Internet das Coisas e o Futuro da Internet

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

Introdução
●

A internet não é mais “nossa”

25/11/13

Introdução
●

Que coisas são essas?
Computadores
–

Smart phones

–

Tablets

–

E as outras coisas...
●

●

Ambiente

●

25/11/13

Objetos
Basicamente tudo...

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

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)

Problema 1:
Como Identificar uma Coisa?

25/11/13

Identificação
●

Como identificar alguma
coisa/alguém?
–

25/11/13

RFID

Identificação
●

Como identificar alguma
coisa/alguém?
–

25/11/13

Leitor de RFID

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!

Identificação
●

Soluções via rede cabeada
–

25/11/13

Ex: rede elétrica ou ethernet

Identificação
●

Solução via rede sem fios
–

25/11/13

Ex: zigbee sobre IEEE 802.15.4

Identificação
●

Solução com tecnologia mista sem
fios
–

25/11/13

Ex: zigbee + bluetooth → internet

Problema 2:
Como obter dados de uma Coisa?

25/11/13

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

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

Problema 3:
Como modificar uma Coisa/Ambiente?

25/11/13

Atuadores
●

O quê posso fazer? → atuadores

25/11/13

Atuadores
●

O quê posso fazer? → atuadores

motores
robôs

controlador de
fluxo de água/gás
25/11/13

controle de equipamentos elétricos

Com que Infraestrutura de Rede?
Tem Backbone para suportar isso tudo?
E a Comunicação Local?

25/11/13

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

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)

Sensores sem Fios
●

Possíveis tecnologias para construção da
rede

25/11/13

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

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

Sensores sem Fios
●

Exemplos de sensores

COTS Dust
Smart Dust

25/11/13

Onde está a (r)evolução ?

25/11/13

Aplicações
●

Qual o ganho em colocar algo na rede?
–

25/11/13

Novas aplicações, novos produtos !

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

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, ...

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

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...

Aplicações
●

Novas iniciativas, comunidades, …
–

25/11/13

Ex: Air Quality Egg

Problema 4:
Como fazer o armazenamento e tratamento
do grande volume de dados que será gerado ?

25/11/13

Aplicações
●

Estamos criando muitos dados → Desafio

25/11/13

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, ...

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, ...

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

Big Data
●

Estrutura do hadoop

25/11/13

Problema 5:
Ok, gostei mas... por onde começar ?

25/11/13

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

O IFRS e IoT
●

–

Monitoramento:
●

Sensor conectado na internet

Internet

Painel Solar

condutividade

bateria
pH

25/11/13
Placa

Celular (GPRS)

Arduino

Oxigênio dissolvido

O IFRS e IoT
●

–

Monitoramento:
●

25/11/13

Sensor conectado na internet

O IFRS e IoT
●

–

25/11/13

Monitoramento:

O IFRS e IoT
●

–

25/11/13

Do sensor para um servidor e … … …

Já é um começo...
O que mais podemos fazer ?

25/11/13

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

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

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 ?

Novas Coisas
●

Para refletir:

25/11/13

Novas Coisas
●

Para refletir:

25/11/13

?

E o que já é realidade ?
Parte 1: THE GOOD

25/11/13

The good
●

Google car

●

Carro com IP

25/11/13

Dirige sozinho

–

Chevrolet Volt

–

–

Seu carro na internet

Parte 2: THE BAD

25/11/13

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

...

The Bad
●

Car Hack
–

25/11/13

Para acessar a rede do carro (modo fácil):

The Bad
●

Car Hack
–

25/11/13

Para acessar a rede do carro (modo nem tão fácil):

Parte 3: THE UGLY

25/11/13

The Ugly
●

Falha de segurança em câmeras da TrendNet

25/11/13

The Ugly
●

Uma simples busca no google...

25/11/13

The Ugly
●

Teoria (?) da conspiração

25/11/13

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

The Ugly
●

Guerra Virtual, Terrorismo e vamos parar por aqui

25/11/13

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

...

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

...

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