Edge Processing e a evolução do cérebro humano: eficiência sem limites

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 a ciência, em busca do contínuo processo de inovação.

Hoje, os sistemas de informação estão cada vez mais complexos e distribuídos (edge processing) e, por conta disso, demandam uma quantidade crescente de energia. 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.

Pelo mecanismo do edge processing, todo o processamento de dados acontece na borda, isto é, dentro dos dispositivos espalhados em campo. Essa descentralização permite resolver uma série de desafios, como a latência ou a banda, por exemplo. A primeira, em especial, é fundamental para garantir as aplicações de Internet das Coisas (IoT), sobretudo as de operação crítica, que demandam resposta quase instantânea.

Com a tecnologia de borda, as operações vencem o longo caminho entre o processamento de dados e o usuário, diminuindo custos importantes de implantação, além de facilitar as rotinas de manutenção e atualização que, muitas vezes, dão-se de forma 100% remota.

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Mas 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 estar baseados na autossuficiência.

Em razão disso, é crescente a busca pelo desenvolvimento de mecanismos autorreguláveis e de baixo consumo energético capazes de levar a Internet das Coisas para lugares cada vez mais distantes.

Cérebro humano: um exemplo evolutivo de eficiência energética

O sistema nervoso humano por inteiro evoluiu, fisiológica e anatomicamente, com vistas a manter um 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.

Dentro desse sistema, o cérebro humano é um dos principais atores, 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.

Fonte: Fonseca, 2014

Com base em um mecanismo de Estímulo – Processamento – Resposta, o órgão 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. Por sinal, essa é uma das características que mais se aproximam do mecanismo chamado Fog Computing.

O cérebro humano é ainda um caso de sucesso máximo quando pensamos em eficiência energética. O órgão é capaz de se manter atuante em tempo integral, com o consumo de apenas 20 watts de energia, segundo apontam pesquisas. Esse montante, responsável por coordenar todas as atividades de nosso dia a dia, é o equivalente ao utilizado no funcionamento de uma pequena lâmpada, como aquelas presentes na parte interna dos refrigeradores.

Com todas essas características, a capacidade de raciocínio lógico dos seres humanos e sobretudo a inigualável facilidade de aprendizado chegaram a um grau bastante avançado de performance, o que garantiu nosso sucesso ao longo do processo evolutivo.

Não à toa, engenheiros especializados em sistemas inteligentes de alta performance, como os de Internet das Coisas (IoT), têm se debruçado nessa sistemática evolutiva para garantir o desenvolvimento de tecnologias ainda mais eficientes.

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