Este minicurso vai explorar o projeto de arquiteturas de informação convergentes, incluindo: escopos de projeto, habilitadores tecnológicos, princípios de desenho, decisões de projeto, arquiteturas evolucionárias e disruptivas para 6G e além. Como integrar de forma sinérgica as principais tecnologias emergentes para novas arquiteturas: IA, DLT, Gêmeos Digitais, SDN, NFV, novos computadores (quânticos, neuromórficos, IPUs), IoT, resolução de nomes, cache de rede, redes centradas em informação, service-oriented architectures, O-RAN, SON, novas constelações satelitais, etc. Discussão baseada nos resultados do Projeto Brasil 6G e SINDISAT C. Novas aplicações. Lições aprendidas e oportunidades de pesquisa. Por fim, discute-se brevemente os impactos dessas novas arquiteturas na sociedade: transformação digital, sistêmica, colaborativa, compartilhada, hiperconvergente. Pontos de partida e reflexões para a convergência completa. Futuros desejáveis.
9. PROGRAMAÇÃO: TÉCNICA
➤ Arquiteturas Convergentes de Informação
➤ O que são Arquiteturas Beyond 5G e 6G?
➤ Princípios de Projeto
➤ Casos de Uso
➤ Requisitos de Projeto
➤ Escopos Tecnológicos
➤ Habilitadores de Projeto
➤ Arquitetura Evolucionária
➤ Arquitetura Disruptiva
➤ Plataforma de Experimentação
➤ Cenário Non-3GPP Access
10. PROGRAMAÇÃO: MULTIDISCIPLINAR
➤ Impactos da abundância tecnológica.
➤ Transformação digital, sistêmica,
colaborativa, compartilhada,
hiperconvergente.
➤ Pontos de partida e re
fl
exões para a
convergência completa.
➤ Futuros de valores desejáveis.
13. ARQUITETURA
➤ O termo arquitetura vem da junção das palavras gregas arkhé (principal) e tékhton
(construção) e é utilizado nos mais diversos ramos como matemática, engenharia e
computação.
➤ De maneira geral, designa-se por arquitetura o design, projeto ou conjunto de regras
para a construção de algo.
➤ Uma arquitetura descreve componentes, responsabilidades individuais,
funcionamento conjunto, protocolos, sequências de ações e resultados esperados.
14. ARQUITETURA
➤ De acordo com Papadimitriou et al.:
➤ O conjunto de funções, estados e objetos/informações descritos em termos de seu
comportamento, estrutura, composição, relações e distribuição espaço-temporal.
A especi
fi
cação dos modelos funcional, orientado a objetos, informacional e de
estado leva a um modelo arquitetônico que compreende um conjunto de
componentes (ou seja, procedimentos, estruturas de dados, máquinas de estado)
e a caracterização de suas interações (ou seja, mensagens, chamadas, eventos,
etc.).
DOI: 10.1007/978-3-642-30241-1_6
15. ARQUITETURA CONVERGENTE DE INFORMAÇÃO
➤ É uma arquitetura que integra recursos tecnológicos convergentes, tais como:
➤ Computacionais: para processamento de informações;
➤ Armazenamento: para guardar informações por curto ou longo período de tempo;
➤ Comunicação: para troca de informações entre nós de processamento;
➤ Visualização: para mostrar informações de forma visual para humanos;
➤ Sensoriamento: para medir grandezas do mundo físico;
➤ Atuação: para programar o mundo físico.
➤ Trata-se portanto de uma arquitetura que vai muito além de uma rede de
telecomunicações.
16. ARQUITETURAS
BEYOND 5G
ALÉM DO 5G
São arquiteturas que visam
aprimorar o 5G, incluindo novas
funcionalidades, mas sem
caracterizar uma nova geração.
19. PRINCÍPIO 1: INTEGRAR
HABILITADORES DE FORMA
COESA, DESACOPLADA E
SINÉRGICA
Todos os habilitadores da arquitetura
devem operar de forma sinérgica e
integrada entre si. Os habilitadores
não devem incluir funções de rede
existentes em outros habilitadores e
devem de
fi
nir interfaces desacopladas
e sem duplicação de funcionalidades.
