computação ubiqua e computação pervasiva
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Computação Ubiqua e Computação Pervasiva
Jefferson Sampaio Cunha Filho
Curso de Sistemas de Informação
Faculdade de Ciências e Tecnologia Mather Christi - Caixa Postal – Mossoró – RN - Brasil
Abstract. This article presents a concept in which many researchers and scientists in the field of computing believe is a new era of computing in which we are witnessing the beginning, the age of UbiComp or "Ubiquitous Computing", composed by the "Mobile Computing" and "Computer pervasive”. This document shows some concepts of the technologies involved and how these have been combined to give rise to Ubiquitous Computing.
Resumo. Este artigo apresenta um conceito no qual muitos pesquisadores e cientistas da área da computação acreditam ser uma nova era da computação no qual estamos presenciando o seu início, a era da UbiComp ou “Computação Ubíqua”, composta pela “Computação Móvel” e pela “Computação Pervasiva”. Este documento mostra alguns conceitos sobre as tecnologias envolvidas e como estas vêm sendo combinadas para dar origem a Computação Ubíqua.
1. Uma breve história
As cinco últimas décadas da computação podem ser compreendidas em duas grandes eras: a dos mainframes, com muitas pessoas compartilhando um computador, e a dos computadores pessoais com um computador para cada usuário. Desde 1984 o número de pessoas usando PCs é maior que o número de pessoas compartilhando computadores. A próxima era seria a da Computação Ubíqua, com muitos computadores de tamanho reduzido, embutidos em paredes, móveis, roupas, carros etc.
O termo “Computação Ubíqua” foi definido pela primeira vez pelo cientista chefe do Centro de Pesquisa Xerox PARC, Mark Weiser, através de seu artigo "O Computador do Século 21" (The Computer for the 21st Century). Weiser publicou este artigo no final dos anos 80, e já nesta época previa um aumento nas funcionalidades e na disponibilidade de serviços de computação para os usuários finais, entretanto a visibilidade destes serviços seria a menor possível. Para ele, a computação não seria exclusividade de um computador, uma simples caixa mesmo que de dimensões reduzidas, e sim, diversos dispositivos conectados entre si. A figura 1 ilustra as tendências computacionais ao longo das últimas décadas.
Figura 1. Tendências da Computação
Fonte: http://www.ubiq.com/hypertext/weiser/NomadicInteractive/sld003.htm (acesso em, 25/04/2010).
2. Conceitos
u.bí.quo Adjetivo. Que está ao mesmo tempo em toda parte.§ u.bi.qui.da.de (qüi) sf..
Ferreira, Aurélio B. de Holanda. Mini Aurélio – 7° Ed. – Curiiba: Positivo, 2008.
Através da evolução dos Sistemas de Informação Distribuídos, precedido com o desenvolvimento da Internet, e a ampliação das opções de conexões, é possível constatar que a Computação Ubíqua já é realidade como previu o Sr. Weiser, subsidiado pelos benefícios que a Computação Móvel trouxe aos usuários. Celulares com acesso à Web, Laptops, Redes WIFI, Lousas Digitais, I-Pods e o maior expoente de todos, o I-Phone, permitem ao mais leigo, sem perceber, a utilização a qualquer momento e em qualquer lugar de um sistema de computação, através de um software e (ou) uma interface.
Figura 2. I-Phone 3G
Fonte: http://tecnoinformation.wordpress.com/2009/07/28/ (acesso em, 25/04/2010).
Muito embora não seja tão notória a “UbiComp” é assim como também é conhecida a Computação Ubíqua, é parte intrínseca do cotidiano de muitas pessoas nos dias de hoje. Mesmo algumas vezes sem se dar conta, estamos interagindo constantemente com essa tecnologia que vem cada vez mais ganho espaço em nossas vidas. Sempre que utilizamos um forno micro-ondas para aquecer um alimento, um celular para efetuar uma movimentação bancária por meio de uma conexão com a internet, quando entramos numa sala e a luz se acende mediante um sensor de presença, essa onipresença digital que hoje nos cerca na maioria das vezes de modo imperceptível, foi tema de grande especulação pelo Sr. Weiser e os seus aliados no Centro de Pesquisa Xerox PARC na década de 80. Eles acreditavam que computadores para uso pessoal são projetados para fixar a atenção, mas quando estão em todo lugar e queremos usá-los enquanto fazemos outras coisas, devemos reformular os objetivos desta tecnologia, ou ela pode tornar-se irritante. Foi a partir dessa concepção que sucedeu o conceito de “calm technology”.
