Plataformas IoT na nuvem

Por mais que se fale no alto crescimento das Internet das Coisas e de mais uma miríade de aplicações que utilizam de informações de sensoriamento, telemetria e de outras informações do “mundo físico”, estima-se que 90% desses dados ainda não plenamente utilizados (*). Boa parte disso, deve-se ao fato de que, os sistemas de Internet das Coisas puros são baseados em redes e dispositivos com restrições de recursos, e por isso faltam recursos computacionais para se aproveitar essas informações, o que leva a aplicações altamente reducionistas, e que não são habilitadas para realizar grandes processamentos de big data e/ou data analytics. Uma das alternativas que vem sendo utilizadas, é a utilização de aplicações em nuvem, onde o sistema IoT envia boa parte dos dados para processamento, armazenamento e análise na nuvem — as chamadas plataformas de IoT.

A combinação de Cloud com aplicações IoT pode ser tão complexa quanto se deseja

O aumento de interesse nesses dois termos pode ser visto nos gráficos abaixo. Em número de pesquisas no Google, é possível ver uma aproximação das queries relacionadas a IoT (em aumento crescente) e Nuvem. E se compararmos o número de publicações sobre os assuntos, podemos verificar a mesma tendência de crescimento para os dois termos, e principalmente para artigos que abordem os dois ao mesmo tempo.

Outra tendência relevante que vem sendo estudada e que possibilita o surgimento das combinações de IoT e Nuvem é a evolução do poder de processamento com a capacidade de transmissão de informações. Por muito tempo a evolução da largura de banda se manteve estável, enquanto o processamento evolui linearmente (Lei de Moore), entretanto nos últimos anos houve aumentos significativos na largura de banda, e isso caracteriza um trade-off computacional moderno entre processar algo internamente ou externamente, já que as redes cada vez menos se tornam um gargalo (há ainda os mais entusiastas que dizem que nos dias atuais “a rede já é o computador”).

Mas a integração de Internet das Coisas e Computação Nuvem é mais que uma consequência das tendências que vêm ocorrendo, é também um confronto de modelos computacionais, o que pode trazer tanto uma complementariedade entre essas características, como um problema de integração, de acordo com as necessidades das aplicações e sistemas. Nesse caso, a grande visão que se tem da integração e complementariedade de nuvem com IoT é na criação, das chamadas plataformas de Internet das Coisas.

A visão de uma plataforma de Internet das Coisas pode ser entendida como é apresentado na figura abaixo. Há um core da aplicação (que fica hospedado na nuvem — nesse caso o CMFg — Cloud Manufacturing) e que fornece três perspectivas sobre o sistema de Internet das Coisas: (i) Internet of Users: destinados a aplicação final dos usuários, é o ponto de contato que um usuário comum tem com as informações coletadas dos sistemas IoT, normalmente através da web ou aplicação mobile. É o que garante a ubiquidade e pervasividade necessária para a plataforma; (ii) Internet of Things: refere-se as “coisas” propriamente ditas, aos dispositivos de sensoriamento e coleta de dados; (iii) Internet of Services: refere-se a gestão de serviços (sempre através da nuvem: IaaS, SaaS, XaaS…) e orquestração de todo o processo desde a coleta do dado (Internet of Things) até a exibição das informações (Internet of Users).

Uma das principais questões que se tem ao pensar em plataformas de IoT é a questão de Interoperabilidade, de como conectar em uma única plataforma centralizada todos os tipos de protocolos, dispositivos e aplicações que possam utilizar desses serviços. Inclusive, esse foi um dos principais tópicos levantados na consulta pública do governo brasileiro em relação ao Plano Nacional de IoT.

Pensando em termos de plataformas de IoT que já são utilizadas/comercializadas atualmente, segue exemplos abaixo:

CASO 1 — TheThings.io

01.01 — a startup já foi chamada de Amazon para companhias de IoT, e o mote deles é se encarregar de conectar suas coisas legais à Internet. Fornece dashboards em tempo real, com recursos como geolocalização, e possui compatibilidade com diversos dispositivos (nest, fitbit, Lifx…)

01.02 — Possui um range muito grande de aplicações, que vão desde redes domésticas, agricultura e até logística. E o preço é relativamente acessível (se comparado a Amazon AWS, por exemplo)

01.03 — Utiliza os principais protocolos de comunicação relacionados a Internet das Coisas

01.04 — Permite uma gama grande de diferentes tecnologias e procedimentos de serialização, inclusive se comunica com a rede da Sigfox

Possui código aberto, o que possibilita a criação de APIs e outros recursos em cima da aplicação, além de possuir um espaço no GitHub, o que possibilita que clientes disponibilizem e compartilhem entre si, novas APIs, aplicações e outros recursos que podem ser úteis na construção de novas aplicações (ninguém precisa ficar reinventando a roda)

CASO 2 —PLATAFORMA PARA FINS ACADÊMICOS

A NASA, em parceria com diversas universidades, lançou o robô/sonda Curiosity ao solo de Marte para pesquisa do relevo, clima, solo e outras informações importantes.

