Carlos Maurício S. Figueiredo

1. Carlos Maurício S. Figueiredo Ambientes Inteligentes

2. Introdução

3. Introdução • Recentemente, vemos o evidente avanço de tecnologias de sistemas embarcados e móveis • Processadores embarcados: 95% do mercado • Diversas tecnologias de comunicação sem fio: wi-fi, Bluetooh, ZigBee etc. • Sistemas Pervasivos e Ubíquos • Visão conceitual em que dispositivos computacionais estão espalhados nos ambientes promovendo a interatividade entre humanos em qualquer lugar e em qualquer momento • Ambientes Inteligentes • Coloca a tecnologias de sistemas pervasivos e ubíquos em uma visão centrada no usuário • Tecnologia auxiliando o usuário

4. Definição • “Paradigma que visa o projeto da nova geração de sistemas Inteligentes e introduz novas formas de interação entre homem, máquina e seu ambiente” (Remagnino & Foresti). • Área de pesquisa multidisciplinar: • Projeto de Sistemas Integrados de Hardware/Software; • Redes de Computadores e Sitemas Distribuídos; • Computação Móvel e Redes sem fio; • Inteligência Artificial e Distribuída; • Visão Computacional e Reconhecimento de voz; • Fusão de Dados; • etc.

5. Funcionalidades comuns • Ambientes Inteligentes devem ser capazes de (Garate et al.): • Reconhecer o usuário e suas circunstâncias(context user) e reagir de forma conseqüente. • Ter um conhecimento previsível baseado em conhecimento do ambiente(context awareness). • Em tempo real, produzir novos serviços em áreas como entretenimento, segurança, saúde, trabalhos domésticos, ambiente de trabalho, acesso à informação, computação, comunicação. • Permitir acessar aos muitos serviços e características do Ambiente Inteligente, apesar da localização, artefatos disponíveis num determinado momento.

6. Arquitetura

7. Arquitetura geral • Proposta pela OSGi Alliance • Open Service Gateway Initiative

8. Arquitetura geral • Camada física • Diferentes dispositivos, eletrodomésticos, sensores e atuadores. • Qualquer dispositivo pervasivo, que compõe o Ambiente Inteligente.

9. Arquitetura geral • Plataforma de sensores • Apresenta de forma uniforme diferentes tipos de dispositivos da camada física. • Converte qualquer sensor ou atuador da camada física num serviço de software que pode ser programado ou composto por outros serviços. • Abstrai para desenvolvedores detalhes da camada física.

10. Arquitetura geral • Camada de Serviços • Descoberta de recursos; • Gerência de Contexto • Criação e configuração de contextos. • Ex: Sala Home Theater, Quarto de dormir. • Conhecimento • Informações e ontologias sobre serviços e dispositivos disponíveis.

11. Arquitetura geral • Aplicação • Sistemas de controle e monitoramento • Sistemas de configuração, de criação de políticas, regras etc.

12. Aplicações

13. Casa Inteligente 1/2 • Acesso Móvel à Rede Doméstica • Acesso a conteúdo e controles domésticos a partir de dispositivos móveis ou PCs remotos • Finalidade de monitoramento, acesso a conteúdos armazenados em algum dispositivo doméstico • Exemplos • Em uma TV remota, exibir um conteúdo gravado no PC doméstico; • Do trabalho verificar se trancas estão fechadas e luzes apagadas; • Antes de chegar em casa acionar ar-condicionado.

14. Casa Inteligente 2/2 • Controle Aumentado • Interação com a casa e seus dispositivos através de diferentes e inovadoras interfaces • Finalidade de facilitar interface com o usuário • Exemplos • Novos dispositivos como celulares e handhelds atuando como controles universais; • Interfaces de voz e por gestos; • Reação automática da casa aos usuários e seus perfis, como follow-me video, on-off de luzes presencial, etc.

15. Casa Inteligente • Exemplo

16. Guias e Sistemas de Navegação • Aquisição de informações de sua localidade • Interação do usuário com sua localidade e com os objetos presentes • Exemplos • Em um museu, conforme o usuário anda pelo ambiente, vai recebendo em seu celular informações sobre as peças em exposição; • Em um zoológico, um sistema de posicionamento pode permitir ao usuário planejar o roteiro de visita a partir de seu celular; • Uma cidade pode unir funcionalidades de guia e posicionamento para turistas.

