A crescente demanda por aplicativos de IA, robôs de serviço e a popularidade da IoT são os principais drivers de crescimento para o mercado de hardware inteligente. O consumo óptimo de energia, o aumento da eficiência e a alta frequência de transmissão de dados e instruções tornar-se-ão os principais factores que prevêem um aumento da procura num futuro próximo. O mercado IoT, que foi avaliado em US$ 6,44 bilhões em 2018, deve crescer para US$ 18,68 bilhões em 2024 a uma taxa anual composta de 19,72%.

O nascimento de objetos inteligentes

Passou mais de uma década desde que o número de dispositivos ligados à Internet ultrapassou o número de pessoas no planeta. Esse marco marcou o surgimento e a ascensão do paradigma da Internet das Coisas (IoT), objetos inteligentes, que possibilitaram uma nova gama de aplicações que alavancaram os dados e serviços de bilhões de dispositivos conectados.

Atualmente, os aplicativos IoT estão interrompendo setores inteiros em ambientes industriais e de consumo, incluindo fabricação, energia, saúde, transporte, infraestrutura pública e cidades inteligentes.

No entanto, apesar de sua escalabilidade e inteligência, a maioria das implementações da IoT tende a ser passiva com interações limitadas com o mundo físico, o que tem sido um sério retrocesso no caminho para alcançar o maior potencial da IoT na próxima década.

A fim de possibilitar melhores funcionalidades, houve recentemente um boom e proliferação de aplicativos IoT que aproveitam a inteligência artificial e objetos inteligentes.

O hardware inteligente é caracterizado por sua capacidade de executar lógica de forma semi-autônoma que se desacopla da nuvem centralizada. Desta forma, eles podem raciocinar sobre os ambientes ao seu redor e tomar decisões ótimas que não estão necessariamente sujeitas ao controle central. Portanto, objetos inteligentes podem agir sem a necessidade de estarem sempre conectados à nuvem. No entanto, eles podem convenientemente se conectar à nuvem quando necessário, para trocar informações com outros objetos passivos, incluindo informações sobre seu status.

Como referido anteriormente, o número de sectores em que foram implementados dispositivos IoT é vasto e variado, tal como o são os objectos inteligentes, entre os quais os mais proeminentes:

  • Robôs de trabalho social: fornecendo treinamento ou assistência a grupos especiais de usuários, como idosos com problemas motores e crianças com deficiência.
  • Robôs industriais: que completam tarefas laboriosas (Recolha e embalagem, etc.) em armazéns, fábricas de pavimentos e centrais eléctricas.
  • Máquinas inteligentes: que prevêem e antecipam os seus próprios modos de falha, programando simultaneamente de forma autónoma as acções de manutenção e reparação relevantes (por exemplo, encomendas de peças sobressalentes, visitas de técnicos de programação).
  • Veículos conectados: que coletam e trocam informações sobre seu contexto de condução com outros veículos, pedestres e infraestrutura viária, como forma de otimizar as rotas e aumentar a segurança.
  • Bombas inteligentes: funcionam de forma autónoma para identificar e prevenir fugas na infra-estrutura de gestão da água.

A Inteligência Artificial é um dos principais drivers deste novo paradigma de implementação da IoT, pois fornece os meios para entender e raciocinar sobre o contexto de objetos inteligentes.

Embora as funcionalidades IA existam há décadas sob várias formas (por exemplo, sistemas especializados e sistemas de lógica difusa), os sistemas IA não têm sido adequados para apoiar hardware inteligente que possa agir autonomamente em ambientes abertos e dinâmicos, como instalações industriais e infra-estruturas de transportes.

É provável que isso mude devido aos recentes avanços na inteligência artificial baseada no uso do aprendizado profundo que emprega redes neurais avançadas e fornece funcionalidades de raciocínio semelhantes às dos seres humanos.

Ao longo dos últimos dois anos, as primeiras demonstrações tangíveis das capacidades de IA aplicadas a problemas da vida real tiveram lugar. Por exemplo, no ano passado, o motor Alpha IA do Google conseguiu ganhar um grande mestre chinês no jogo Go.

Isto marcou um marco importante na Inteligência Artificial, pois o raciocínio do tipo humano foi utilizado em vez de uma análise exaustiva de todos os movimentos possíveis, como era a norma em sistemas de inteligência artificial anteriores em ambientes semelhantes.

Implicações da convergência IA e IoT

Esta convergência da IoT e da IA marca uma mudança de paradigma na forma como as aplicações da IoT são desenvolvidas, implementadas e operadas. As principais implicações desta convergência são:

  • Mudanças nas arquiteturas da IoT:

Objetos inteligentes operam de forma autônoma e não estão sujeitos ao controle de uma nuvem centralizada. Tal exige revisões das arquiteturas de nuvem convencionais, que devem ser capazes de se ligar a objetos inteligentes numa base ad-hoc para trocar conhecimentos sobre o seu estado e o ambiente físico.

  • Uso expandido de Edge Computing:

O Edge Computing já está implementado como um meio para permitir operações muito próximas do campo, tais como processamento rápido de dados e controle em tempo real. Também é provável que objetos inteligentes se conectem à própria borda de uma implementação de IoT, levando a um uso expandido do paradigma de computação de borda.