20. PRINCÍPIO 2: VIRTUALIZAR
SEMPRE QUE POSSÍVEL
Objetiva virtualizar tudo o que pode
ser virtualizado com bom
desempenho. Além disso, todos os
recursos de infraestrutura física do
6G podem (e dentro do possível,
devem) ser representados por gêmeos
digitais.
21. PRINCÍPIO 3: FLEXIBILIZAR A
INTERFACE COM OS
RECURSOS DE
INFRAESTRUTURA
Recursos de infraestrutura devem ser
controlados por serviços da arquitetura.
Isso se justi
fi
ca dadas as escalas no número
de dispositivos e a necessidade de
estabelecer uma forma de con
fi
gurá-los
através de funções de rede. Toda a
infraestrutura física deve ser programável.
22. PRINCÍPIO 4: GERIR
COMPONENTES E RECURSOS
DE REDE DE MANEIRA
AUTÔNOMA
A auto-organização é exigência, devido às escalas,
complexidade e requisitos. As interferências
humanas devem ser minimizadas. A operação e a
gerência devem ser baseadas nas intenções dos
responsáveis humanos. Informações provenientes
do mundo físico devem ser utilizadas para tomar
decisões aprimoradas. O mundo físico deve ser
auto-organizado através de gêmeos digitais que os
representam no ambiente de serviços.
23. PRINCÍPIO 5: UTILIZAR UMA
ABSTRAÇÃO DE SERVIÇOS
PARA INTEGRAÇÕES E
CONFIGURAÇÕES
Todo o processamento de informações deve ser
de
fi
nido como um serviço. Implementações de
funções de rede para processamento,
armazenamento de dados e até troca de
conteúdos devem ser realizados através de
serviços. O ciclo de vida dos microsserviços deve
ser contemplado como uma funcionalidade
arquitetural. Isso inclui a composição dinâmica
24. PRINCÍPIO 6: PRIORIZAR UMA
SOLUÇÃO SUSTENTÁVEL
Projetar para economizar energia. O
planejamento, a implantação e a operação
da infraestrutura devem ter como um dos
objetivos principais o uso e
fi
ciente da
energia. A adoção de fontes limpas e
renováveis deve ser incentivada. Sempre
que possível, técnicas de coleta de energia
do meio devem ser adotadas.
25. PRINCÍPIO 7: OFERECER
SEGURANÇA INTRÍNSECA
Esse princípio defende que sempre devemos
projetar considerando os requisitos de
segurança, desde o início. Acredita-se que a
aplicação de técnicas de imutabilidade da
informação e computação, sobretudo com o
advento das DLTs, seja fundamental para
validação de contratos digitais e garantia
de consistência de transações.
26. PRINCÍPIO 8: GARANTIR
CIÊNCIA SOBRE O ESTADO DA
INFRAESTRUTURA E
SISTEMAS
Diversas ciências de contextos devem ser
implementadas: ciência do ambiente, de si
próprio, da rede de comunicação, dos
serviços, dispositivos sociais, etc. Elas
embasam os procedimentos de tomada de
decisão, auxiliando na gestão e
contribuindo para que a infra seja resiliente
e capaz de manter uma qualidade aceitável.
27. PRINCÍPIO 9: FAVORECER A
INOVAÇÃO E CRIAÇÃO DE
NOVOS MODELOS DE NEGÓCIO
Utilizando interfaces abertas entre diversos
componentes, permitir que diferentes
interessados possam inovar dentro da
arquitetura e monetizar sobre recursos e
funcionalidades. Criação de novos
mercados envolvendo, por exemplo,
recursos físicos, coisas conectadas, dados,
funções de rede e serviços, entre outros.
28. PRINCÍPIO 10: SATISFAZER
REQUISITOS DAS APLICAÇÕES
ATUAIS E FUTURAS
Atender requisitos de
fi
nidos pelas
aplicações, sejam em termos de latência,
vazão, qualidade de serviço e experiência,
como também em aspectos como segurança
da comunicação. Independer da
infraestrutura subjacente, de maneira
transparente para os sistemas
fi
nais e com
qualidade e con
fi
abilidade.
29. PRINCÍPIO 11: FOCAR EM
SIMPLICIDADE E LEVAR EM
CONTA A ESCALABILIDADE
Manter o foco na simplicidade.
