Relevant Data: Natureza como inspiração para análise inteligente de dados

Relevant Data: Natureza como inspiração para análise inteligente de dados

A maneira como os seres humanos resolvem problemas e criam coisas é bastante diferente da dinâmica percebida na Natureza. Em geral, os processos de engenharia necessitam de muita energia para funcionar, além de utilizarem uma grande quantidade de outros recursos naturais para se manterem ativos.

Muito disso deve-se ao grau de importância que despendemos à "forma" dos projetos. No geral, valorizamos a estrutura do que construímos, apenas quando estamos diante de algo grandioso, tal como pontes extensas ou arranha-céus. Nesses projetos, os aspectos físicos são postos em primeiro plano, e tudo se desenrola a partir dos alicerces tidos como mais resistentes pela engenharia

Mas quando falamos especificamente sobre tecnologia (tal como desenvolvimento de softwares ou processamento de dados), temos um cenário em que a grandiosidade da forma pode não ser vista com a mesma nitidez. No ambiente digital, a estrutura dos processos é tão determinante quanto nas grandes obras de engenharia, embora, claro, apresente nuances próprias. E é justamente para esmiuçar essas pequenas diferenças que a Natureza pode servir como importante fonte de inspiração para novos desenvolvimentos.

Relevant Data
Gráfico comparativo entre o uso de energia pela Biologia e pela Tecnologia, em diferentes escalas. Fonte: Journal of the Royal Society Interface

Como podemos observar no gráfico acima, os processos e ciclos naturais, diferentemente da perspectiva humana, colocam a estrutura (forma) e a informação como principais variáveis. Os gastos de energia e outros recursos (tão caros ao homem) costumam ficar em segundo plano, sem que isso comprometa o sucesso da sobrevivência. Prova disso é que, nos últimos 3.8 bilhões de anos, os seres vivos, dia após dia, têm se mostrado resistentes apenas seguindo o ciclo natural evolutivo.

Ao trabalhar sobre essa sutil diferença de prioridades — de um lado, forma e informação (Relevant Data); de outro, energia e recursos —, a Biomimética tem aberto uma nova realidade para a qual os profissionais de tecnologia se mantiveram fechados por muito tempo. Há poucos anos, inovação era quase antônimo de natural. Hoje, ao contrário, é da Natureza que parecem vir as grandes respostas para dilemas aparentemente impossíveis de resolver.

Biomimética: uma nova forma para analisar dados

Em resumo, podemos definir Biomimética como a ciência de aprender com a Natureza. Ela tem sido fundamental, nas últimas décadas, para fomentar uma série de projetos (de engenharia, arquitetura, medicina, design, etc), aproximando-os de um conceito autossustentável e equilibrado, tal como os processos naturais.

Mais recentemente, outras áreas, sobretudo aquelas ligadas à tecnologia, encontraram na Biomimética uma importante fonte de aprendizado, sobretudo na forma de lidaram com informação.

Se pararmos para pensar, muito dos grandes problemas que a sociedade e o meio ambiente enfrentam atualmente vêm do uso ineficiente de energia e de outros recursos. Aquecimento global, poluição atmosférica e das águas, excesso de lixo são apenas alguns dos exemplos.

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Muitas dessas questões poderiam ser revistas, caso nos aproximássemos, ainda mais, do modo como a Natureza manipula a informação. Embora as modernas tecnologias de Big Data tentem processar e extrair inteligência de uma quantidade infinita de dados, ainda há muita informação importante sendo subutilizada e, muitas vezes, negligenciada.

Isso porque ao se preocupar mais com o volume do processamento do que com o que deve ser, de fato, processado gera-se uma sobrecarga de trabalho.

Relevant Data: a evolução do Big Data

Aos poucos, chegamos à fase em que o Big Data dá lugar ao Relevant Data. Focando no que é apenas necessário, economizam-se quantidades importantes de recursos, energia e tempo. E, para tanto, é importante valorizar a informação de forma inteligente e, por consequência, a estrutura de processamento.

