Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica) - Centro Universitário FEI, São Bernardo do Campo, 2016

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Instituto de Ciências Exatas, Departamento de Ciência da Computação, 2016. / Submitted by Fernanda Percia França (fernandafranca@bce.unb.br) on 2017-03-03T18:16:47Z No. of bitstreams: 1 2016_GabrielSiqueiraRodrigues.pdf: 1418859 bytes, checksum: 2ee51220d6f243fc8432fb73a19952c2 (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana(raquelviana@bce.unb.br) on 2017-04-04T21:54:40Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2016_GabrielSiqueiraRodrigues.pdf: 1418859 bytes, checksum: 2ee51220d6f243fc8432fb73a19952c2 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-04-04T21:54:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2016_GabrielSiqueiraRodrigues.pdf: 1418859 bytes, checksum: 2ee51220d6f243fc8432fb73a19952c2 (MD5) / Vemos um crescente interesse em aplicações que devem contar com ambientes de computação heterogêneos, como a Internet das Coisas (IoT). Esses aplicativos são destinados a executar em uma ampla gama de dispositivos com diferentes recursos computacionais disponíveis. Para lidar com algum tipo de heterogeneidade, como dois tipos possíveis de processadores gráficos em um computador pessoal, podemos usar abordagens simples como um script que escolhe a biblioteca de software certa a ser copiada para uma pasta. Essas abordagens simples são centralizadas e criadas em tempo de design. Eles requerem um especialista ou equipe para controlar todo o espaço de variabilidade. Dessa forma, essas abordagens não são escaláveis para ambientes altamente heterogêneos. Em ambientes altamente heterogêneos, é difícil prever o ambiente computacional em tempo de projeto, implicando provavelmente indecidibilidade na configuração correta para cada ambiente. Em nosso trabalho, propomos GoalD: um método que permite a implantação autônoma de sistemas, refletindo sobre os objetivos do sistema e seu ambiente computacional. Por implantação autônoma, queremos dizer que o sistema é capaz de encontrar o conjunto correto de componentes para o ambiente computacional alvo, sem intervenção humana. Nós avaliamos nossa abordagem em um estudo de caso: conselheiro de estação de abastecimento, onde uma aplicação aconselha um motorista onde reabastecer / recarregar seu veículo. Nós projetamos a aplicação com variabilidade em nível de requisitos, arquitetura e implantação, o que pode permitir que a aplicação projetada seja executada em diferentes dispositivos. Para cenários com diferentes ambientes, foi possível planejar a implantação de forma autônoma. Além disso, a escalabilidade do algoritmo que planeja a implantação foi avaliada em um ambiente simulado. Os resultados mostram que usando a abordagem é possível planejar de forma autônoma a implantação de um sistema com milhares de componentes em poucos segundos. / We see a growing interest in computing applications that should rely on heterogeneous computing environments, like Internet of Things (IoT). Such applications are intended to execute in a broad range of devices with different available computing resources. In order to handle some kind of heterogeneity, such as two possible types of graphical processors in a desktop computer, we can use simple approaches as a script at deployment-time that chooses the right software library to be copied to a folder. These simple approaches are centralized and created at design-time. They require one specialist or team to control the entire space of variability. However, such approaches are not scalable to highly heterogeneous environments. In highly dynamic and heterogeneous environment it is hard to predict the computing environment at design-time, implying likely undecidability on the correct configuration for each environment at design-time. In our work, we propose GoalD: a method that allows autonomous deployment of systems by reflecting about the goals of the system and its computing environment. By autonomous deployment, we mean that the system can find the correct set of components, for the target computing environment, without human intervention. We evaluate our approach on the filling station advisor case study where an application advises a driver where to refuel/recharge its vehicle. We design the application with variability at requirements, architecture, and deployment, which can allow the designed application be executed in different devices. For scenarios with different environments, it was possible to plan the deployment autonomously. Additionally, the scalability of the algorithm that plan the deployment was evaluated in a simulated environment. Results show that using the approach it is possible to autonomously plan the deployment of a system with thousands of components in few seconds.

Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Ciência da Informação Programa de Pós-Graduação em Ciência da Informação, 2015. / Submitted by Albânia Cézar de Melo (albania@bce.unb.br) on 2016-03-02T15:44:15Z No. of bitstreams: 1 2015_FlaviaLacerda.pdf: 5769221 bytes, checksum: 5e62a93f8e6a6928e54d2d7d4a3531bf (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana(raquelviana@bce.unb.br) on 2016-03-02T20:24:59Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2015_FlaviaLacerda.pdf: 5769221 bytes, checksum: 5e62a93f8e6a6928e54d2d7d4a3531bf (MD5) / Made available in DSpace on 2016-03-02T20:24:59Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2015_FlaviaLacerda.pdf: 5769221 bytes, checksum: 5e62a93f8e6a6928e54d2d7d4a3531bf (MD5) / Analisa-se o cenário da Internet das Coisas (IoT) e seus impactos para a sociedade. Apresenta-se referencial teórico baseado na Arquitetura da Informação e áreas transdisciplinares correlatas – tais como Arquitetura, Ciências Cognitivas, Ciência da Computação, Ciência de Sistemas, Design e Filosofia – para fundamentar a compreensão do fenômeno da IoT e seus desdobramentos. Propõe um modelo de Arquitetura da Informação Pervasiva composto de premissas, princípios e heurísticas, classificados por aspectos humanos, arquitetônicos e sistêmicos, para orientar projetos de ecossistemas de informação na IoT, com vistas a desenvolvê-los de forma a considerar valores e questões humanas. / Analyzes Internet of Things (IoT) scenario and its impacts on society. Presents a theoretical framework based on Information Architecture and related transdisciplinary areas - such as Architecture, Cognitive Sciences, System Sciences, Computer Science, Design, and Philosophy - to promote understanding of IoT phenomena and its consequences. Proposes a Pervasive Information Architecture model composed of assumptions, principles and heuristics, classified by human, architectural and systemic aspects, to guide projects on information ecosystems at IoT, considering human concerns and values.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Economia, Administração e Contabilidade, Departamento de Economia, Programa de Pós-Graduação em Ciências Econômicas, 2018. / Submitted by Fabiana Santos (fabianacamargo@bce.unb.br) on 2018-11-07T18:09:40Z No. of bitstreams: 1 2018_InácioCalacheCozendey.pdf: 1157223 bytes, checksum: 632fa73d0dd5296c299e7a70976904bc (MD5) / Approved for entry into archive by Fabiana Santos (fabianacamargo@bce.unb.br) on 2018-11-12T17:30:11Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2018_InácioCalacheCozendey.pdf: 1157223 bytes, checksum: 632fa73d0dd5296c299e7a70976904bc (MD5) / Made available in DSpace on 2018-11-12T17:30:11Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2018_InácioCalacheCozendey.pdf: 1157223 bytes, checksum: 632fa73d0dd5296c299e7a70976904bc (MD5) Previous issue date: 2018-11-12 / A Internet das Coisas ou Internet of Things (IoT) ganhou grande relevância nos últimos anos por prometer avanços em produtividade e eficiência graças a novos avanços tecnológicos que permitiram incrementar objetos comuns com a computação. Contudo, barreiras ao desenvolvimento da IoT impedem que o mercado se desenvolva conforme o mesmo foi concebido. O seguinte trabalho analisa estruturas de mercado necessárias para que esse mercado se desenvolva apropriadamente, onde será visto que padrões comuns de comunicação e monopólio de plataforma são as melhores. / The Internet of Things (IoT) has gained great relevance in recent years for promising advances in productivity and efficiency thanks to new technological advances that allowed to increment common objects with computing. However, barriers to the development of IoT prevent the market from developing as it was conceived. The following work analyzes market structures necessary for this market to develop properly, where it will be seen that common communication standards and platform monopoly are the best options.

[pt] Os desafios acerca do desenvolvimento sustentável impulsionam medidas governamentais e incentivos a empresas que investem em soluções nessa direção. Alinhado a isso, no que se refere ao setor do transporte rodoviário de cargas, os avanços em tecnologia permitem a gestão de frotas eficiente e a maximização dos lucros de empreendedores do setor. A Internet das Coisas é um meio pelo qual é possível se definir indicadores que auxiliam a operação eficiente das empresas e que possibilitam a análise mais precisa de pegada ambiental em diferentes níveis: desde a escala micro, que compreende o veículo e a empresa, até a escala macro, que compreende o setor de transporte de cargas do país. Esse estudo busca levantar indicadores operacionais e ambientais possíveis de serem desenvolvidos a partir de um estudo de caso em que são fornecidos dados enviados de um veículo e seus componentes conectados à internet. / [en] The challenges upon sustainable development drive government actions and incentives to companies that invest in solutions in this direction. In line with this, with regard to the road freight transport sector, advances in technology allow the efficient fleet management and the maximization of entrepreneurs profit. The Internet of Things is a modern mean by which it is possible to define indicators that help the efficient operation of companies and that allow the more accurate analysis of the environmental footprint at different levels: from the micro scale, which comprises the vehicle and the company, to the macro scale, which comprises the country s freight sector. The environment conservation is one of the pillars of sustainability s concept. A development is considered sustainable when it takes into account social, ecological and economic factors (IUCN, 1980). The warranty of economic interest and reduction of environmental impacts caused by the freight transport sector is relevant to the evolution of the logistics in this direction. The concept of logistics is the activity that manages materials and products evolving, beyond other activities, purchasing, transport, distribution, movement, storage and packing. The part of logistics that consider the aspects and impacts caused by its activities is called Green Logistics or Ecologistics (Donato, 2008). The freight transport is one of the most fast-growing sectors in terms of energy consumption and emissions in Brazil (World Bank, 2011a). According to estimations this sector can be emitting 60 percent more CO2 in 2020 than it had in 2009, of which 36 percent from trucking, 13 percent from buses, 40 percent from passenger cars and 3 percent from motocycles (MMA, 2011). There s an interest towards the carbon emission s growing rates from freight transport. Reducing unnecessary travels without impacting the economic growth is one of the fundamental ways to reduce the intensity of emissions (World Bank, 2011b).