Levar em conta a escalabilidade,
utilizando estratégias como
hierarquia e estrati
fi
cação para
distribuição de cargas em diferentes
partições. Suportar o uso elástico.
63. 72 HABILITADORES TECNOLÓGICOS FILTRADOS E RANQUEADOS
Review of
State of the Art on 6G
Research Questions
Formulating
Search IEEE, Springer,
Elsevier, IRTF and Google
Academics Databases
Applying the
Exclusion Criteria
6G Use cases and
Requirements surveing
Group 6G enablers into
Families. Enablers Raking.
Enablers AVG
AHP
Families
Our
Contribution
Scoring
Enablers
Design Scopes
Requirements
Use Cases
66. MANUFATURA 3D
ITALDRON PROJECT
By Video Autor: Alfredo MilanoDrone views: Italdron Project by: WASP: Engineering and 3D printing construction - Mario Cucinella
71. COMPUTAÇÃO FOTÔNICA
Article
Parallelconvolutionalprocessingusingan
integratedphotonictensorcore
J. Feldmann1,8
, N. Youngblood2,7,8
, M. Karpov3,8
, H. Gehring1
, X. Li2
, M. Stappers1
, M. Le Gallo4
,
X. Fu3
, A. Lukashchuk3
, A. S. Raja3
, J. Liu3
, C. D. Wright5
, A. Sebastian4 ✉, T. J. Kippenberg3 ✉,
W. H. P. Pernice1,6 ✉ & H. Bhaskaran2 ✉
Withtheproliferationofultrahigh-speedmobilenetworksandinternet-connected
devices,alongwiththeriseofartificialintelligence(AI)1
,theworldisgenerating
exponentiallyincreasingamountsofdatathatneedtobeprocessedinafastand
efficientway.Highlyparallelized,fastandscalablehardwareisthereforebecoming
progressivelymoreimportant2
.Herewedemonstrateacomputationallyspecific
integratedphotonichardwareaccelerator(tensorcore)thatiscapableofoperatingat
speedsoftrillionsofmultiply-accumulateoperationsper second(1012
MAC
operationsper secondortera-MACsper second).Thetensorcorecanbeconsidered
astheopticalanalogueofanapplication-specificintegratedcircuit(ASIC).Itachieves
parallelizedphotonicin-memorycomputingusingphase-change-materialmemory
arraysandphotonicchip-basedopticalfrequencycombs(solitonmicrocombs3
).The
computationisreducedtomeasuringtheopticaltransmissionofreconfigurableand
non-resonantpassivecomponentsandcanoperateatabandwidthexceeding14
gigahertz,limitedonlybythespeedofthemodulatorsandphotodetectors.Given
recentadvancesinhybridintegrationofsolitonmicrocombsatmicrowaveline
rates3–5
,ultralow-losssiliconnitridewaveguides6,7
,andhigh-speedon-chipdetectors
andmodulators,ourapproachprovidesapathtowardsfullcomplementarymetal–
oxide–semiconductor(CMOS)wafer-scaleintegrationofthephotonictensorcore.
Althoughwefocusonconvolutionalprocessing,moregenerallyourresultsindicate
thepotentialofintegratedphotonicsforparallel,fast,andefficientcomputational
hardwareindata-heavyAIapplicationssuchasautonomousdriving,livevideo
processing,andnext-generationcloudcomputingservices.
The increased demand for machine learning on very large datasets2
and the growing offering of AI services on the cloud8,9
has driven a
resurgence in custom hardware designed to accelerate MAC com-
putations—the fundamental mathematical element needed for
matrix-vector multiplication (MVM) operations. Although various
customsiliconcomputinghardware—thatis,field-programmablegate
arrays(FPGAs)10
,ASICs11
andgraphicsprocessingunits(GPUs)12
—have
beendevelopedtoimprovecomputationalthroughputandefficiency,
theystilldependonthesameunderlyingelectroniccomponents,which
applications, if the flow of data during computation is not simultane-
ouslyaddressed15
.Evenrecentdevelopmentssuchasmemristivecross-
bararrays16–19
tocomputeintheanaloguedomain,althoughpromising,
donothavethepotentialforparallelizingtheMVMoperations(except
byphysicalreplicationoftheelementsofthematrix).Moreover,they
are plagued by the same limitations of electronic addressing20
, with
additional challenges in the manufacturing and implementation due
to issues with device variability21,22
, cyclability23
and drift24,25
.