Relevant Data
Foto de osso pneumático em aves: pouca matéria; muita resistência

Uma das inspirações teóricas para esse novo modelo partiu dos pássaros. Na Natureza, eles são o grande exemplo capaz de desenvolver uma estrutura óssea bastante forte e rígida, com o mínimo de massa e de volume. Os chamados ossos pneumáticos são ocos nos locais certos, possibilitando que uma boa quantidade de ar fique armazenada dentro deles. Eles são leves, ideais para o voo, sem perder a resistência.

Desse modo, a partir de uma reorganização anatômica da estrutura corpórea, as aves conseguem se deslocar com baixo gasto de energia e consumir muito menos recursos para se manterem ativas.

Um outro impressionante exemplo evolutivo, que excluiu estruturas desnecessárias, acontece com as mariposas machos. Esses animais, inacreditavelmente, não possuem boca. Sua função, quando adultos, é apenas encontrar um parceiro e procriar. Não há muito tempo para se alimentar e, assim, a presença da boca seria apenas um gasto desnecessário de energia, dado o ciclo de vida extremamente curto.

Fazendo-se uma analogia com os sistemas de informação humanos, até que ponto é inteligente gerar esforços para processar um determinado padrão de dados que não possui valor agregado ou que pode se esvaziar de sentido em um curto intervalo de tempo?

Relevant Data
Ao analisarem o ambiente, os cupins criam estruturas cuja disposição e ventilação mantêm a temperatura mais baixa

Por fim, um último interessante exemplo de otimização da informação em prol da estrutura parte dos cupins. Esses animais descobriram uma maneira de construir suas colônias, evitando o superaquecimento, sem perder os raios de sol da manhã, tão necessários ao bom desenvolvimento da comunidade. Para tanto, ajustaram a inclinação dos cupinzeiros, levando em consideração outras importantes informações locais, como a média da velocidade dos ventos e o posicionamento da sombra, que varia conforme o passar do dia.

Os cupins, usando a estrutura certa e apenas as informações necessárias do meio ambiente, conseguem manter uma comunidade de milhões de indivíduos funcionante, sem gastar muita energia.

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Tal como os pássaros, as mariposas e os cupins, o processamento de dados presente nos mais diversos sistemas humanos poderia ser ainda mais eficiente caso priorizasse a estrutura da informação (Relevant Data). É preciso determinar, antes de qualquer coisa, o que não é útil para, somente então, focar na informação que, de fato, gera resultados positivos e escaláveis. Afinal, a Natureza já provou que a fórmula do sucesso evolutivo não está no volume, mas na otimização de recursos.


Biomimética, Bioeconomia e Smart Farming

Biomimética, Bioeconomia e Smart Farming

A Biomimética oferece uma alternativa inovadora para nos aproximarmos da Natureza. Sua premissa é de que o meio ambiente, e seu complexo mecanismo de subsistência, não deve ser subjugado pelo homem, mas servir de base para uma nova dinâmica voltada, sobretudo, à cooperação.

As chamadas tecnologias de Smart Farming encontram um campo fértil para a aplicação biomimética que promete, entre outros, mitigar mudanças climáticas, atender à demanda crescente por alimentos, além de vencer impasses éticos sobre a industrialização do campo e seu impacto na vida de animais e ecossistemas relacionados.

Nesse contexto, a Internet das Coisas (IoT) desempenha um papel central para promover a inovação sustentável. Através de sensores, ferramentas de geolocalização, Big Data, Cloud Computing, Edge Computing, criou-se um padrão inteligente para gerenciamento de sistemas que tem revolucionado as atividades agropecuárias.

Apenas para citar alguns ganhos, a aplicação eco-friendly da IoT aumenta a eficiência produtiva do campo, ao mesmo tempo em que diminui o volume de pesticidas e fertilizantes, a emissão de gases do efeito estufa e o desperdício de água para irrigação.