17. Automóveis Inteligentes • Aquisição de informações de sua localidade • Interação do usuário com o carro e com o contexto de direção • Exemplos • Navegação assistida com mapas e comandos de voz; • Assistência automática em emergências nas ruas; • Atualização de informações de trânsito em tempo real; • Entretenimento; • Serviços de comunicação, seja de conversa ou segurança.

18. Automóveis Inteligentes • Exemplo

19. Outros • Sistemas de Supervisão/Rastreamento Fabril • Sala de Aula Inteligente • Sistemas de M-Commerce • etc.

20. O Modelo UPnP

21. UPnP: Universal Plug and Play • UPnP: Modelo tecnológico para a interconexão dinâmica de dispositivos e computadores. • É um conjunto de protocolos de rede de computadores lançado pelo Fórum UpnP (http://www.upnp.org/)‏ • Objetivo: Possibilitar a conectividade simples e robusta entre dispositivos de eletrônica de consumo, dispositivos inteligentes e dispositivos móveis de diferentes fabricantes. • Suporte para as “zero-configuration networks”!

22. UPnP: Universal Plug and Play • Visão Geral • Visa uma arquitetura aberta e independente de dispositivos, Sos e linguagens de programação. • Dispositivos UpnP-compatíveis podem dinâmicamente se integrar a uma rede, obter um IP, anunciar seu nome, anunciar suas possibilidades sob requisições e aprender sobre a presença e capacidades de outros dispositivos. • Baseado nas tecnologias: • TCP/IP, UDP, HTTP, XML, and SOAP. • Servidores DHCP e DNS (opcionais). • Baseado em padrões Internet (IP), pode integrar diferentes tecnologias de redes: • RF (sem fio), Linha telefônica, PLC, IrDA, Ethernet, IEEE 1394 etc.

23. UPnP: Universal Plug and Play • Arquitetura

24. UPnP: Universal Plug and Play • Características do Protocolo • Endereçamento • Segue padrão IP. Ao conectar, tenta via DHCP, senão atribui um endereço independente. • Descoberta • Quando um dispositivo se conecta a uma rede, ele manda mensagens de descoberta para a identificação de outros dispositivos ou serviços de controle. Segue a especificação SSDP (Simple Service Discovery Protocol). • Descrição • Após a descoberta, pontos de controle precisam saber mais sobre as capacidades dos dispositivos e sobre a interação com ele. Isso é feito através da recuperação da descrição dos mesmos através de XML. Além de informações sobre o dispositivo, são publicados conjuntos de comandos, ações, variáveis (estado) e parâmetros.

25. UPnP: Universal Plug and Play • Características do Protocolo • Controle • Uma vez conhecendo as interfaces dos dispositivos descobertos, um ponto de controle pode enviar comandos ou recuperar informaços de outros dispositivos. Isso é feito com mensagens descritas em XML e seguindo o padrão SOAP (Simple Object Access Protocol). • Notificação • Dispositivos podem notificar mudanças de estado ou eventos a um ponto de controle. Isso também é realizado com mensagens em XML seguindo o formato GENA (General Event Notification Architecture). • Apresentação • Dispositivos podem ser acessados através WEB browsers por usuários, de forma a permitir o monitoramento e controle do mesmo.

26. UPnP: Universal Plug and Play • Exemplo

27. UPnP: Universal Plug and Play • Exemplo de Interação AV • Comum em dispositivos Nokia. Ex: Brisa/N800 e N95.

28. UPnP: Universal Plug and Play • Iniciativas similares • DLNA - Digital Living Network Alliance • JAVA JINI • DPWS - Devices Profile for Web Services!

29. Desafios

30. Desafios • Toda a tecnologia atual é a base, mas ainda não é suficiente para a criação de Ambientes Inteligentes • Alguns fatores críticos: • “Seamless communication” com altas taxas de transmissão; • Monitoramento e controle de ambientes em tempo real; • Sensores sofisticados e precisos; • Algoritmos capazes de entender o comportamento humano e suas ações (ex. fala); • Novos paradigmas de IHM (ex. Multitouch e reconhecimento de gestos); • Evolução de tecnologias de comunicação sem fio auto-organizáveis (ex. eficiência de comunicação e energia);