Uma “calm technology” deve ser capaz de aproveitar o centro e a periferia de nossa atenção. Por exemplo, ao dirigir, nossa atenção está concentrada na estrada, no rádio, na conversa com o passageiro, mas não necessariamente no barulho do motor. No entanto, um barulho anormal produzido pelo motor é imediatamente percebido, mostrando que nós estávamos sintonizados com o barulho ao nosso redor (nossa periferia) e que somos capazes de mudar nosso foco de atenção para um objeto periférico rapidamente, tornando-o um objeto central.
Essa possibilidade de movimentação entre periferia e centro permite que, ao enriquecer nossa periferia, sejamos capazes de controlar muito mais coisas do que as colocando todas no centro. Ou seja, a periferia é capaz de nos informar sem nos sobrecarregar.
Hoje podemos atestar a veracidade da linha de raciocínio apresentada pelo Sr. Weiser e seus pesquisadores nas implementações de Computação Ubíqua existentes. No entanto para se entender e posicionar a UbiComp é necessário ter em mente alguns conceitos. Em suma a UbiComp está posicionada entre a Computação Móvel e a Computação Pervasiva.
Figura 3. Composição da Computação Ubíqua
3. Computação Móvel
É a capacidade de um dispositivo computacional e os serviços associados ao mesmo serem móveis, permitindo este ser carregado ou transportado mantendo-se conectado a rede ou a Internet. Verifica-se este conceito hoje nos computadores móveis, computadores wearable e conexões wireless.
Computadores móveis:
Fazer os computadores e interfaces pequenos; prover e gerenciar energia elétrica; criar interfaces que se adaptem ao tamanho do dispositivo e continuem sendo amigáveis; inventar novos dispositivos de interface para computadores móveis.
Computadores Wearable:
Um caso especial de computadores móveis, projetados para o uso sem necessidade das mãos, podendo usar sensores (câmeras e microfones), e formas convenientes de teclados (ex: GPS de pulso).
Conexão Wireless:
Prover conexão wireless contínua à rede (através de Bluetooth, IEEE 802.11, telefonia celular, ou outras formas); manter o serviço funcionando com os dispositivos em movimento.
4. Computação Pervasiva
Este conceito define que os meios de computação estarão distribuídos no ambiente de trabalho dos usuários de forma perceptível ou imperceptível.
Este conceito sugere que o computador estaria distribuído no ambiente, e não seria apenas uma máquina em cima da mesa. Dotados de sensores, o computador seria capaz de detectar e extrair dados e variações do ambiente, gerando automaticamente modelos computacionais, controlando, configurando e ajustando aplicações conforme as necessidades dos usuários e dos demais dispositivos. Conforme esta interação, cada integrante do conjunto seria capaz de detectar a mútua presença, tanto dos usuários como dos demais dispositivos, e interagir automaticamente entre eles construindo um contexto inteligente para sua melhor utilização.
5. Computação Ubíqua
A Computação Ubíqua beneficia-se dos avanços tecnológicos de ambos os ramos de pesquisa. Portanto, a UbiComp é a integração entre a mobilidade com sistemas pervasivos ( presença distribuída), em grande parte imperceptível, inteligente e altamente integrada dos computadores e suas aplicações para o benefício dos usuários. A UbiComp é composta por características como, computação desagregada, computação sensível a posição, realidade aumentada e interfaces sensíveis a objetos.
Computação Desagregada
Neste ambiente, os dispositivos de interface serão capazes de se reconfigurarem dinamicamente, permitindo, por exemplo, fazer a apresentação mover-se de tela acompanhando o interlocutor.