Biomimética: inovar de forma sistêmica, dinâmica, de fora para dentro

Plantas, animais e os demais seres vivos desempenham suas atividades — como nadar, voar, capturar a energia do Sol — sem nenhum tipo de intenção que não a manutenção da vida. Para tanto, nunca foi necessária a queima de combustíveis fósseis, a poluição dos recursos naturais, nem qualquer tipo de agressão ao meio ambiente. Todas as espécies, com exceção do ser humano, conseguiram sobreviver e se desenvolver de modo sustentável. E é justamente daí que parte a observação dos estudos biomiméticos para a agropecuária.

Segundo Janine Benyus, precursora da Biomimética:

"Num mundo biomimético, nossas fazendas serão como as pradarias, que se autofertilizam e são resistentes a pragas naturalmente. Para alcançar novos remédios e grãos, cientistas olharão para os insetos que têm usado as plantas há milênios para se manter saudáveis e nutridos. Nossas células solares seguirão o mesmo padrão de funcionamento das folhas..."

De acordo com Benyus, o maior aprendizado que podemos tirar da Natureza é desenvolver tecnologias que, tal como os organismos vivos, sejam adaptáveis ao meio ambiente e possam "conversar" umas com as outras. A ideia é inovar de forma sistêmica, dinâmica, de fora para dentro.

Princípios Biomiméticos

Para tanto, é importante seguir nove princípios que a Natureza utiliza para equilibrar dinamicamente os mais diversos sistemas do planeta Terra. São eles:

  • Natureza precisa do sol para existir
  • Natureza utiliza apenas a energia de que necessita (não há sobras; não há faltas)
  • Natureza encaixa a forma à função
  • Natureza recicla tudo
  • Natureza recompensa a cooperação
  • Natureza protege a diversidade
  • Natureza demanda expertise local
  • Natureza inibe excessos intrínsecos a ela
  • Natureza usa limites como uma força de poder

A ideia por trás desses princípios não sugere que tornemos a inovação algo natural propriamente dito. Eles servem apenas de base para que o desenvolvimento tecnológico seja desenhado de forma semelhante aos sistemas operacionais da Natureza e, assim, possam se desenvolver de forma menos predatória.

Bieconomia: trade-off produtividade X pegada ambiental

Atualmente, cerca de 900 milhões de pessoas encontram-se famintas ou subnutridas. E esse cenário deve ficar ainda mais grave se as projeções de aumento populacional de fato se concretizarem, nos próximos anos.

Até 2050, espera-se que o mundo seja habitado por 9,1 bilhões de pessoas, montante 43% maior que o atual (7,1 bilhões). Diante desse quadro, a pressão sobre a agricultura para aumentar a eficiência produtiva, sem comprometer o meio ambiente, é cada vez maior.

Mas junto da necessidade de aumentar a produção surge um outro grande problema: o que fazer com os resíduos? Segundo dados de um estudo coordenado pela Universidade Federal Fluminense (UFF), eles podem representar até 30% da produção agrícola. Assim, dada a enorme quantidade de sobras, e a crescente demanda por alimentos que o mundo certamente enfrentará, torna-se clara a necessidade de pesquisar e investir em novas técnicas de reciclagem e reaproveitamento dos materiais restantes da atividade agroindustrial.

Um outro estudo, produzido pelo Instituto de Pesquisa Econômica Aplicada (Ipea), trata dos vários impactos negativos que esse acúmulo de resíduos pode acarretar. Entre eles, destacam-se a adição excessiva de matéria orgânica e de metais tanto no solo quanto na água, contaminando a flora e fauna adjacentes. Além disso, existem outras consequências negativas, observáveis a longo prazo, como o agravamento do efeito estufa, a desertificação e a desregulação do ritmo de chuvas.

