Microfone utilizado na experiência ao lado de uma das máquinas do Gtel (Foto: Ribamar Neto/UFC)
Na experiência, pesquisadores utilizam comandos de voz que mudam a iluminação de um ambiente. Esses comandos são processados em servidores de três cidades distantes entre si. (Foto: Ribamar Neto/UFC)
Tecnologia

Uma nova fronteira na Internet das Coisas

Grupo participa de equipe internacional e desenvolve tecnologias em Internet 5G, conexões e cidades inteligentes

Dentro de algum tempo, por meio de simples comandos de voz ou gestos no ar, poderemos ligar e desligar as luzes de nossas residências, controlar a temperatura e umidade dos ambientes e conectar em rede vários eletrodomésticos a dispositivos como celulares e tablets. Esses são alguns dos caminhos que têm orientado recentes estudos do Grupo de Pesquisa em Telecomunicações sem Fio (Gtel), vinculado ao Departamento de Engenharia de Teleinformática da Universidade Federal do Ceará.

Desde o ano passado, o Gtel participa de um convênio internacional de pesquisas envolvendo universidades públicas brasileiras, empresas e centros de pesquisa da União Europeia. Neste estágio do projeto, a UFC está engajada em três estudos como responsável pela elaboração e implementação de algoritmos específicos, de acordo com os temas pesquisados.

A pesquisa mais avançada consiste em processar informação de comandos de voz em servidores localizados em Fortaleza, na UFC; em Belo Horizonte, na Universidade Federal de Minas Gerais; e em Bristol (Inglaterra), na Bristol University. O experimento principal é baseado no conceito de smart lights, ou luzes inteligentes, em que uma ferramenta instalada em computadores tem sensibilidade para a voz humana e gestos manuais.

A máquina é programada para interpretar os comandos de voz e de movimentos preestabelecidos e, dessa forma, acender ou apagar luzes e regular sua intensidade, contraste e até mudar de cor. Uma experiência desse tipo já havia sido realizada na Universidade Federal de Minas Gerais e, agora, vem sendo testada e replicada na UFC, acompanhada por vídeo pelos pesquisadores europeus.

Pesquisador com microfone na mão em frente a computador (Foto: Ribamar Neto/UFC)

Pesquisador da UFC monitora o tempo de resposta do processamento dos comandos dados para mudança de cor na luz ambiente (Foto: Ribamar Neto/UFC)

Tão importante quanto acender ou apagar a luz é avaliar o fator distância. Por esse motivo, os cientistas alinham os sistemas localizados nas instituições participantes, tanto na América do Sul como na Europa, para medir com precisão o tempo de resposta dos sinais, analisados em três níveis de processamento a partir da distância: local; intermediária ou nevoeiro (fog); e remoto ou na nuvem (cloud).

O algoritmo desenvolvido na UFC reconhece a demanda de processamento de dados exigido pelo experimento e avalia a disponibilidade de cada um desses servidores de Fortaleza, BH e Bristol em realizar as tarefas. A partir disso, divide tarefas de acordo com a capacidade de cada máquina naquele momento de modo a otimizar a realização da tarefa.

Do experimento pode resultar a criação de um produto para ser utilizado por indivíduos com mobilidade reduzida, como idosos e pessoas com deficiência, e aplicado em escala maior, como em condomínios e conjuntos habitacionais. Ou ainda um sistema robusto o suficiente capaz de  receber milhões de dados simultaneamente para otimizar sistemas urbanos, dentro do conceito de cidade inteligente.

O pesquisador Carlos Filipe Moreira e Silva, que integra o projeto com dois professores orientadores e outros três pesquisadores do Gtel, explica que a proposta é formar um laboratório aberto brasileiro e europeu de telecomunicações, de modo que as instituições parceiras possam estar conectadas e prover recursos computacionais para a realização de experiências científicas colaborativas dos dois lados do Atlântico. “Um usuário que esteja em qualquer parte do globo terrestre pode acessar o sistema via Internet, e conseguir reservar recursos em locais de experimentação. Esse usuário pode mudar alguns parâmetros desse experimento e coletar resultados a distância”, explica.

