Por Jorge Granjal docente no Departamento de Engenharia Informática (DEI) da Universidade de Coimbra (UC)
A chamada “Internet dos Objetos” integrará redes de dispositivos sensores e actuadores simples e de baixo custo, embora com capacidades sensoriais diversas e de comunicação por radiofrequência.
Tais dispositivos poderão ser alimentados por baterias ou utilizar fontes de energia renováveis, de modo a garantir a sua utilização em ambientes remotos ou sem alimentação elétrica.
A simplicidade de tais dispositivos sensoriais é hoje considerada uma característica fundamental, já que o seu baixo custo permitirá a sua utilização em larga escala de forma economicamente viável. A “Internet dos objetos” desperta desde há alguns anos o interesse de inúmeros investigadores e motivou o aparecimento de várias áreas de investigação.
Alguns dispositivos sensoriais como o TelosB (Figura 1) ou o Arduino (Figura 2) são atualmente utilizados por investigadores, engenheiros de comunicações ou simples curiosos para o desenho e validação de soluções em diversas áreas.
Empresas como a Cisco Systems acreditam que o potencial de mercado da Internet dos Objetos é enorme, e preveem que no ano de 2020 a Internet interligará 50 mil milhões de dispositivos sensoriais utilizados nas mais diversas áreas de negócio.
A Pike Research afirma que o investimento global em tecnologia associada à gestão de cidades inteligentes totalizará os 108 mil milhões de USD no mesmo ano. Embora utilizados essencialmente na investigação e validação experimental de novas tecnologias, dispositivos sensoriais como os anteriores refletem algumas das características que atualmente julgamos fundamentais para esses dispositivos utilizados futuramente no contexto de aplicações na Internet dos Objetos. Sensores como os de temperatura, humidade, localização ou os acelerómetros, entre outros, permitem que tais dispositivos recolham informação do mundo físico. A capacidade de comunicar por radiofrequência com outros dispositivos na sua proximidade e o suporte de mecanismos de segurança e identificação tais como a identificação por radiofrequência (RFID) são igualmente úteis no contexto de aplicações sensoriais.
Podemos hoje reconhecer que a investigação em torno da Internet dos Objetos começou na realidade antes deste conceito aparecer, na área das “redes de sensores sem fios”. No contexto desta área, as propostas emergentes visavam fundamentalmente soluções para redes de sensores isoladas e fazendo uso de soluções de comunicação e segurança desenhadas com uma aplicação prática particular em mente, não considerando a interligação de tais dispositivos com a Internet. Dado que a energia foi desde o início reconhecida como uma limitação importante dos dispositivos sensoriais, grande parte dessas propostas visavam a optimização dos mecanismos propostos no sentido da racionalização do seu consumo energético, por forma a maximizar o tempo de vida das aplicações. Este paradigma encontra-se atualmente em mudança e novas áreas de investigação surgiram, tal como a das comunicações Machine-to-Machine (M2M), as aplicações veiculares e de gestão de energia, ou as cidades inteligentes, entre outas. Esta mudança de paradigma motiva igualmente a necessidade de desenvolver soluções de comunicação e segurança que permitam suportar a interligação de redes de sensores com a Internet.
Aplicações
A utilização em larga escala de objetos sensoriais no contexto da Internet dos Objetos tem o potencial de transformar as nossas vidas. Alguns dispositivos utilizados no nosso dia a dia podem ser já claramente identificados neste contexto, tal como os smartphones que utilizamos diariamente. Esses mesmos smartphones, para além de permitirem o consumo diário de informação disponível na Internet como parte integrante dos nossos hábitos de vida, permitem igualmente antever o potencial da utilização de tais dispositivos com aplicações sensoriais complexas desenhadas para melhorar a nossa qualidade de vida.
A Internet dos Objetos irá abraçar áreas tão diversas como o planeamento e gestão urbana, a segurança rodoviária, a saúde, a gestão de situações de emergência, o comércio inteligente, a gestão de produtos, o smart metering de energia e aplicações de home automation, entre várias outras. Por exemplo a empresa AlertMe oferece soluções baseadas em dispositivos semelhantes aos TelosB que, uma vez instalados em casa do cliente, permitem monitorizar diversos parâmetros ambientais e de segurança de uma forma remota através da Internet utilizando um computador ou um smartphone. A Arrayent oferece soluções de monitorização de parâmetros de saúde vitais para pacientes retidos em suas casas, cujos valores monitorizados podem de forma semelhante ser consultados remotamente por familiares ou profissionais da saúde.
Outra área onde o impacto da Internet dos Objetos se fará sentir será certamente na indústria automóvel. Os consumidores começam progressivamente a considerar que a disponibilidade de ligação à Internet nos veículos é um factor importante de decisão na aquisição de um veículo. No mesmo contexto, as tecnologias para suporte de comunicações entre veículos ou entre veículos e sistemas instalados nas estradas desempenharão um papel revolucionário no contexto da segurança e gestão de tráfego.
Os standards emergentes
A integração de dispositivos e redes de sensores e actuadores com a Internet desempenhará sem dúvida um papel fulcral na materialização da visão da Internet dos Objetos. As tecnologias desenvolvidas neste contexto moldarão oportunidades de negócio e transformarão as nossas vidas no futuro. Neste contexto podemos antever a importância do papel dos organismos de normalização tecnológica, tal como se verificou no passado na formação daquela que é a atual arquitetura de comunicações e segurança da Internet.