Smart Farming: tecnologia sustentável

A tecnologia parece ser a única solução viável para enfrentar essa trade-off entre a necessidade de aumentar a produção e diminuir a degradação ambiental. E o estudo da Biomimética, inserida no contexto da Bioeconomia, é uma diretriz fundamental para se alcançarem soluções altamente eficientes e sustentáveis.

O uso positivo da inovação na agricultura pode ir desde a implantação de placas solares que captam a energia do Sol para abastecer outros artefatos, até o desenvolvimento de robôs que colhem frutas de forma mais precisa que o homem e avançados sistemas inteligentes de irrigação.

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Sob o conceito de economia circular é possível que o produtor agropecuário consiga ter maiores quantidades de matéria-prima sem aumentar seus gastos. A produtividade cresce vertiginosamente, enquanto a pegada ambiental é reduzida. Tecnologias desenvolvidas sob os nove Pilares da Biomimética (expostos acima) parecem resolver o dilema da produção agrícola e, mais do que isso: preservam o meio ambiente enquanto movimenta a economia.

Tempos atrás, quando inovação e agricultura estavam desconectadas, essa realidade era inimaginável. Hoje, ao contrário, ela já está se tornando uma realidade prática.


Biomimética: como as falhas podem servir de insumo para a evolução?

Biomimética: como as falhas podem servir de insumo para a evolução?

Foi o pesquisador libanês Nassim Nicolas Taleb quem criou o conceito de “antifragilidade”. Segundo ele, o antifrágil é aquele que não só se opõe à ideia de fragilidade, mas sobretudo ultrapassa os conceitos de resiliência e robustez, muito difundidos atualmente no mercado. Isso porque o resiliente é aquele que tem apenas a capacidade de resistir aos choques, sempre mantendo o status quo. Por outro lado, o antifrágil é aquele que utiliza a dificuldade para ficar ainda mais forte.

Ao longo dos últimos milhões de anos, a Natureza tem se mostrado um dos exemplos mais perfeitos de antifragilidade. As espécies, processos e sistemas de sucesso não foram aquelas que apenas sobreviveram à seleção natural, mas sim as que se adaptaram frente aos desafios, criando base para evolução constante.

E com o desenvolvimento tecnológico não tem sido diferente. O mercado anseia por inovações inteligentes que não apenas corrijam problemas, mas sobretudo aprendam com eles. Os erros (tão subvalorizados tempos atrás) tornaram-se um instrumento poderoso de aprendizado e fundamental para garantir a antifragilidade dos processos.

Árvore: exemplo de sistema bottom-up autogerenciado

Já está mais do que claro que, nos últimos anos, a Natureza tem funcionado como uma importante fonte de inspiração para uma série de novos métodos de geração e distribuição de energia sustentáveis. A grande demanda atual, entretanto, inclina-se para o esforço de analisar os diferentes sistemas de comunicação do meio ambiente e, assim, assegurar que não haja desperdício e sobrecarga na utilização de recursos. Nessa jornada, a Biomimética - e seu propósito único de esmiuçar formas, processos e sistemas biológicos com vistas a aplicações humanas – tem sido uma aliada fundamental.

Janine Benyus – o grande nome quando falamos dessa ciência – defende que a maioria dos sistemas biológicos possui alta capacidade de comunicação a qual desempenharia o papel de um sistema de controle. Para ela, os casos de arquitetura processual mais avançados na Natureza não são aqueles que transmitem a informação top-down, mas justamente o inverso: os capazes de obter e dissipar comandos bottom-up, com vistas ao gerenciamento eficiente das demandas e ao combate e até mesmo punição dos desperdícios.

Como exemplo, Janine relembra a arquitetura das árvores. Nesses organismos, as folhas caem quando não são mais úteis ao sistema, antes mesmo de sobrecarregá-lo com sua perda de função. Mais do que isso, ao pousarem no solo, elas funcionam como adubo que auxilia na manutenção e no crescimento de todo o conjunto. Assim, a árvore funciona como um sistema que se autodefende, capaz até mesmo de tirar proveito de estruturas periféricas inoperantes. O conjunto só entra em colapso quando um problema realmente grande acomete a raiz, seu verdadeiro núcleo de operação. Benyus acredita que esse é um dos inúmeros exemplos que provam a antifragilidade* dos sistemas biológicos. De um problema nasce não só uma solução, mas uma oportunidade.