  • Aplicações Killer:

A IA permitirá uma vasta gama de novas aplicações IoT, incluindo algumas aplicações “killer”, como a condução autónoma e a manutenção preditiva de máquinas. Ele também revolucionará e interromperá aplicativos IoT existentes. Como exemplo proeminente, a introdução de aparelhos inteligentes, por exemplo, máquinas de lavar que são mantidas e arrumadas com o seu detergente, em ambientes residenciais promete perturbar o mercado residencial inteligente.

A PdM está a emergir como uma das mais importantes aplicações “killer” para a IoT industrial, o que é evidente não só pelas suas poupanças potenciais, mas também pelo aumento de produtos e serviços relevantes baseados na IoT.

  • Desafios de segurança e privacidade:

Objetos inteligentes aumentam a volatilidade, o dinamismo e a complexidade dos ambientes IoT, levando a novos desafios de segurança cibernética. Permitirão igualmente novas formas de comprometer a privacidade dos cidadãos. Por conseguinte, serão necessárias novas ideias para salvaguardar a segurança e a privacidade nesta paisagem emergente.

  • Novas normas e regulamentos:

Será necessário um novo quadro regulamentar, uma vez que os objectos inteligentes podem alterar o estado do ambiente físico e causar danos, perdas e responsabilidade potencial que não existem actualmente. Serão igualmente necessárias novas normas em domínios como a segurança e a interoperabilidade.

Esta necessidade de criar novas normas é dada principalmente pela quantidade de dados armazenados, tomando como referência as últimas previsões que indicam que a quantidade de dados gerados pelos dispositivos ligados à Internet das Coisas aumentará para 41,6 mil milhões até 2025, gerando 79,4 zettabytes (ZB) de dados.

  • Oportunidades de mercado:

Inteligência Artificial e objetos inteligentes oferecerão oportunidades sem precedentes para novas aplicações inovadoras e fluxos de receita. Estes não se limitarão aos fornecedores e prestadores de serviços gigantescos, mas estender-se-ão aos inovadores e às PME (pequenas e médias empresas).

Por exemplo, a startup Plantae projeta e desenvolve sensores com tecnologia wireless para otimizar a irrigação na agricultura e jardinagem profissional. Estes dispositivos utilizam tecnologia de radiofreqüência e GPRS para medir e enviar para a nuvem, em tempo real, dados sobre umidade, temperatura e condutividade do solo. A informação é acessível a partir de qualquer dispositivo móvel, o que permite otimizar a economia de água e energia na irrigação.

 

Sistemas ciberfísicos

A IA é a pedra angular da próxima geração de aplicações IoT, que exibirão comportamento autônomo e estarão sujeitas ao controle descentralizado. Essas aplicações serão impulsionadas por avanços em aprendizado profundo e redes neurais, que dotarão os sistemas IoT de recursos que vão muito além da mineração de dados convencional e da análise IoT.

Estas tendências serão impulsionadas por outros avanços tecnológicos, incluindo os sistemas ciberfísicos (Cyberphysical Systems – CPS). Os sistemas CPS representam uma classe importante de objectos inteligentes, que serão cada vez mais utilizados em ambientes industriais.

Eles são a base da quarta revolução industrial que, através da união de processos físicos com sistemas digitais, controla e gerencia processos industriais. Actualmente, os sistemas de DPC têm uma inteligência limitada, que deve ser melhorada em função da chegada e da evolução da aprendizagem profunda.

De acordo com os últimos relatórios, o mercado global de sistemas ciberfísicos deverá registar uma taxa anual composta de 8,7% até 2028. Em 2017, o mercado tinha um valor de $55.075,3 milhões e espera-se que alcance um valor de $137.566,0 milhões até o final de 2028.

O Blockchain para o resgate novamente

Por outro lado, a tecnologia Blockchain pode fornecer os meios para gerenciar interações entre objetos inteligentes, plataformas IoT e outros sistemas de TI de grande escala. Blockchain pode permitir o estabelecimento, auditoria e execução de contratos inteligentes entre objetos e plataformas IoT, como forma de controlar o comportamento semi-autônomo do objeto inteligente. Essa será a abordagem preferida para o gerenciamento de hardware inteligente, uma vez que este último pertence a diferentes entidades administrativas e deve ser capaz de interagir diretamente de forma escalável, sem a necessidade de autenticação contra uma entidade confiável, como uma plataforma de nuvem centralizada. Graças a todos os benefícios que oferece, espera-se que o mercado para a união entre Blockchain e IoT alcance 113,1 milhões de dólares, aumentando seu valor para 3.021 bilhões de dólares em 2024.

Conclusões

Em termos de possíveis aplicações não há limite. A Inteligência Artificial permitirá aplicativos IoT inovadores que aumentarão a automação e a produtividade, eliminando processos propensos a erros. Graças a tecnologias inovadoras como os sistemas ciberfísicos e a Blockchain, os objectos inteligentes cobrirão um mercado muito mais vasto. Estas tecnologias facilitarão a implementação, proporcionando maior segurança e acessibilidade.

medida que a IoT continuar a expandir-se, a necessidade de um quadro jurídico que garanta um comportamento adequado na criação, armazenamento, utilização e eliminação de informações relacionadas com os projectos de IoT tornar-se-á cada vez mais importante. À medida que estas novas direcções se forem enraizando, o hardware inteligente continuará a demonstrar as suas vantagens em sectores como o fabrico e a tecnologia.