O documento discute a Internet das Coisas (IoT), onde objetos do mundo real serão conectados à Internet e capazes de se comunicar entre si. Apresenta os desafios de identificar, obter dados e controlar esses objetos conectados, bem como armazenar e analisar os grandes volumes de dados gerados. Também discute aplicações da IoT e projetos iniciados pelo IFRS para monitorar a qualidade da água.

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. Introdução
●
A internet não é mais “nossa”
25/11/13

3. Introdução
●
Que coisas são essas?
Computadores
–
Smart phones
–
Tablets
–
E as outras coisas...
●
●
Ambiente
●
25/11/13
Objetos
Basicamente tudo...

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. 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. Introdução
25/11/13

7. Problema 1:
Como Identificar uma Coisa?
25/11/13

8. Identificação
●
Como identificar alguma
coisa/alguém?
–
25/11/13
RFID

9. Identificação
●
Como identificar alguma
coisa/alguém?
–
25/11/13
Leitor de RFID

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. Identificação
●
Soluções via rede cabeada
–
25/11/13
Ex: rede elétrica ou ethernet

12. Identificação
●
Solução via rede sem fios
–
25/11/13
Ex: zigbee sobre IEEE 802.15.4

13. Identificação
●
Solução com tecnologia mista sem
fios
–
25/11/13
Ex: zigbee + bluetooth → internet

14. Problema 2:
Como obter dados de uma Coisa?
25/11/13

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. 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. Problema 3:
Como modificar uma Coisa/Ambiente?
25/11/13

18. Atuadores
●
O quê posso fazer? → atuadores
25/11/13

19. Atuadores
●
O quê posso fazer? → atuadores
motores
robôs
controlador de
fluxo de água/gás
25/11/13
controle de equipamentos elétricos

20. Com que Infraestrutura de Rede?
Tem Backbone para suportar isso tudo?
E a Comunicação Local?
25/11/13

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. Sensores sem Fios
●
Estrutura de rede local
–
Nó sensor sem fios:
●
Dispositivo conectado a sensores/atuadores
●
Interface rede sem fios
●
Limitações sérias de
–
–
–
–
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Processamento
Abrangência (capacidade de transmissão)
Energia (alimentado por baterias)
Baixo custo (descartável – entre US$ 0,1 e US$
10,00)

23. Sensores sem Fios
●
Possíveis tecnologias para construção da
rede
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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. Sensores sem Fios
●
Arquitetura:
–
Gateway
●
Realiza a coleta de dados dos nós sensores
●
Possibilidade de pré-processamento dos dados
–
–
–
–
●
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Conversão
Sumarização
Cálculos
Transformação dados → informação
Possui maior capacidade de processamento,
comunicação e energia

26. Sensores sem Fios
●
Exemplos de sensores
COTS Dust
Smart Dust
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27. Onde está a (r)evolução ?
25/11/13

28. Aplicações
●
Qual o ganho em colocar algo na rede?
–
25/11/13
Novas aplicações, novos produtos !

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. 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. 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
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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. Aplicações
●
Novas iniciativas, comunidades, …
–
25/11/13
Ex: Air Quality Egg

34. Problema 4:
Como fazer o armazenamento e tratamento
do grande volume de dados que será gerado ?
25/11/13

35. Aplicações
●
Estamos criando muitos dados → Desafio
25/11/13

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. 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. 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. Big Data
●
Estrutura do hadoop
25/11/13

40. Problema 5:
Ok, gostei mas... por onde começar ?
25/11/13

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. 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. O IFRS e IoT
●
Projeto sobre a qualidade da água
–
Monitoramento:
●
25/11/13
Sensor conectado na internet

44. O IFRS e IoT
●
Projeto sobre a qualidade da água
–
25/11/13
Monitoramento:

45. O IFRS e IoT
●
Projeto sobre a qualidade da água
–
25/11/13
Do sensor para um servidor e … … …

46. Já é um começo...
O que mais podemos fazer ?
25/11/13

47. Novas Coisas
●
Precisamos:
–
Adaptar tudo que já existe e que queremos
colocar na internet
–
Criar coisas novas com visão atual de IoT
●
●
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DIY
●
–
“EU sei o que EU quero!”
3D printer
Pensar em novas aplicações aproveitando os
conceitos de IoT

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
●
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Ex: http://arduino.cc
Programar → open software
●
–
Ex: http://www.thingiverse.com/
Ex: http://okfn.org

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. Novas Coisas
●
Para refletir:
25/11/13

51. Novas Coisas
●
Para refletir:
25/11/13

52. Novas Coisas
●
Para refletir:
25/11/13
?

53. E o que já é realidade ?
Parte 1: THE GOOD
25/11/13

54. The good
●
Google car
●
Carro com IP
25/11/13
Dirige sozinho
–
Chevrolet Volt
–
–
Seu carro na internet

55. E o que já é realidade ?
Parte 2: THE BAD
25/11/13

56. The Bad
●
Car Hack
–
Um carro possui diversos controladores
–
Controlam tudo, incluindo:
●
●
Dashboard
●
Freios
●
Direção (estacionamento automático)
●
Cinto de segurança
●
Rádio
●
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Abertura de portas
...

57. The Bad
●
Car Hack
–
25/11/13
Para acessar a rede do carro (modo fácil):

58. The Bad
●
Car Hack
–
25/11/13
Para acessar a rede do carro (modo nem tão fácil):

59. E o que já é realidade ?
Parte 3: THE UGLY
25/11/13

60. The Ugly
●
Falha de segurança em câmeras da TrendNet
25/11/13

61. The Ugly
●
Uma simples busca no google...
25/11/13

62. The Ugly
●
Teoria (?) da conspiração
25/11/13

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. The Ugly
●
Guerra Virtual, Terrorismo e vamos parar por aqui
25/11/13

65. The Ugly
●
Guerra Virtual, Terrorismo e vamos parar por aqui
25/11/13

66. Ok, Ok... chega !
25/11/13

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. 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. 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