Smart Grids: antifragilidade inspired by nature

Algo semelhante acontece com as atuais Smart Grids que, cada vez mais, caminham para atingir a antifragilidade nos processos de distribuição e gerenciamento de energia elétrica.

A grande razão por trás desse progresso está especialmente na Inteligência Artificial e na Internet das Coisas (IoT). Quando postos em conjunto e processados por softwares de alta performance, os dados obtidos das mais diversas etapas dos processos produtivos garantem que a tomada de decisão parta de uma estrutura pulverizada bottom-up (tal como as árvores). A retroalimentação de dados e comandos garante correções constantes, sem que o sistema como um todo tenha que ser envolvido em um problema pontual e simples. Mais do que isso, esses desvios - inevitáveis a qualquer processo - servem de substrato para o cerne desses sistemas, os quais tornam-se ainda mais inteligentes e adaptáveis a mudanças. Com isso, eles passam a tomar conta de si próprios com baixíssima intervenção humana (novamente, tal como uma árvore que se autorregula).

Antes do advento da IoT e de toda a infraestrutura de conectividade esse tipo de mecanismo não era possível. Os sistemas eram apenas complexos, mas não adaptáveis, ou seja, não havia comunicação e inteligência suficientes para que reagissem (como um ser vivo) e superassem os desafios de forma descentralizada.

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Hoje, a situação é bastante diferente. As Smart Grids avançam em direção à antifragilidade. Elas se estruturam a partir de diferentes eixos de comunicação que interagem entre si, enquanto conseguem se adaptar, evoluir e se organizar a partir de regras simples. Além disso, se uma parte desse conjunto é modificada ou substituída (por exemplo, em razão de algum avanço tecnológico), todo o sistema é capaz de novamente se adaptar, elevando a qualidade de seu funcionamento. Assim, as Smart Grids se mantêm vivas, operantes e autorreguláveis.

Como se percebe, a Natureza surgiu do caos e fez dele o grande suprimento para pontapés evolutivos constantes. E tal como ela, a arquitetura, gerenciamento e desenvolvimento das Smart Grids parecem caminhar na mesma direção. Esses sistemas passaram a nutrir sua inteligência a partir de mudanças e problemas inesperados que, progressivamente, deixam de ser entendidos apenas como um empecilho. Desse modo, garante-se o autogerenciamento adaptativo de processos vivos e dinâmicos, fundamentais à antifragilidade.

 

* Importante deixar claro que Janine não usa explicitamente o termo antifragilidade, mas seu raciocínio permite perfeitamente a correlação.

indústria de petróleo e gás

Como a IoT está mudando a indústria de petróleo e gás?

Como a IoT está mudando a indústria de petróleo e gás?

A indústria de petróleo e gás tem enfrentado importantes desafios nos últimos anos. A queda do preço do barril provocada por mudanças nos padrões de demanda, a maior complexidade para explorar novos campos e o crescimento exponencial do volume de dados envolvido nas atividades impulsionaram uma mudança no olhar estratégico e operacional do setor.

Nesse redesenho, as soluções digitais tornaram-se fundamentais para aumentar a competitividade das empresas, sem perder de vista a segurança dos trabalhadores envolvidos nas operações, o maior cuidado para mapear, evitar e combater danos ambientais e ainda criar novos modelos de negócios que atendam a constante flutuação de demanda e preços.

