Roadmap de Educação para IoT — Internet of Things
Por Felipe Furtado, Eduardo Peixoto e Daniel Pereira
Para acompanhar o processo de transformação digital que as indústrias de manufatura vem enfrentando, faz-se necessário investir em modelos mais completos de conhecimento, desde a integração dos produtos com sistemas embarcados até o nível mais avançado de implementação de sistemas, passando pela criação de novos modelos de negócios inovadores. Este report apresenta uma proposta de roadmap de educação para a Internet das Coisas (IoT) que considera diversas trilhas integradas de competências.
De acordo com o POETAS.IT (2016), se esperam grandes mudanças na forma como pessoas e objetos irão interagir em diferentes contextos, e na forma como os negócios serão geridos, mantidos e operados. Também estima-se que a IoT irá gerar um impacto de mais de US$ 11 trilhões de dólares na economia mundial até 2025.
Inserida nesse contexto, a indústria da manufatura vem passando por um processo de Transformação Digital dos bens de consumo. Nesse processo, as indústrias de software e hardware se unem aos Produtos Mecânicos e Isolados (PMI) de forma pontual, mas em um futuro próximo, se espera que essa união seja feita de forma completa e integrada.
Para atender à essa cadeia de produção e construir uma base sólida que permita a construção de uma solução completa de IoT, faz-se necessário repensar e investir em modelos mais integrados de conhecimento, desde o nível mais básico de integração dos produtos com sistemas embarcados até o nível mais avançado de implementação de Sistemas de Sistemas, passando pela criação de novos modelos de negócios inovadores.
Porém, quando se pensa em inovação, faz-se necessário considerar aspectos além das questões tecnológicas. O desenvolvimento das atividades que levam à inovação demanda conhecimentos e perfis transdisciplinares, que alternam condução, práticas e reflexões. Dentro do CESAR, existem três eixos, representados pela abordagem conhecida pelo termo GeNTe (sigla para Gente-Negócios-Tecnologia) que contempla três aspectos básicos (Figura 1):
Aspectos Humanos: Trabalha visando as necessidades, desejos, hábitos e limitações dos usuários, bem como as tendências emergentes na área de interação, atuando para projetar produtos que atendam a critérios como usabilidade, utilidade e percepção de valor, dentro do contexto de uso;
Aspectos de Negócios: São o entendimento dos processos econômicos dentro do contexto de mercado dos clientes, em conjunto com a pesquisa constante de suas tendências e modelos de negócios;
Aspectos Tecnológicos: Associam o conhecimento teórico à prática e à pesquisa constante de tendências tecnológicas. Em conjunto com os aspectos humanos e de negócios, analisa a viabilidade das soluções, buscando alternativas para restrições técnicas e custos de implementação.
Nesse sentido, a Figura 2 ilustra um Roadmap de Educação em IoT inserido no contexto do processo de transformação digital na indústria de manufatura de bens de consumo.
Assim, o primeiro passo para inserir um objeto no mundo da IoT é agregar a ele as capacidades de inteligência e sensoriamento, através da adição de sensores e atuadores controlados por hardwares com softwares embarcados. Este é o caso de vários sistemas já existentes nos carros, como ABS, air-bag e controle de estabilidade. Esses sistemas poderiam, por exemplo, emitir alertas baseados em condições de operação como temperatura e viscosidade do óleo, de modo que o motorista só precisasse realizar a troca deste quando realmente necessário.
Seguindo o processo de transformação digital, o passo seguinte é contemplar os objetos com conectividade, no qual podem ser utilizados diferentes protocolos de comunicação, como redes celulares e Bluetooth, dentre outros. Isso permite, por exemplo, a realização de um sistema de agendamento automático de revisões dos carros, baseado em parâmetros monitorados localmente e na disponibilidade da agenda pessoal dos usuários, assim como a das concessionárias de preferência de cada um deles. A capacidade de conexão e o consequente envio de dados dos objetos à cloud habilita ao fabricante o conhecimento do ciclo completo de evolução do produto através do monitoramento dos dados de uso dos produtos e do posterior envio de atualizações de software. Desta forma, é possível corrigir alguns problemas remotamente, sem a necessidade de campanhas de recall.