Diversos organismos estão atualmente a trabalhar ativamente em tecnologias standard de comunicação para ambientes sensoriais visando a sua integração com a Internet, sendo particularmente relevantes o IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers), o IETF (Internet Engineering Task Force), o ETSI (European Telecommunications Standards Institute) e o CCSA (China Communications Standards Association).
Como exemplo de normas recentes encontramos o IEEE 1888, desenvolvido de forma colaborativa por empresas, Universidades e outras organizações com o intuito de reduzir o consumo energético em grandes espaços comerciais, através da definição de tecnologias para a vigilância remota, operação e manutenção de sensores de smart metering. Este standard foi criado visando no imediato o extremamente ativo mercado Chinês, um país que identificou a Internet dos Objetos como uma das industrias estratégicas para o seu crescimento.
O IETF desenvolve igualmente um trabalho bastante relevante nesta área, em particular em grupos como o 6LoWPAN e o CoRE, que se dedicam à adaptação de tecnologias de comunicação Internet para redes de sensores. O 6LoWPAN define mecanismos que permitem a utilização de comunicações IP (Internet Protocol) nestes ambientes, ao passo que o CoRE visa a adaptação da tecnologia web para dispositivos sensoriais.
Outras tecnologias irão certamente ser alvo de esforços de normalização, tal como as que permitam associar a atual informação abstracta relativa a equipamentos ativos na Internet (tais como os seus endereços ou nomes) a informação de localização ou de outros tipos. Um primeiro esforço neste sentido encontra-se já traduzido no conceito da GeoWeb (geospatial web), que envolve a fusão da informação geográfica (ou localização) com a informação de endereçamento ou os nomes de serviços e equipamentos. Tecnologias adoptadas neste contexto permitirão criar ambientes nos quais será possível procurar objetos com base na nossa localização atual, ou interrogar objetos próximos acerca do seu propósito e funcionalidades. Diversas aplicações emergentes de realidade aumentada materializam já estes conceitos e permitem antever o enorme potencial desta áreas.
Desafios no futuro (próximo)
Algumas áreas de aplicação desempenharão certamente um papel fulcral na criação do mercado que materializará a Internet dos Objetos. Tecnologias para a criação de cidades inteligentes ou para aplicações veiculares estão já em desenvolvimento e permitirão transformar as cidades em verdadeiros organismos vivos, através da utilização de tecnologias e dispositivos para a gestão inteligente de energia, a poupança de recursos escassos como a água, a promoção da segurança de pessoas e o suporte a comunicações entre veículos.
As principais barreiras e desafios ao desenvolvimento da Internet dos Objetos poderão ficar a dever-se à lenta adopção do Protocolo IPv6, à necessidade de fontes alternativas de energia para os dispositivos sensoriais e à necessidade de aceitação de standards na área. Para além destes factores, muito trabalho está certamente por fazer em áreas como a localização, a agregação de dados ou a segurança.
Apesar da atual falta de endereços IPv4 na Internet (cuja disponibilidade acabou oficialmente em Fevereiro de 2010), o atraso na adopção do Protocolo IPv6 pode dificultar a adopção de aplicações desenhadas para a Internet dos Objetos, já que as tecnologias atualmente utilizadas ou em desenho para tais aplicações são baseadas no Protocolo e endereçamento IPv6.
A energia será certamente outro desafio uma vez que, embora a investigação e desenvolvimento atuais recorram a dispositivos que frequentemente são alimentados por baterias (tal como o TelosB), muitas aplicações futuras poderão necessitar de dispositivos autónomos em termos energéticos. A investigação em fontes de energia alternativas para este tipo de dispositivos autónomos é atualmente uma área que suscita imenso interesse, e desenvolvimentos recentes como o nano-gerador apontam já algumas soluções promissoras.
A segurança será outro factor particular relevante no contexto da Internet dos Objetos. A integração de objetos sensoriais com a Internet motivará certamente mais ciber-ataques e, neste contexto, a segurança deve encarar a proteção de tais dispositivos contra ataques mas também o facto de algumas aplicações poderem fazer uso de ligações ponto a ponto entre sensores e outros dispositivos de controlo na Internet.
Ainda no contexto da segurança, do ponto de vista dos utilizadores levantam-se cada vez mais as questões da confiança e privacidade. A informação pessoal disponível na Internet ou enviada para a cloud ameaça incluir informação sobre a localização das pessoas ou os seus hábitos diários. As tecnologias e aplicações na Internet dos Objetos deverão garantir privacidade e confiança, factores essenciais para a sua aceitação pelos utilizadores.
Em conclusão, a Internet dos Objetos representa a próxima grande evolução da Internet e promete contribuir de forma muito significativa para a nossa qualidade de vida e mudar em muitos aspectos o mundo para melhor. É importante notar que, embora barreiras e desafios existam, eles não impedirão certamente esta evolução.
Sobre o Autor
Jorge Granjal é docente no Departamento de Engenharia Informática (DEI) da Universidade de Coimbra (UC) e membro do grupo de Comunicações e Serviços Telemáticos do Centro de Informática e Sistemas da Universidade de Coimbra (LCT-CISUC). Os seus principais interesses em investigação prendem-se com as áreas de segurança em redes, segurança em redes de sensores e administração de sistemas e redes. Encontra-se igualmente ligado à equipa de administração da rede informática do DEI desde a sua génese, sendo igualmente membro do IEEE e ACM Communications Society.