Computação Sensível a Posição
Fazer a interação com os computadores mudar, enquanto as pessoas se movem. Por exemplo, criar um guia automático de excursão em um museu, ou automaticamente mover seu desktop para o display mais próximo, enquanto você anda pela sala. Isto requer algum tipo de sensor de posição do usuário, tal como um sistema de crachá eletrônico ou de localização visual por câmeras.
Realidade Aumentada
Quando os computadores wearables são combinados com a informação dos sensores de posição, a informação relevante ao usuário pode ser sobreposta a sua visão do mundo, vista através de um head-mounted display. Isto é chamada “realidade aumentada”, ao contrário da “realidade virtual”, onde somente a informação gerada por computador está sendo vista num ambiente virtual.
Interfaces Sensíveis a Objetos
Um bom exemplo é a tecnologia que vem sendo utilizadas em alguns supermercados da Europa e EUA e em algumas linhas de produção através de sistemas RFID (Radio-Frequency IDentification). Esta tecnologia permite que um objeto dotado de um pequeno sensor ou mesmo com seu formato cadastrado previamente seja passível de reconhecimento pelo computador, levando ao usuário possuidor de um Computador Portátil acesso a informações relacionadas. Como exemplo, ao aproximar o computador portátil de um objeto, o usuário poderá ser levado ao site do fabricante, obter informações sobre validade, ano de fabricação, preços, etc. Este conceito também é conhecido como associar um objeto real a um significado gerando informações.
6. Ambientes Inteligentes
Outra forma de fazer com que o usuário evite ir até o computador, é fazer os dispositivos operarem a distância, de forma que o usuário não precise estar fisicamente próximo a eles. Assim são criados "ambientes inteligentes" através da combinação de vários elementos:
Interfaces Hands-Free
Tecnologias tais como reconhecimento de voz, liveboards, pads e tabs, quando instaladas em uma sala e utilizadas em conjunto permitirão que uma pessoa se mova pelo ambiente enquanto permanece em contínua interação com o computador.
Consciência de Contexto
Indo além da interação física do usuário, sensores espalhados pelo meio de uma sala poderão detectar o que acontece ao redor, o que as demais pessoas em uma reunião estão fazendo ou dizendo e até mesmo outros dados como luminosidade, temperatura, expressões faciais, direção do olhar entre outros.
Ambiente Inteligente
É o conjunto de tecnologias que, trabalhando de maneira integrada, permite o entendimento automático de certas situações, ativando instruções ou respondendo comandos pré-programados, mesmo sem instruções explícitas do usuário. Podemos exemplificar um Ambiente Inteligente quando computadores podem identificar a presença humana, desligando luzes e dispositivos na ausência dos mesmos, ou ativando o aquecedor ou ar-condicionado na temperatura ideal para cada usuário.
7. Problemas em longo prazo
Alguns aspectos com relação à computação ubíqua devem ser tratados com cuidado:
Privacidade
A proliferação de sensores e modelos de contexto irá armazenar grandes quantidades de informação a respeito das atividades dos usuários. Quanto mais quisermos que o sistema nos auxilie automaticamente, mais informações teremos que lhe fornecer. Mas essas informações podem conter dados que não queremos compartilhar. Como permitiremos que alguns programas usem esta informação enquanto outros não?
Complexidade
Quanto mais coisas acontecem automaticamente, mais confuso o sistema pode tornar-se para o usuário. Como aproveitarmos as capacidades do sistema sem sobrecarregar seus usuários?
Expansibilidade
Sistemas de computação ubíqua serão feitos de muitas partes de hardware e de software, de muitas procedências. Como permitir que todas essas peças trabalhem juntas em todos os níveis?
Segurança
Se tudo está conectado, como prevenir e limitar ataques de programas ou hardware não autorizados?
8. Aplicações na UbiComp
Microsoft Surface
É a mais nova plataforma da Microsoft que, de acordo com Bill Gates, tem uma intenção "futurista", pois teclado e mouse são ausentes. O Surface foi feito para haver uma interação mais natural com o uso das mãos, voz ou caneta.
