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12/09/2016 Jean Winter

Você talvez ainda não tenha ouvido falar do termo sistemas ciber-físicos, mas provavelmente ouvirá em breve dentro dos próximos anos.

E já existem algumas chances, caso você esteja lendo esta matéria, de você estar trabalhando ou buscando alguma solução que contemple algumas das características dos sistemas ciber-físicos. Então, vamos entender melhor o que o termo significa:

Sistemas ciber-físicos são sistemas computacionais e colaborativos os quais as operações são monitoradas, coordenadas, controladas e integradas por núcleos de comunicação e computação. Assim como a internet transformou a maneira como os seres humanos interagem entre si, os sistemas ciber-físicos vão transformar como nós interagimos com o mundo físico à nossa volta. Muitos grandes desafios aguardam em domínios economicamente vitais, tais como, transporte, saúde, manufatura, agricultura, pecuária, energia, defesa, construções e outros.

Ciber-físico

A falta de informações completas entre o mundo cibernético, onde a informação é trocada e transformada, e o mundo físico no qual vivemos, onde os processos acontecem, deverá ser superada pelos sistemas ciber-físicos, que por sua vez permitirão uma visão ampla e moderna para os novos serviços da sociedade, devendo transcender escalas do espaço e tempo nunca possíveis anteriormente.

O uso de sensores ciber-físicos nas diferentes aplicações, tal como a agricultura, é uma prática emergente para solução de falhas dos processos ou perdas que hoje ainda são desconhecidas ou não consideradas relevantes. O uso deste tipo de dispositivo resulta no aumento da produtividade, pois prove maior autonomia, confiabilidade e integração com a aquisição e tratamento de informações sensoriais dos processos. Isto é possível, pois sensores deste tipo podem conter o conhecimento especialista do meio físico que é monitorado. Em ciber-física, dispositivos eletrônicos com elementos de computação inteligente e comunicação estão integrados a componentes físicos da natureza. A arquitetura de uma plataforma sensorial é comumente organizada pela integração de dispositivos com recursos de computação embarcada, sensores e comunicação. Este tipo de sensor é capaz de processar um agente inteligente de software, cuja base de dados contém o conhecimento da natureza da variável especificada, em monitoramento e/ou controlada. Partindo deste princípio, tem-se um sistema capaz de fazer análises de padrões e comportamentos, assim como o controle inteligente do processo. O projeto de tais sistemas, portanto, requer a compreensão da dinâmica conjunta de determinados elementos. Entre estes elementos estão os do tipo: computacionais, agentes inteligentes, redes de comunicação e processos físicos. Em uma breve abordagem um sistema ciber-físico é definido como: A Ponte entre os Mundos Real e Virtual.

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A distribuição futura de sensores, atuadores e dispositivos móveis com tráfego de dados tanto determinístico como estocásticos requerem um novo paradigma de gerenciamento de recursos de comunicação em tempo real que vão além dos métodos tradicionais. Para poder atender os sistemas ciber-físicos é crucial uma infraestrutura de sensoriamento com capacidade dinâmica de topologia, auto-ajustável, permitindo um sistema com eficiência de desempenho. A aquisição de dados precisos e confiáveis de processos, máquinas e seus componentes é o primeiro passo no desenvolvimento de um aplicativo ciber-físico. Os dados podem ser diretamente medidos por sensores, cobrindo a área necessária para obter os principais dados do ambiente. Dois fatores importantes a este nível devem ser levados em conta. Em primeiro lugar, existem vários tipos de dados, sendo necessário o tratamento e processamento adequado para cada situação. A seleção de sensores apropriados (tipo e especificação) é a segunda consideração importante para o primeiro nível. O nível cibernético atua como hub central de informações nesta arquitetura. As informações estão sendo empurrados para ele de cada sensor conectado à rede. A disponibilidade de informação massiva reunida, permite análises específicas para extração de novas informações adicionais que proporcionam uma melhor visão sobre o status do processo, individualmente ou associado a outros processos. Estas análises fornecem processos com capacidade de auto-comparação, onde o desempenho de uma única área pode ser comparada e classificada entre as áreas conectadas.

Por outro lado, as semelhanças entre o desempenho dos processos e as atividades anteriores (informação histórica) pode ser medida para prever o comportamento futuro de um determinado processo.

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A gestão de processos no nível ciber-físico permite uma abordagem muito mais ampla e com potencial de eficiência maior do que através de métodos tradicionais. Para os próximos anos espera-se que os sistemas ciber-físicos desempenhem um papel importante na concepção e desenvolvimento de sistemas de engenharia com novas capacidades que excedem em muito os níveis atuais de autonomia, funcionalidade, usabilidade, confiabilidade e segurança cibernética. Através da chegada das redes de computação convergentes, o sensoriamento inteligente e a possibilidade de controle do mundo físico, possibilitam o desenvolvimento dos sistemas ciber-físicos que vão transformar o nosso mundo novamente.