Integratedphotonicsbenefitsfromthemodularityandscalablefab-
https://doi.org/10.1038/s41586-020-03070-1
Received: 1 February 2020
Accepted: 2 November 2020
Published online: 6 January 2021
Check for updates
On-chip
laser
On-chip
comb generation
On-chip
matrix multiplication
(0.5Ncores / n × m) MVMs per cycle 1 MVM per cycle N MVMs per cycle
matrix multiplication
...
k
k
Fast (GHz)
modulation Channel 1
dout kernels of
size k × k
A
B
C
D
E
F
G
H
I
A B C
D E F
G H I
Kernels
Input image
Digital
core
(electronic)
Digital
core
(electronic)
Digital
core
(electronic)
Digital
core
(electronic)
Single vector
element
Single matrix
element
A B C
D E F
G H I
Kernels
Input image
Analogue
core
(electronic)
A
B
C
D
E
F
G
H
I
One vector
Matrix stored
in memory
A B C
D E F
G H I
Kernels Input image
Analogue
core
(photonic)
A
B
C
D
E
F
G
H
I
N multiplexed
vectors
Matrix stored
in memory
b
c
75. Cell Tower
Terahertz RAN
Terahertz RAN
Terahertz RAN
BBU Pool
BBU Pool
Network Provider A Network Provider B
DC
DC
Network Provider C
RU
UP
DU
UP
Aggregation
DC
DC
Smart House
Smart House
Non-3GPP Access
Non-3GPP Access
Non-3GPP Access
Smart Factory
Smart Factory
CU
UP
Aggregation Windfarm
Windfarm
WAN
WAN
6G Core
UP UPF
Smart Car
Smart Car
GEO
GEO GEO
GEO GEO
GEO
Core
Smart Farm
Smart Farm
Elastic RAN
Elastic RAN
UAV
Mesh
Sazonal
Coverage
Park
Stadium
Stadium
Services and Business
Application Families
Management and Control
Users
RAN
Seaport
Seaport
Seaport
Service Capability Exposure
Function (CSEF)
MD-Orchestrator MD-Orchestrator
Service Capability Exposure
Function (CSEF)
OSS/BSS OSS/BSS
5G/6G
Core
Federated
MEC
Federated
MEC
Pool Elastic RAN
Orchestrator
Pool Elastic RAN
Orchestrator
SDN
Controller
SDN
Controller
Extreme
Coverage
Future
Agriculture Digital Twins Advanced Remote
Interactions
Invisible Safe
Zones
Space
Communication
End-to-End Slicing #1
End-to-End Slicing #2
End-to-End Slicing #n
UPF
Service
Orientation
Cloud
Elasticity Blockchain Machine
Learning
Virtual
Network
Provider
Smartphone
Smartphone
LEO LEO
Airport
Airport
NSSF AUSF UDM NEF NRF
AMF SMF PCF AF
MANO
MANO
4.1 Software-
defined Networking
4.3 Network
Function
Virtualisation
4.6 Open
RAN
4.6 Open
RAN
3.1 Unamed
Aerial vehicle
2.2 IoT-based
Sensing
3.24 Elastic
RAN
3.24 Elastic
RAN
6.1 Inteligência
Artificial
7.4
Tecnologias
Identificação
7.3
Tecnologias
Confiança
7.2
Tecnologias
Privacidade
6.4 Machine
Learning
6.5 Self-
Organized
Network
6.6 Self-
Evolving
Network
5.2 Blockchain 5.2
Blockchain
5.2 Blockchain
3.2 Terahertz
Communications
3.3 Visible Light
Communications
3.6 Optical Wireless
Communications
3.6 Optical Wireless
Communications
3.17 Disruptive
Waveforms
3.23 Redes 3D
3.23 Redes 3D
3.23 Redes 3D
4.4 Multi-access
Edge Computing
4.7 Digital Twins
4.5 Network Slicing
4.10 Service
Orientation
4.10 Service
Orientation
4.13 Network
Caching
4.15 Augumented/Virtual
Realities
4.15
Augumented/
Virtual Realities
4.16 Cloud
Elasticity
4.16 Cloud
Elasticity
4.16 Cloud
Elasticity
Network Provider
Network Provider
Management and Control
OSS/BSS
6G New
Function
(C) FLÁVIO SILVA E
JORGE SEKI 2022
ARQUITETURA
EVOLUCIONÁRIA
77. FUNÇÕES VIRTUAIS:
IMPLEMENTAM TODO TIPO DE FUNÇÕES DE
PROCESSAMENTO, ARMAZENAMENTO E
TROCA DE INFORMAÇÕES COMO SERVIÇOS
DA WEB (DECENTRALIZADA EM DLT COMO
SMART CONTRACTS)
Executam exposição de recursos/
capacidades/disponibilidades (para
diretório de serviços). Expõem nomes ao
resolvedor de nomes. Realizam descoberta
de possíveis parceiros para composição
dinâmica de grafo de serviços, busca de
possíveis acordos de nível de serviço e/ou
seleção/ajuste em contratos inteligentes.