IoT: peça-chave para a indústria de petróleo e gás

A Research and Markets defende que a Internet das Coisas (IoT) é uma das mais potentes aliadas do setor de petróleo e gás. Ao integrar softwares robustos para análise de dados a dispositivos equipados com sensores, a IoT é capaz de gerar um novo horizonte de insights que, em tempo real, permitem automatizar processos, antes manuais, supervisionar à distância diferentes etapas da linha de produção e, claro, elevar a segurança do setor, desde a extração até a distribuição. Não à toa, o mercado global de Internet das Coisas voltado à indústria de petróleo e gás promete mobilizar, até 2023, mais de 39,4 bilhões de dólares.

Entre as principais demandas que podem ser atendidas por essa tecnologia estão a manutenção preventiva, que evita paralisações inesperadas, o monitoramento das instalações, sobretudo em regiões de difícil acesso, e a segurança dos processos, resguardando os trabalhadores de riscos e exposições inerentes à atividade.

Ainda, a IoT garante o gerenciamento das frotas e dos demais ativos envolvidos em toda a cadeia produtiva, o monitoramento das tubulações, o mapeamento de zonas mais suscetíveis a danos ambientais e o alerta e correção imediatos de intercorrências das mais diversas naturezas que porventura ocorram.

1. Monitoramento remoto e rastreamento

Números da Research and Markets apontam que, por ano, o setor de petróleo e gás perde até 8 bilhões de dólares em tempo não produtivo, já que os engenheiros passam ao menos 70% de seu tempo procurando dados e trabalhando em sua manipulação.

Com a conexão em rede de vários sistemas e o envio programado de informações a partir de um número ilimitado de dispositivos, é possível extrair e processar dados em tempo real que serão base para a tomada de decisão automática e inteligente das plataformas de IoT conectadas às operações.

Elas são capazes de otimizar o tempo de trabalho dos profissionais técnicos e auxiliá-los no gerenciamento de crises, especialmente diante do mau funcionamento de equipamentos ou de qualquer tipo de problema que necessite de reparação quase imediata.

Esse aumento de eficiência operacional não apenas é importante para aumentar a segurança dos processos, mas também diminui custos que, ainda no curto prazo, são fundamentais para elevar a competitividade das empresas.

2. Verificação de equipamentos e manutenção preventiva

Todos os anos, vultosos investimentos são direcionados à aquisição de ativos altamente específicos para suprir as necessidades operacionais da indústria de petróleo e gás. Muitas vezes, a compra de equipamentos novos deve-se a erros progressivos de manutenção que acabam sobrecarregando seu funcionamento e diminuindo a performance.

Uma simples falha em uma bomba de extração, por exemplo, pode custar até 300 mil dólares por dia. Já as pausas não programadas das refinarias por motivos técnicos chegam a comprometer 20 bilhões de dólares da indústria todos os anos, algo estimado em 5% do custo de produção.

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Esse expressivo comprometimento de receita, entretanto, tem sido aliviado pela manutenção preventiva propiciada pela IoT. A análise inteligente de dados e o rastreamento em tempo real das falhas operacionais são um dos grandes benefícios reportados pelas empresas do setor após redesenharem o esquema de manutenção de seus ativos.

As plataformas de IoT são programadas para enviar alertas sempre que um equipamento esteja com necessidade de manutenção. Essa programação toma como base o cruzamento de uma série de dados históricos que, cruzados de forma inteligente, permitem prever falhas antes mesmo que aconteçam. Com isso, evitam-se paradas repentinas e extremamente custosas.

Os sinais de alerta, customizáveis para cada etapa da linha produtiva, melhoram a eficiência dos equipamentos que passam a contar com um tempo de vida útil maior. Desse modo, diminuem-se os investimentos necessários para novas aquisições.

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3. Ambiente Sustentável

Acidentes ambientais, como explosões das plataformas de petróleo e vazamentos de resíduos nos oceanos, podem ser evitados, ou ao menos rastreados com máxima celeridade, através das tecnologias de IoT. Ao identificar danos ambientais com mais agilidade e programar respostas automáticas durante as crises, controla-se com muito mais eficiência o impacto negativo sobre o meio ambiente.