02.01 — O principal recurso do Curiosity são as câmeras de mapeamento 3D

02.02 — Elas são capazes de gerarem imagens de alta resolução, com diversos padrões de cores

02.03: Pela alta complexidade e resolução das imagens, o Curiosity não possui processamento o suficiente para tratá-las localmente, e por isso precisa enviar as informações para os satélites até que a informação possa chegar ao datacenter (Cloud) na Terra

02.04 — O datacenter utiliza a estrutura da Nuvem da Amazon AWS (especialmente instâncias de armazenamento, como o EC2) e todo o processamento é feito lá (instância Amazon SWF)

CASO 3 — OLIMPÍADAS RIO 2016

A principal conclusão é que, se considerarmos o conceito de Internet das Coisas, não como sistemas ilhados ou como grandes silos, mas como algo que se conecta a internet e conversam entre si, como numa grande rede, é impossível imaginá-los sem a utilização de recursos de nuvem.

Paradigma geral de Internet das Coisas (na visão conectada) e a presença da Computação em Nuvem

Esse é a previsão também dos grandes players

Outro ponto relevante que se pode notar nessa combinação, é que as startups tem um papel fundamental nesse crescimento. Tanto como produtores de tecnologia e plataformas (como a TheThings.io) como grandes consumidores — nesse sentido, a nuvem (com ou sem IoT) foi um grande catalisador do surgimento de startups bilionárias (conhecidas como Unicórnios), já que permitia que você criasse uma empresa totalmente nova do nada com (quase!) tanto poder computacional quanto os grandes players (Microsoft, IBM, Oracle…), em um modelo de pagamento pay as you use (pague quanto usar — o que permite modelos de negócios mais sustentáveis, sem a necessidade de grandes investimentos iniciais, e que vai se moldando de acordo com a capacidade da empresa de escalar a operação).

Outro grande fator são as economias emergentes. Segundo estudo da McKinsey, ainda que a maior parte das aplicações e IoT se concentrem em países desenvolvidos, são nos países em desenvolvimento que há as maiores taxas de crescimento em investimento na Internet das Coisas, e é onde se tem mais espaço para criar e implementar estes novos sistemas. Muito se deve, ao fato de que em países desenvolvidos já existem sistemas tradicionais plenamente implantados e o custo de alterá-lo para um novo paradigma em IoT seria algo astronômico (pensando por exemplo, em iluminação pública, controle de tráfego, etc…), então a estratégia passa a ser a de testar essas tecnologias nos países emergentes, que muitas vezes não tem nenhuma outra tecnologia (nem legada, nem tradicional) relacionado aquilo e fazer do zero.

Além do mais, pensando em termos de Brasil, o custo para construção de um datacenter está entre os mais caros do mundo, então uma boa alternativa para o país investir em recursos computacionais pode ser o investimento em datacenters na nuvem (usar nuvens de fora, ou reaproveitar os recursos dos datacenters que já existem)

Ciente disso, a Europa firma acordos com o Brasil para testar boa parte de suas tecnologias no país, e quando elas estiverem estáveis, começar a implantar em larga escala no continente.

Adicionalmente a isso, outra grande vertente que parece explorar cada vez mais essa união de Internet das Coisas e Nuvem é a publicidade e marketing. Saber o que acontece no mundo físico, e principalmente o comportamento dessas pessoas e as interações que elas tem com as “coisas”, são essenciais para determinar campanhas de publicidade, definição de produtos, segmentação de clientes e ações afirmativas e de valor da marca. Esse assunto merece um post específico disso em algum momento do futuro (quem sabe?!)

Pensando em termos de futuro, quando se fala em Computação em Nuvem e Internet das Coisas, fala-se muito em Edge Computing (Computação na Borda) e, mais especificamente em Fog Computing. Não vou estender esse artigo para falar desses paradigmas (guardarei isso para posts futuros — ou quem sabe uma série de posts)

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