@MiNo13
78. FUNÇÕES VIRTUAIS:
UTILIZAM FACILITADORES PARA
ENCONTRAR GRAFOS DE SERVIÇO
POSSÍVEIS AOS QUAIS PODEM SE
CONECTAR.
A contratação pode ser feita diretamente
entre funções virtuais ou através de
representantes (proxies). As funções
virtuais de rede podem ser implementadas
e acionadas via smart contracts, podendo
possuir outros programas que somente
processam via DLT.
@JimmyVu
79. GÊMEOS DIGITAIS:
REPRESENTAM TUDO O QUE É FÍSICO E
NÃO PODE SER VIRTUALIZADO.
Controlam todo tipo de recurso a partir de
contratos formados com outros serviços.
Implementam controladores de todo tipo,
SDN, O-RAN, 5GC, etc. Ou seja, os
representantes também são controladores
dos representados. Gêmeos virtuais também
são implementados como funções virtuais.
80. PILOTOS AUTOMÁTICOS:
SÃO ALGORITMOS TREINADOS DE
INTELIGÊNCIA ARTIFICIAL QUE PODEM SER
INTEGRADOS À COMPUTAÇÃO AUTONÔMICA,
PERMITINDO APRENDIZADO TANTO POR ML,
QUANTO POR TENTATIVA E ERRO.
Os pilotos automáticos atuam na tomada de
decisão em um domínio. Atuam na otimização e
con
fi
guração de recursos e serviços contratados.
Interagem com resolução de nomes e facilitadores
para determinar as melhores oportunidades
existentes nos mercados digitais, a
fi
m de
contratá-los. Os pilotos automáticos interagem
com gêmeos digitais para re
fl
etir no físico
decisões sobre os contratos nos mercados.
@gunsmith11
81. ASSISTENTES PESSOAIS:
SÃO REPRESENTANTES DE INDIVÍDUOS.
DIFEREM DOS REPRESENTANTES DE
ORGANIZAÇÕES E/OU COLETIVOS.
Os assistentes são como versões
melhoradas dos atuais sistemas,
tais como Apple Siri, Google
Assistente, Alexa e Bixby.
@Justus
82. REPRESENTANTES:
SÃO SERVIÇOS QUE REPRESENTAM
ENTIDADES, COLETIVOS, ORGANIZAÇÕES,
INSTITUIÇÕES, GRUPOS DE INDIVÍDUOS.
Armazenam políticas, preferências,
modelos de contratos, intenções, dentre
outras informações importantes para
contratação de serviços. Os representantes
recebem demandas dos assistentes em um
certo domínio e dão andamento à
contratação ou liberação de recursos e
serviços, conforme política organizacional.
@littleny
83. FACILITADORES:
RECEBEM DEMANDAS POR FATIAS DO 6G E
FACILITAM A CONSTRUÇÃO DE GRAFOS DE
SERVIÇOS A PARTIR DELAS.
Montam e devolvem sugestões de grafos
de serviços possíveis a partir do que
existe nos mercados decentralizados.
Contratam funções nos mercados para
implementar fatias. Facilitam a
descoberta de smart contracts existentes,
suas características, cláusulas, etc.
@Justus
@VladD
84. MERCADOS DIGITAIS:
OFERECEM UMA AMPLA GAMA DE
IMPLEMENTAÇÕES DE FUNÇÕES VIRTUAIS,
INCLUINDO COMPONENTES DAS
GERAÇÕES ANTERIORES (4G, 5G).
