibilidade de pré-processamento dos dados – – – – ● 25/11/13 Conversão Sumarização Cálculos Transformação dados → informação Possui maior capacidade de processamento, comunicação e energia
  26. 26. Sensores sem Fios ● Exemplos de sensores COTS Dust Smart Dust 25/11/13
  27. 27. Onde está a (r)evolução ? 25/11/13
  28. 28. Aplicações ● Qual o ganho em colocar algo na rede? – 25/11/13 Novas aplicações, novos produtos !
  29. 29. Aplicações ● Computação Ubiqua – – Em qualquer lugar – ● Tudo conectado A todo momento Computação pervasiva – Utiliza a possibilidade da ubiquidade – A tecnologia “some” no dia-a-dia 25/11/13
  30. 30. Aplicações ● Exemplo de Tecnologia Pervasiva – O ambiente “sabe” como você está se sentindo ● Sensores de: – ● Informações de sua agenda – ● trânsito do trajeto percorrido por você, temperatura, umidade, chuva, … O ambiente se adapta ao seu “provável” humor – 25/11/13 reuniões, horários, prova de redes, … Informações da web – ● batimento cardíaco, tensão muscular,... Som ambiente, iluminação, temperatura, sugestão de programa na televisão, ...
  31. 31. Aplicações ● Sua geladeira conhece sua dieta – Ela pode sugerir o quê comprar – Ela pode sugerir receitas de culinária com os itens que você tem – Ela pode te dedurar pro médico 25/11/13
  32. 32. Aplicações ● Negociação entre eletrodomésticos – Criação de política de gasto de energia ● – Ex: Quero usar energia com menor custo Forno, lavadora de roupas e aquecedor (ar-condicionado) negociam os melhores horários para funcionamento de acordo com a política e a agenda das pessoas ● ● 25/11/13 Perdemos algum controle sobre as coisas... elas negociam e decidem...
  33. 33. Aplicações ● Novas iniciativas, comunidades, … – 25/11/13 Ex: Air Quality Egg
  34. 34. Problema 4: Como fazer o armazenamento e tratamento do grande volume de dados que será gerado ? 25/11/13
  35. 35. Aplicações ● Estamos criando muitos dados → Desafio 25/11/13
  36. 36. Big Data ● Big data – Obter valor (informação → conhecimento) de um conjunto de dados muito extenso que não pode ser analisado pelas técnicas computacionais tradicionais – Não apenas de IoT/smart objects, mas: ● ● Organizações de logística, finanças, saúde armazenando mais dados; ● Dados de redes sociais; ● Reconhecimento de imagens; ● 25/11/13 Bases de dados sobre consumidores mantidas pelos comerciantes; Pesquisas científicas, ...
  37. 37. Big Data ● Big data – Características: ● ● ● Volume: grandes volumes de dados – sem possibilidade de análise tradicional por problemas de escalabilidade Velocidade: processamento deste grande volume de dados com desempenho (muitas vezes em tempo real) Variedade: grande variedade de tipos de dados – 25/11/13 Imagens, áudio, vídeo, posição geográfica, dados alfanuméricos, ...