Uma vez que a infraestrutura (inteligência, sensoriamento, conectividade e dados de monitoramento enviados para a cloud) está pronta, o próximo passo é a implementação de um sistema que monitore o universo de objetos e tome decisões baseadas em contextos. O que implica, por exemplo, num sistema inteligente que utilize algoritmos de aprendizagem de máquina e Big Data para oferecer serviços mais complexos, como a identificação do motorista baseada no seu padrão de direção. Portanto, no exemplo do agendamento automático de revisões citado anteriormente, seria possível avaliar o tempo de vida médio de alguns sub-sistemas do carro e modificar parâmetros de produção para melhorar o produto.
Por fim, a grande inovação do processo de transformação digital acontece a partir do conceito de Sistemas de Sistemas, que seria a verdadeira internet das coisas. A ideia é permitir a troca de dados entre os sistemas conectados proporcionando a criação de novos negócios e serviços. Por exemplo, seria possível a integração do objeto carro com todos os outros sistemas conectados relacionados, como seguros, casas, serviços de trânsito e sistemas de monitoramento dos sinais vitais do condutor. Com isso, torna-se evidente a necessidade de uma preocupação sistêmica em relação a segurança e privacidade dos dados, tanto dos aspectos técnicos, quanto dos aspectos legais.
Toda a cadeia de desenvolvimento de IoT é suportada por grandes empresas, que possuem estratégias próprias de atuação. Fabricantes de hardware, provedores de rede e infraestrutura (IaaS), provedores de plataformas (PaaS) e integradores de sistema eventualmente não colaboram no sentido da criação de um universo de padrões e APIs abertos. Desta forma, é preciso considerar questões que viabilizem a interoperabilidade completa em vários níveis, ou seja, desde protocolos e dispositivos até o nível mais humano e institucional (PALFREY, 2012), facilitada pelo uso de plataformas abertas como, por exemplo, o Fiware ou o KNoT (Network of Things).
Outro patamar de competência engloba questões mais humanas como a experiência de usuário (UX), já que os serviços disponíveis a partir da IoT requererão interações ao longo de múltiplos dispositivos, às vezes de naturezas distintas. Os designers precisam explorar os conceitos de interusabilidade para distribuir funcionalidades ao longo dos dispositivos de forma a fazer o melhor uso de suas capacidades, montando uma composição adequada e garantindo consistência nas interações, evitando problemas de continuidade (ROWLAND, 2015).
Do ponto de vista de negócios, de acordo com PEIXOTO (2016):
“O produto inteligente e conectado provocará uma mudança importante no valor do produto manufaturado. Exemplos como o Uber e o Airbnb crescem exponencialmente sem possuir um único exemplar dos ativos que operam, e outras empresas, como a Serttel e a Brastemp exploram modelos ‘pay per use’ com bicicletas e purificadores de água, respectivamente. Quem consome o que estas empresas entregam, consome serviços. Os produtos manufaturados, os carros, os quartos, as bicicletas e os purificadores de água são meios para que a entrega dos serviços possa ocorrer, e portanto, parte substituível e de menor valor na cadeia de entrega do serviço.”
Como visto, o desenvolvimento de uma solução completa de IoT envolve um conjunto de conhecimentos e habilidades em temas multidisciplinares, e por isso, integra diversas áreas da Ciência da Computação, Engenharia da Computação, Engenharia Eletrônica, Design de Artefatos, Modelos de Negócios, dentre outros.
Nesse sentido, um dos grandes desafios é formar profissionais com o perfil completo para trabalhar com IoT, que saibam como realizar projetos de sistemas embarcados, projetos de circuito eletrônico e conheçam diversos protocolos de comunicação, cloud computing, sistemas operacionais, inteligência artificial, Big Data, análise de dados, aplicações móveis, desenvolvimento Web, dentre outros. Nesse contexto, também é necessário considerar competências que estimulem o pensamento criativo, a elaboração de soluções de problemas sistêmicos e o trabalho em grupo, além da postura ética em relação ao ambiente, a sociedade e aos times de trabalho.
A indústria de manufatura de bens de consumo ainda está caminhando na construção dessa infraestrutura de modo a gerar uma solução completa de IoT, conforme ilustrado na Figura 3. A tendência é que sejam utilizados algoritmos cada vez mais complexos, que precisam tomar decisões e agir de forma autônoma. Isso implica num desenvolvimento urgente de competências integradas para que os profissionais de TIC atendam às necessidades do mercado de IoT.