Podem ser suportados através de ambientes
DLT com smart contracts, ou em ambientes
de cloud tradicional com pagamentos
digitais, e.g. PIX. Formam verdadeiras
lojas, onde facilitadores, representantes,
pilotos automáticos, etc. podem buscar,
contratar e vender recursos e serviços.
Vários mercados podem ser integrados.
85. AVATARES:
SÃO OBJETOS VIRTUAIS QUE PERMITEM
UMA PESSOA INTERAGIR EM OUTRAS
REALIDADES
Diferem dos assistentes por não
representarem as pessoas em sua
ausência. Avatares são presenças
das próprias pessoas físicas em
outras realidades.
@Justus
@Pinky
87. EXEMPLO
➤ Imagine um grupo de a
fi
cionados por drones que queira criar um evento temporário
de 3 dias em uma cidade. Todos os participantes querem controlar os seus drones
através do 6G.
➤ Cada drone tem um gêmeo digital que executa no domínio de cada usuário,
separadamente.
➤ Na véspera do evento, todos os proprietários pedem a seus assistentes que contrate
uma fatia de rede 6G para uso de seus drones.
➤ Cada assistente conversa por chat ou reconhecimento de voz com os usuários. Para
atender a demanda, o assistente a envia para o representante (proxy) do seu
domínio.
➤ O proxy consulta o piloto automático para ver se algo parecido já foi feito antes.
88. EXEMPLO
➤ Se sim, ele utiliza informações de solução anterior para contratá-la novamente via
facilitador ou diretamente no mercado digital. Se não, o proxy então aciona o facilitador
para encontrar possibilidades de contratos que possam atender a demanda.
➤ O facilitador informa o piloto automático sobre as possibilidades. O piloto decide e
informa o proxy.
➤ O proxy contrata os recursos necessários para a fatia nos mercados de recursos físicos
(computação, armazenamento e rede), funções virtuais de rede necessárias, espectro de
RF demandado, etc.
➤ O proxy compra fatias de recursos compartilhados (ou dedicados) com suas carteiras
digitais em diversos mercados. Con
fi
gurações de controle e gerência são efetivadas via
gêmeos digitais ou controladores tradicionais (sem acionamento por contratos
inteligentes).
102. A RECONSTRUÇÃO CRIATIVA, COLETIVA,
DEMOCRÁTICA E SISTÊMICA DE
NOSSAS ORGANIZAÇÕES
TECNOLOGIA METODOLOGIA
HUMANO
103. Oswaldo Oliveira
“Abundância é
ter acesso ao que
necessita na hora
que necessita.
Não é
propriedade e
estoque”. “A
forma informa”.
Bob Deutsch
Transversalidade &
Leis sistêmicas ou
ordens do amor
Bert Hellinger
Russell Ackoff
Redesenhando o futuro:
uma abordagem de
sistemas para
problemas sociais
Ray Kurzweil
A singularidade
está próxima.
Prepare-se para
o pensamento
híbrido
Frederic Laloux
Reinventando as
organizações:
autogestão,
integridade e
propósito.
Abundância: o
futuro é melhor do
que você pensa
Peter Diamandis
Michael Gelb
Organizações
que curam
Raj Sisodia
Capitalismo
consciente
Brian Robertson
Holocracia
21 lições para o
século 21
Yuval Harari
Ligia Zotini
O Futuro é Female
Novos arquétipos.
Maureen Murdock
A Jornada da
Heroína
Economia
feminina.
Jennifer Armbrust
Tom Peters
Why Females Make
Better Leaders.
Pierluigi Piazzi
Aula dada é aula estudada. Hoje.
Ensinando inteligência.
104.
105. POR QUE DEVEMOS TRABALHAR O LADO
HUMANO PARA ACOMPANHAR TANTAS
MUDANÇAS EM TÃO POUCO TEMPO?
Transformação completa da realidade!!
106. POR QUE FICAMOS SEMPRE NO
DIAGNÓSTICO?
Transformação completa da realidade!!
107. COMO LIDAR COM IMENSA FALTA DE
FOCO NO MUNDO EXPONENCIAL
ABUNDANTE?
Transformação completa da realidade!!