OUTRAS EXPERIÊNCIAS

Além das experiências com comandos de voz e sensores de movimento, os pesquisadores da UFC também estão preocupados com a crescente demanda por conteúdos audiovisuais presentes na rede. Isso tem gerado intenso fluxo de dados, que pode levar à lentidão no acesso a redes wi-fi e aos indesejados travamentos bem no meio da trama daquele filme ou seriado favorito. Para resolver essa questão, pesquisadores têm utilizado técnicas de codificação de dados em pacotes para otimizar a memória cache e, assim, melhorar a distribuição de conteúdos. Dessa forma, vídeos em HD carregarão em menos tempo e serão visualizados de forma mais estável e contínua em sites de streaming ou de serviço comercial de vídeos, como Youtube, Vimeo e Netflix. Ao reduzir-se o congestionamento no tráfego de dados, uma maior qualidade de experiência será ofertada.

Equipe do Gtel que participa do projeto (Foto: Ribamar Neto/UFC)

Parte da equipe que participa das experiências do projeto internacional Futebol. De camisa lilás, o coordenador do Gtel, Prof. Rodrigo Porto Cavalcanti (Foto: Ribamar Neto/UFC)

Outro experimento tem como enfoque  a possibilidade de ampliar as redes de Internet 4G. Ele consiste em testar conexão da Internet em algumas faixas de frequência que têm sido utilizadas por serviços como sistemas de radar. O desafio dos pesquisadores é fazer com que esses sinais possam ser usados nessas frequências sem prejudicar as atividades que já as ocupam, como ocorre em diversos outros países.

Com os testes e resultados satisfatórios, os pesquisadores pretendem mostrar à Agência Nacional de Telecomunicações (Anatel) a possibilidade e segurança desse uso, promovendo maior flexibilidade no gerenciamento do espectro. Uma vez comprovado isso, seria possível ampliar a largura de banda, reduzindo o congestionamento da Internet 4G, e baratear o serviço.

Para o pesquisador Carlos Filipe Moreira, o trabalho aponta um horizonte de oportunidades na área da Internet 5G, de alta velocidade, com retornos de possíveis patentes e de inovação tecnológica, ao propor mudanças de paradigma quando se unem as tecnologias de fibra ótica e sem fio na infraestrutura primordial da rede. “Embora exista pesquisa sobre as redes wireless, não se deu um enfoque adequado à convergência ótica e sem fio, e aqui tentamos trabalhar com as duas ao mesmo tempo e buscar o melhor dos dois mundos”, sintetiza.

O PROJETO

Esse conjunto de pesquisas está sendo desenvolvido dentro do convênio chamado Futebol, sigla em inglês para Federated Union of Telecommunications Research Facilities for an EU-Brazil Open Laboratory, ou União Federativa de Infraestruturas em Telecomunicações para um Laboratório Aberto Europa-Brasil. Até 2019, o projeto pretende investigar novos processos e desenvolver tecnologia para áreas como comunicação móvel, em particular, a Internet 5G, convergência entre conexões wireless e fibras óticas, cidades inteligentes e Internet das Coisas.

Além da UFC, integram a lista de parceiras do projeto instituições como a Universidade de Bristol, no Reino Unido; o Trinity College de Dublin, Irlanda; o Instituto de Telecomunicações de Portugal; o centro de pesquisa VTT, da Finlândia; e a filial da norte-americana Intel, na Alemanha, assim como importantes instituições brasileiras de ensino superior, como a Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS), a Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG), a Universidade Federal do Espírito Santo (UFES) e a Universidade Estadual de Campinas (Unicamp).

Os investimentos dessas pesquisas vêm de fundos do programa Horizon 2020, da Comissão de Pesquisa e Inovação da União Europeia, com contrapartidas do governo brasileiro via recursos da Rede Nacional de Ensino e Pesquisa (RNP), órgão do Ministério da Ciência, Tecnologia, Inovações e Comunicações (MCTIC).