  38. 38. Big Data ● Big data – Solução (tradicional) ● Vamos ignorar um grande volume de dados e nos concentrar no que podemos processar ! – Solução com Big Data (exemplo) – Obs: Em 2015 teremos um tráfego de 4.8 zettabytes / ano = 4.8 bilhões de terabytes (previsão da CISCO) 25/11/13
  39. 39. Big Data ● Estrutura do hadoop 25/11/13
  40. 40. Problema 5: Ok, gostei mas... por onde começar ? 25/11/13
  41. 41. O IFRS e IoT ● Projeto sobre a qualidade da água – Convênio IFRS – Cégep de Sherbrooke ● – Computação e Meio Ambiente Objetivos: ● Monitoramento da qualidade da água do Arroio Dilúvio ● Difusão de informações sobre meio ambiente – – 25/11/13 Conscientização ambiental Educação Ambiental
  42. 42. O IFRS e IoT ● Projeto sobre a qualidade da água – Monitoramento: ● Sensor conectado na internet Internet Painel Solar condutividade bateria pH 25/11/13 Placa Celular (GPRS) Arduino Oxigênio dissolvido
  43. 43. O IFRS e IoT ● Projeto sobre a qualidade da água – Monitoramento: ● 25/11/13 Sensor conectado na internet
  44. 44. O IFRS e IoT ● Projeto sobre a qualidade da água – 25/11/13 Monitoramento:
  45. 45. O IFRS e IoT ● Projeto sobre a qualidade da água – 25/11/13 Do sensor para um servidor e … … …
  46. 46. Já é um começo... O que mais podemos fazer ? 25/11/13
  47. 47. Novas Coisas ● Precisamos: – Adaptar tudo que já existe e que queremos colocar na internet – Criar coisas novas com visão atual de IoT ● ● 25/11/13 DIY ● – “EU sei o que EU quero!” 3D printer Pensar em novas aplicações aproveitando os conceitos de IoT
  48. 48. Novas Coisas ● Como fazer uma coisa: – Criar objeto → open 3d printer projects ● – Rechear com controlador → open hardware ● – Ex: http://arduino.cc Disponibilizar dados → open knowledge ● 25/11/13 Ex: http://arduino.cc Programar → open software ● – Ex: http://www.thingiverse.com/ Ex: http://okfn.org
  49. 49. Novas Coisas ● Como fazer uma coisa: – OPEN COISA ! ● Hardware livre → alteração no hardware ● Código livre → alteração no código ● O que seria uma coisa livre???? – – – 25/11/13 Projeto livre para o objeto? Qualquer pessoa pode imprimir sem pagar royalties? Tipo Creative Commons ?
  50. 50. Novas Coisas ● Para refletir: 25/11/13
  51. 51. Novas Coisas ● Para refletir: 25/11/13
  52. 52. Novas Coisas ● Para refletir: 25/11/13 ?
  53. 53. E o que já é realidade ? Parte 1: THE GOOD 25/11/13
  54. 54. The good ● Google car ● Carro com IP 25/11/13 Dirige sozinho – Chevrolet Volt – – Seu carro na internet
  55. 55. E o que já é realidade ? Parte 2: THE BAD 25/11/13
  56. 56. The Bad ● Car Hack – Um carro possui diversos controladores – Controlam tudo, incluindo: ● ● Dashboard ● Freios ● Direção (estacionamento automático) ● Cinto de segurança ● Rádio ● 25/11/13 Abertura de portas ...
  57. 57. The Bad ● Car Hack – 25/11/13 Para acessar a rede do carro (modo fácil):
  58. 58. The Bad ● Car Hack – 25/11/13 Para acessar a rede do carro (modo nem tão fácil):
  59. 59. E o que já é realidade ? Parte 3: THE UGLY 25/11/13
  60. 60. The Ugly ● Falha de segurança em câmeras da TrendNet 25/11/13
  61. 61. The Ugly ● Uma simples busca no google... 25/11/13
  62. 62. The Ugly ● Teoria (?) da conspiração 25/11/13
  63. 63. The Ugly ● Guerra Virtual, Terrorismo e vamos parar por aqui ● Nome: Stuxnet ● Ano: 2010 ● Verme de computador (windows) ● Exploração: Equipamentos industriais Siemens ● Alvo: Centrífugas para enriquecimento de urânio no Irã 25/11/13
  64. 64. The Ugly ● Guerra Virtual, Terrorismo e vamos parar por aqui 25/11/13
  65. 65. The Ugly ● Guerra Virtual, Terrorismo e vamos parar por aqui 25/11/13
  66. 66. Ok, Ok... chega ! 25/11/13
  67. 67. Conclusões ● A IoT é uma realidade (e é inevitável) ● O que você deve fazer? – Pense em como melhorar a vida das pessoas! ● ● Mobilidade urbana ● Acessibilidade ● Segurança ● Saúde ● 25/11/13 Meio ambiente ...
  68. 68. Conclusões ● ● Temos a oportunidade de causar um impacto social gigantesco! Precisamos de boas ideias! – Produtos – Aplicações – Serviços – Mecanismos para: ● ● comunicação entre coisas ● redes de sensores ● atuadores ● 25/11/13 tratamento de dados ...
  69. 69. Internet das Coisas e o Futuro da Internet André Peres {andre.peres@poa.ifrs.edu.br} Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Rio Grande do Sul - IFRS 25/11/13

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