Cérebro Humano e Edge Processing: alta eficiência por apenas 20 watts

A Natureza está repleta de mecanismos evolutivos inteligentes que têm sido fonte de inspiração para o desenvolvimento de uma série de novas tecnologias. Certamente, um dos exemplos de maior sucesso é o sistema nervoso humano o qual, ao longo dos milênios, conseguiu se desenvolver e sobreviver mesmo diante dos inúmeros obstáculos que se impuseram aos Homo sapiens.

A plasticidade cerebral do homem e sua capacidade inigualável de desenvolver sinapses neurais com baixo gasto energético são importantes fontes de inspiração para os estudos da Biomimética, ciência que busca na Natureza respostas para o contínuo processo de inovação.

Hoje, os sistemas de informação estão cada vez mais complexos e distribuídos e, por conta disso, demandam uma quantidade crescente de energia, o que pode comprometer a eficiência dos projetos em termos de custos e carência de infraestrutura. E, nesse sentido, entender a evolução do sistema nervoso humano, mesmo diante de recursos escassos, é fundamental para consolidar uma nova geração de tecnologias que vem tomando conta do mundo.

Edge Processing: desafio para sistemas de IoT em ambientes remotos

O processamento de borda (edge processing) é fundamental quando pensamos na aplicação de Internet das Coisas (IoT), sobretudo em ambientes remotos, com carência de infraestrutura e conectividade.

O edge processing permite diminuir a latência, ao mesmo tempo em que eleva a segurança dos sistemas. Ele é capaz de vencer o longo caminho entre o processamento de dados e o usuário, diminuir custos de implantação dos projetos e ainda facilitar a manutenção.

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Quando o processamento de borda está longe das fontes de energia que o mantêm atuante, qualquer eventual intercorrência que afete o fornecimento pode gerar grandes problemas para toda a operação. E é justamente por esse motivo que os sistemas inteligentes precisam ser baseados na auto-suficiência.

Para tanto, as empresas vanguardistas no desenvolvimento de sistemas de IoT estão olhando para a Natureza como fonte de inspiração. A ideia é buscar mecanismos autorreguláveis e de baixo consumo energético que garantam o desempenho das soluções até mesmo em ambientes inóspitos, com relevos acentuados e com infraestrutura ainda deficitária.

Cérebro humano: estímulo, processamento e resposta

O cérebro humano é capaz de desempenhar uma série de funções ao mesmo tempo e processar informações com altíssima velocidade, de tal forma que garante a tomada de decisão com lapso temporal na grandeza de milissegundos.

Paralelamente a isso, ele realiza diariamente uma espécie de “limpeza de dados”, arquivando em diferentes blocos aqueles de uso constante e aqueles que podem ser deixadas de lado, sem processamento frequente. Ademais, a capacidade de raciocínio lógico e sobretudo a inigualável facilidade de aprendizado são dois outros grandes diferenciais que fazem dos humanos um destaque na história evolutiva.

Todas essas funcionalidades, em conjunto, formam um mecanismo perfeito de Estímulo – Processamento – Resposta que, há muito tempo, tem chamado a atenção de engenheiros especializados no desenvolvimento de sistemas inteligentes de alta performance, como os de Internet das Coisas (IoT).

A ideia é emular o funcionamento biológico, criando operações artificiais que partam dos mesmos princípios. Um deles envolve a eficiência energética do cérebro. Estudos indicam que o órgão consegue se manter autossuficiente em ritmo 24/7, operando com apenas 20 watts de energia, algo semelhante à pequena lâmpada da parte interna dos refrigeradores.

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O sistema nervoso humano por inteiro evoluiu, fisiológica e anatomicamente, com vistas a manter esse alto desempenho e transferir as informações processadas, sempre com o mínimo de energia dispendida. Para tanto, utiliza mecanismos de codificação e decodificação extremamente complexos, canais iônicos distribuídos e receptores diversos, em uma arquitetura semelhante a fios e nós interconectados.

Ao emularem essas características, estendendo-as aos atuais sistemas de IoT com base nos pilares da Biomimética, os engenheiros têm alcançado soluções com elevado desempenho, sem perder de vista a viabilidade financeira dos projetos e necessária adequação a diferentes realidades de negócios.

Assim, as tecnologias podem ir cada vez mais longe, levando a transformação digital para áreas remotas e de difícil acesso.

 

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