Um roadmap de educação para Internet das Coisas considera as diversas etapas citadas, constituindo o ciclo de vida de uma solução completa de IoT. Tal roadmap é sugerido no formato de trilhas de conhecimento, onde o profissional pode optar pela especialização em uma determinada área, como por exemplo, Big Data, ou por um grupo de trilhas que lhe concedam o conjunto do conhecimento completo em IoT.
A CESAR School, iniciativa do braço educacional do CESAR na construção do futuro, está atenta a essas mudanças e já conta com um conjunto de pós-graduações em IoT, Tecnologia, Inovação e Inteligência, Design de Interação, Desenvolvimento de Aplicações Móveis e Segurança da Informação, além de uma extensão em Data Science. Saiba mais no site da CESAR School.
Felipe Furtado fez pós-doutorado no Reino Unido na The Open University (2016), doutorado (2015) e mestrado (2010) em Ciência da Computação no CIn/UFPE e especialização em TICs também pela UFPE (2003). Atualmente, é Executivo Chefe de Educação da CESAR School. Foi gerente de projetos, coordenador da área de qualidade, coordenador do SEPG (Software Engineer Process Group), consultor interno para melhoria de processo de desenvolvimento de software e engenheiro de qualidade de software.
Eduardo Peixoto é mestre em Comunicação de Dados pela Technical University of Eindhoven-Holanda e MBA pela Kellogg School of Management, Evanston-EUA. Atua há 30 anos na área de TIC, tendo trabalhado em empresas como Nerderlandse PHILIPS Bedrijven B.V. (Holanda), ASCOM Business System AG (Suíça) e CESAR (Brasil). É palestrante do Recife Summer School e consultor de inovação de empresas como Saraiva, Fiat, SSB, Unilever, Elcoma e Iron House. Atualmente, é Executivo Chefe de Negócios do CESAR e coordenador do PoETAS.IT.
Daniel Pereira é bacharel em Ciências da Computação pela UFPE e possui um Studienarbeit em Engenharia de Software para Sistemas de Tempo Real pela Universidade de Stuttgart. Atualmente, é Engenheiro da computação e Consultor do CESAR onde, há mais de 10 anos, contribui no desenvolvimento de projetos e produtos conectados. Já contribuiu no desenvolvimento de hardware e software embarcado em projetos em vários domínios de aplicação, como automotivo, médico, aeroespacial, cidades, e atualmente colabora na concepção de produtos e serviços de IoT.
Referências
BARROS, T. O que falta na internet para as coisas? CESAR Report, Disponível em: https://medium.com/cesar-reports/o-que-falta-na-internet-para-as-coisas-f6f7cdf05aa6, 2016.
GUBBI, J. et AL. Internet of Things (IoT): A Vision, Architectural Elements and Future Directions. Future generation computer systems 29.7: 1645–1660, 2013.
MADAKAM, S.; RAMASWAMY, R.; TRIPATHI, S. Internet of Things (IoT): A literature review. Journal of Computer and Communications 3.05: 164, 2015.
MINERAUD, J.; MAZHELIS, O.; SU, X.; TARKOMA, S. A gap analysis of IoT platforms, Computer Communications, Volumes 89–90, Pages 5–16, ISSN 0140–3664, 2016.
MIORANDI, D.; SICARI, S.; DE PELLEGRINI, F.; CHLAMTAC, I. Internet of things: Vision, applications and research challenges. Ad Hoc Networks 10.7: 1497–1516, 2012.
PALFREY. Interop: The Promise and Perils of Highly Interconnected Systems, John Palfrey e Urs Gasser, Basic Books, 2012.
PEIXOTO, E. C. De Produto a Serviço: A Transformação da Indústria. Revista Abinee, 2016. Disponível em: http://www.abinee.org.br.
POETAS.IT, (2016). IoT — Uma Estratégia para o Brasil / Consolidação de uma visão unificada para orientação e proposição de políticas públicas sobre Internet das Coisas no Brasil v.1.2 Creative Commons. Disponível em: www.cesar.org.br/poetas.it/visionstatement.
ROWLAND, C. et AL. Designing Connected Products: UX for the Consumer Internet of Things, Claire Rowland, O’Reilly Media, 2015.
