Este pré-projeto de mestrado propõe o desenvolvimento de sistemas embarcados inteligentes para aplicações de IoT e sistemas cyber-físicos. Os sistemas cyber-físicos conectam o mundo físico e digital através de sensores e atuadores, e devem responder em tempo real. A pesquisa inclui técnicas para sistemas cyber-físicos inteligentes e o desenvolvimento de sistemas de IoT usando processadores embarcados, sensores e comunicação sem fio.

1. Universidade Federal de Pernambuco (UFPE)
Centro de Informática (CIn)
Coordenação de Pós-Graduação em Ciência da Computação
Tema para Pré-Projeto de Mestrado
Linha de pesquisa: Sistemas Embarcados
Título:
Desenvolvimento de Sistemas Embarcados Inteligentes para Aplicações de IoT
e Sistemas Cyber-Físicos
Proponente: Edna Natividade da Silva Barros
Descrição:
Os sistemas Cyber-Physical (CPS) são sistemas embarcados conectados em rede distribuídas
espacialmente. Tais sistemas devem dar respostas em um tempo previsto (tempo-real) e são aplicados a
problemas de grandes dimensões (ser escaláveis), conectando o mundo físico ao mundo cibernético através de
sensores e atuadores. Apesar da existência de sistemas computacionais que interagem com o mundo real a fim de
apoiar os seres humanos a alcançarem seus objetivos, apenas recentemente o mundo físico foi considerado
explicitamente durante o processo de desenvolvimento de tais sistemas. Esse novo paradigma desencadeou novos
sistemas e novas áreas de pesquisa, como veículos autônomos, indústria 4.0, cidades inteligentes ou Internet das
Coisas [1]. A Internet das coisas (IoT) pode ser considerada a espinha dorsal do CPS. Ele conecta o enxame de
sensores e atuadores aos gateways próximos através de vários protocolos, e os Gateways se conectam com a Fog
e com a Nuvem.
O objetivo das pesquisas no CPS é múltiplo, como aumentar a confiabilidade e a segurança, reduzir o
consumo de recursos ou melhorar o desempenho geral de um determinado processo. Dirigir autonomamente
veículos que variam de carros e trens a aviões produzem um tráfego com zero fatalidades. Cidades inteligentes
aumentam a segurança pública em geral, mas também introduzem transporte inteligente para reduzir os
congestionamentos. A conservação de recursos é alcançada através de edifícios com consciência energética,
reduzindo a desperdício de energia, água e calor. E na agricultura uma produção máxima é alcançada através do
monitoramento constante do meio ambiente e de seus impactos na colheita. Quatro pilares impulsionam
previsões industriais: conectividade, monitoramento, previsão e otimização. Os dois primeiros já estão em
andamento, possibilitado pelos recentes avanços tecnológicos. Os últimos dois pilares deverão mudar
radicalmente nossa sociedade e os grandes desafios incluem segurança, privacidade, robustez e inteligência, entre
outros. Este plano contempla pesquisas na área de sistemas embarcados inteligentes para suportar sistemas cyber
físicos. Devido ao grande número de sensores e atuadores em sistemas cyber físicos, será necessário que os
dispositivos apresentem algum tipo de inteligência e o desenvolvimento de sistemas robustos se torna mais
crítico. Esta proposta inclui o desenvolvimento de técnicas que suportem a implementação de sistemas cyber-
físicos inteligentes, bem como o desenvolvimento de sistemas cyber-físicos e de IoT usando processadores
embarcados, sensores e comunicação baseada em RF.
Referências Bibliográficas:
1. Challenges, Opportunities and Future Directions of Smart Manufacturing: A State of Art Review, Sudip
Phuyal, Diwakar Bista and Rabindra Bista - Sustainable Futures Journal, Elsevier, 2020 Embedded
System Design:
2. Embedded Systems Foundations of Cyber-Physical Systems - Peter Marwedel. Springer 2018
3. Internet-of-Things (IoT) Systems, Architectures, Algorithms, Methodologies - Dimitrios Serpanos •
Marilyn Wolf. Springer - 2018
4. Secure Smart Embedded Devices, Platforms and Applications - Konstantinos Markantonakis