O Surface contém uma tela de 30 polegadas, 5 câmeras infravermelho que detectam os movimentos próximos à tela que são projetados pelo sistema, e roda pelo menos inicialmente, somente aplicativos específicos. O principal meio de interação é o
uso das mãos. Considerando que o formato da máquina é o de uma mesa de um pouco menos de 1 metro de altura que acaba tornando-se confortável, tanto para a interação, quanto para a visualização da tela. Funciona com Windows Vista e existe a possibilidade de usar alguns equipamentos (câmeras digitais, celulares, pda) com cabo ou não (wireless). No caso da interação de outros aparelhos por meio do Wireless, o Microsoft Surface já vem preparado para reconhecer vários aparelhos com essa tecnologia. Basta colocar o aparelho sobre a tela que o sistema reconhecerá e irá mostrar as opções de interação com o periférico. Nesta primeira versão há poucos aplicativos, mas muito interessantes, como a edição de fotos totalmente manual. Podendo ampliar, diminuir, desenhar e outras opções mais.
Figura 4. Microsoft Sufarce
Fonte: http://technet.microsoft.com/en-us/library/ee692114.aspx (acesso em, 27/0 (acesso em, 27/04/2010).
ASIMO
Também conhecidos como humanoide, o ASIMO é um robô de 1,20 metros de altura e 52 quilogramas. Produzido pela Honda, o ASIMO em Inglês significa “Advanced Step in Innovative Mobility”, ou seja, “Desenvolvimento Avançado em Inovações para Mobilidade”. Ele pode andar em superfícies irregulares, virar-se, pegar coisas e reconhecer pessoas através de suas câmeras que funcionam como olhos. O ASIMO foi atualizado pelos engenheiros da Honda, que levaram 17 anos trabalhando em seu desenvolvimento, nos quais os ajustaram de tal forma que agora o ASIMO pode correr com movimentos mais fluidos, atingindo uma velocidade máxima de até 6,5 quilômetros por hora. A nova versão apresentada pela Honda em 11 de Dezembro de 2007 apresenta um sistema de comunicação que lhe confere a capacidade de trabalhar em equipe, partilhando informações e coordenando tarefas. Através do sistema de ligação desenvolvido, os robôs partilham informações tais como a sua localização ou a tarefa que desempenham.
Figura 5. Asimo
Fonte: http://world.honda.com/ASIMO/history/asimo.html (acesso em, 27/04/2010).
iPad
É um dispositivo em formato tablet produzido pela Apple Inc. O aparelho foi anunciado em 27 de janeiro de 2010, em uma conferência para imprensa no Yerba Buena Center for the Arts em São Francisco. O iPad foi apresentado como um dispositivo situado a meio caminho entre um notebook e um smartphone. O dispositivo utiliza o mesmo sistema operacional do iPhone e é voltado para o público leigo, devido ao tipo de interface oferecido.
As especificações técnicas incluem redes sem fio Wi-Fi 802.11n e Bluetooth 2.1, tela touch de 9,7 polegadas, acelerômetro e bússola. O chip foi identificado pela Apple como A4, de 1 GHz. Seu peso é de 680 gramas e sua espessura é de 0,5 polegadas (1, 27 cm). Bateria para 10 horas de vídeo e 1 mês de standby. Possui diferentes versões com espaços de 16, 32 e 64 GB.
Figura 6. iPad
Fonte: http://www.apple.com/ipad/gallery/#hardware06 (acesso em, 27/04/2010).
7. Referências
Weise. M. (1996) “Ubiquitous Computing”.
http://sandbox.xerox.com/ubicomp/
Annibal. L. (2002) “Computação Ubíqua”.
http://www.gta.ufrj.br/grad/02_2/leandro/
Obringer. L. “Como funciona o ASIMO”.
http://informatica.hsw.uol.com.br/asimo.htm
Briggs. J. “Como funciona o iPad”.
http://eletronicos.hsw.uol.com.br/ipad5.htm
Microsoft. (2009) “Microsoft Future Vision Healthcare”.
http://www.microsoft.com/showcase/en/us/details/b112da1c-c918-41ee-bb45-d6a553496168
Apple (2010) “iPad”.
http://www.apple.com/ipad/gallery/#hardware06
Microsoft (2010) “Physical Features of a Microsoft Surface Unit”.
http://technet.microsoft.com/en-us/library/ee692114.aspx