Protocolos de Comunicação para gerenciamento de Smart Homes com IoT e Machine Learning

Protocolos de Comunicação para gerenciamento de Smart Homes com IoT e Machine Learning

Universidade Federal de Santa Catarina

Ciência da Computação

Agosto de 2019

Hiago Igor Comitre - 17200448

Resumo:

Com o passar dos anos temas na tecnologia se tornam mais falados ou menos falados, o tema de IoT tem se mostrado um tema que possui muito potencial de desenvolvimento e também de se misturar com outras tecnologias como a de aprendizado de máquina, que gera resultados surpreendentes em alguns dos casos. Chegamos em uma década que casas conectadas começam a se tornar realidade definitivamente com produtos disponíveis no mercado de tecnologia e também tecnologias, dos mais variados tipos, suficientes para implementação e desenvolvimento de muitas outras coisas que ainda não entraram no mundo do IoT e aprendizado de máquina.

1. Introdução

1.1 Motivação:

Já não é mais novidade que o mundo de hoje cada ser humano possui um telefone pessoal, porém décadas atrás isso não era um elemento tão fundamental no nosso cotidiano e muitas pessoas se perguntavam o porquê de possuir um telefone pessoal móvel de alto custo sendo que já possuíam uma rede de telefonia residencial, mas se questionado nos dias atuais tal cenário se encontra totalmente invertido. Com o passar dos anos e a evolução da tecnologia muitas possibilidades foram sendo criadas, aperfeiçoadas e incorporadas no cotidiano das pessoas de forma tão silenciosa que quando nos damos conta muitos cenários que antes não faziam sentido tornam-se realidade.  Como no exemplo acima, a poucos anos atrás era tido como algo impossível qualquer ser humano se tornar comunicável e com acesso a internet em quase qualquer parte da terra com apenas um aparelho que cabe em seu bolso. Porém nos dias atuais temos isso com a maior clareza em nosso cotidiano.

Por isso atualmente com o ascensão de muitas tecnologias é difícil dizer se essas tecnologias vão se incorporar ou não em nosso cotidiano para agregar de alguma forma. Há algum tempo o termo IoT (“Internet of Things” - Internet das Coisas) se tornou um dos protagonistas no meio da tecnologia. Como o próprio nome dá a entender essa área da tecnologia tem como foco conectar equipamentos, que vão desde objetos nas casas e ambientes de trabalho até cidades e indústria. Muitas pessoas hoje em dia ainda relutam em dizer que algumas dessas tecnologias em Internet da Coisas são banais e de pouco uso, mas vale ressaltar que de acordo com a companhia Cisco, uma das maiores e mais relevantes empresas de tecnologia do mundo, previu que em 2022 o número de dispositivos conectados será superior  a três vezes o tamanho da população mundial (3,6 dispositivos por pessoa), atingindo 28,5 bilhões, como ilustra a figura 1.

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Figura 1 - Crescimento de devices conectados. Fonte: Cisco

1.2 Justificativas:

O grande poder que a Internet das Coisas possui sobre os equipamentos não é apenas de conectar eles a internet, mas também de promover a esses equipamentos o poder de processamento, que nos dias atuais significa transformá los em objetos “inteligentes”. Muitas vezes essa nova característica do dispositivo possibilita infinidade de novas funções e atribuições para aquele equipamento, tornando muitas vezes melhor e resolvendo problemas de forma prática e fácil. Como por exemplo geladeiras que possuem sensores, câmeras e núcleos para processamento podem desde verificar validade de produtos até detectar a falta de alguns produtos, fazer a comunicação direta com mercados e solicitar a reposição de tais produtos.

Como se não bastasse ela ainda poderia, com alguns meses de uso, traçar um perfil de cada usuário da casa com os produtos que cada um mais consome e oferecer dicas ou promoções de determinados produtos, ajudando na economia e diminuindo tarefas banais humanas. Essa última característica se dá com o advento de Aprendizado de Máquina que se baseia em uma área de IA (Inteligência Artificial) cujo o principal foco é a criação, desenvolvimento e aplicação de teorias computacionais para a produção de sistemas capazes de adquirir informações de forma automática e com a obtenção dessas preciosas informações gerar tomadas de decisão cada vez mais assertivas.

1.3 Objetivos:

1.3.1 Objetivos Gerais

• Compreender a vantagem do advento de equipamentos em Smart Homes com tecnologia   de Iot e aprendizado de máquina na vida das pessoas.
• Entender se hoje já existe subsídios para se implantar casas realmente conectadas.
• Entender a importância e os efeitos que os termos de privacidade de um usuário podem fazer com relação a um negócio que utiliza aplicações envolvendo IoT e Aprendizado de Máquina.

1.3.2 Objetivos Específicos

• Conhecer as topologias de uma rede do tipo ZIGBEE.
• Conhecer a possibilidade de economia que equipamentos inteligentes podem gerar em uma residência.

1.4 Organização do Artigo:

O arquivo apresentado se encontra na seguinte forma:

Na seção 2, Conceitos Básicos: Tem como objetivo inicial mostrar o impacto de equipamentos que utilizam IoT e Aprendizado de máquina na vida dos usuários, após isso é mostrado o quão próximos estamos de residências conectadas, comenta sobre as implementações existentes de protocolos de comunicação para a automação de dados em residências e descreve uma delas, chamada ZIGBEE. Também é apresentado outro ponto de vista e é feito o questionamento se casas conectadas trazem apenas comodidades ou fazem a diferença no bolso com relação a economias em despesas como energia e entre outras despesas desnecessárias em residências urbanas dos dias atuais.

Na seção 3, Trabalhos Correlatados: Apresenta a lista de artigos que geraram embasamento sobre os temas de IoT, Aprendizado de Máquina, Tecnologias de redes para transmissão e conexão de dados em casas conectadas dentre outros temas. 

Na seção 4, Aspectos Relevantes: Nessa parte do artigo é levantado a questão da segurança e a privacidade que os usuários estabelecem com as aplicações que utilizam a tecnologia de IoT e Aprendizado de Máquina. Relembra também o fato de que a privacidade pode custar dinheiro e desse modo ela nunca pode ser pensada com o olhar apenas no usuário.