A segurança proporcionada pelas tecnologias digitais não apenas resguarda os recursos naturais e as comunidades próximas às zonas de exploração, mas também os trabalhadores envolvidos nas atividades de exploração. E isso, em termos financeiros, representa um enorme volume de dinheiro salvo pelas companhias que seria direcionado para reparar os danos ambientais e para as indenizações trabalhistas.

O que esperar da IoT no setor de petróleo e gás por região do globo?

A Research and Markets aponta que, em termos tecnológicos, as indústrias de petróleo e gás da América do Norte estão na vanguarda em comparação a outras regiões do planeta. Em 2017 e 2018, foi especialmente nos Estados Unidos e no México onde ocorreram os principais investimentos em Internet das Coisas.

O mercado europeu, por sua vez, que já aplica essas tecnologias de forma bastante sólida há anos, espera contar com ainda mais investimentos em IoT, sobretudo nos países da Europa Central. A região é marcada pelo apoio positivo dos governos a esse tipo de inovação que, em parceria com a iniciativa privada, busca atender uma nova dinâmica de mercado imposta nos últimos anos.

Mas é na Ásia, sobretudo na linha do Pacífico, que se espera o crescimento mais acelerado da Internet das Coisas, nos próximos anos. O mercado asiático para a indústria de petróleo e gás está bastante aquecido, especialmente pelo desenvolvimento de economias importantes da região, como Cingapura, Índia e Malásia.

Esses locais, sem deixar de lado a grande China, são vistos como pólos estratégicos para investimentos em IoT, sobretudo devido ao amadurecimento de um gigantesco mercado consumidor que elevará o consumo de energia a padrões jamais vistos.

A V2COM já está conectada à toda cadeia produtiva:
upstream, midstream, downstream.

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

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.

 

Axon, Vision, Wits...
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América do Sul é destaque entre mercados emergentes para projetos de Smart Grid

América do Sul é destaque entre mercados emergentes para projetos de Smart Grid

A América do Sul é região de destaque, entre os mercados emergentes, no desenvolvimento de projetos de Smart Grid para os próximos anos.

As distribuidoras e concessionárias sul-americanas já têm obtido grandes resultados com medição inteligente e, agora, partem para uma nova fase de implementações ainda maiores. Enel, Codensa, Neoenergia, são apenas algumas das empresas do setor que têm investido pesadamente nessas novas tecnologias.

Em oito dos doze países sul-americanos, os projetos de Smart Grid já são realidade e cinco deles possuem metas regulatórias para medição inteligente no futuro. O Brasil continua sendo o líder da região, com implementações contínuas e um mercado de IoT bastante aquecido e estruturado.

Chile, Colômbia e Uruguai também caminham a passos largos nessa jornada, já tendo lançado planos de implementação em escala e metas regulatórias desde o final de 2017. Os países ainda estruturaram importantes planos para o desenvolvimento e a incorporação das tecnologias de Smart Grids, com vultosos investimentos já mapeados.

Segundo Ben Gardner, presidente do Northeast Group – empresa norte-americana de inteligência de mercado voltada à infraestrutura –, entre os principais motivadores que alavancam o potencial de novos projetos, destaca-se o grande esforço em diminuir as perdas não técnicas. A taxa de perda regional de transmissão e distribuição (T&D) atinge quase 15% e está entre as mais altas do mundo.

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Grandes economias em curto e médio prazo são verificadas pelas empresas que já adotam as tecnologias de medição inteligente, o que acaba por estimular outras do setor a seguirem o mesmo caminho. Com isso, otimizam-se importantes somas em recursos (financeiros e ambientais), que podem inclusive reverberar aos consumidores finais na forma de tarifas mais baixas.

Projeções recentes indicam que o mercado total de infraestrutura e projetos de Smart Grid na América do Sul alcançará o valor acumulado de US$ 20,1 bilhões, até 2027. Desse total, mais de US$ 10,2 bilhões serão obtidos apenas com os projetos de medição inteligente.