[pt] O crescimento da Internet das Coisas (IoT) nos trouxe a oportunidade de criar aplicações em diversas áreas com o uso de sensores e atuadores. Um dos problemas encontrados em sistemas de IoT é a dificuldade de adicionar relações semânticas aos dados brutos produzidos por estes sensores e conseguir inferir novos fatos a partir destas relações. Além disso, devido à natureza destes sistemas, os dados produzidos por eles, conhecidos como streams, precisam ser analisados em tempo real. Streams são uma sequência de elementos de dados com variação de tempo e que não devem ser tratados como dados a serem armazenados para sempre e consultados sob demanda. Os dados em streaming precisam ser consumidos rapidamente por meio de consultas contínuas que analisam e produzem novos dados relevantes. A capacidade de inferir novas relações semânticas sobre dados em streaming é chamada de inferência sobre streams. Nesta pesquisa, propomos um modo semântico e um mecanismo para processamento e inferência sobre streams em tempo real baseados em Processamento de Eventos Complexos (CEP), RDF (Resource Description Framework) e OWL (Web Ontology Language). Apresentamos um middleware que suporta uma inferência contínua sobre dados produzidores por sensores. As principais vantagens de nossa abodagem são: (a) considerar o tempo como uma relação-chave entre a informação; (b) processamento de fluxo por ser implementado usando o CEP; (c) é geral o suficiente para ser aplicado a qualquer sistema de gerenciamento de fluxo de dados (DSMS). Foi desenvolvido no Laboratório de Colaboração Avançada (LAC) utlizando e um estudo de caso no domínio da detecção de incêndio é conduzido e implementado, elucidando o uso de inferência em tempo real sobre streams. / [en] The growth of the Internet of Things (IoT) has brought the opportunity to create applications in several areas, with the use of sensors and actuators. One of the problems encountered in IoT systems is the difficulty of adding semantic relations to the raw data produced by the sensors and being able to infer new facts from these relations. Moreover, due to the fact that many IoT applications are online and need to react instantly on sensor data collected by them, they need to be analyzed in real-time. Streams are a sequence of time-varying data elements that should not be stored forever and queried on demand. Streaming data needs to be consumed quickly through ongoing queries that continue to analyze and produce new relevant data, i.e. stream of output/result events. The ability to infer new semantic relationships over streaming data is called Stream Reasoning. We propose a semantic model and a mechanism for real-time data stream processing and reasoning based on Complex Event Processing (CEP), RDF (resource description structure) and OWL (Web Ontology Language). This work presents a middleware service that supports continuous reasoning on data produced by sensors. The main advantages of our approach are: (a) to consider time as a key relationship between information; (b) flow processing can be implemented using CEP; (c) is general enough to be applied to any data flow management system (DSMS). It was developed in the Advanced Collaboration Laboratory (LAC) and a case study in the field of fire detection is conducted and implemented, elucidating the use of real-time inference on streams.

[pt] A ideia principal da Internet das Coisas (IoT) é conectar bilhões de coisas à Internet nos próximos anos, a exemplo de carros, roupas e comidas. Entretanto, muitos problemas precisam ser resolvidos antes que essa ideia possa ser concretizada. Alguns desses problemas estão relacionados à necessidade de construir sistemas para IoT que sejam auto-organizáveis e autoadaptativos. Este trabalho, portanto, apresenta a elaboração do Framework para Internet das Coisas (FIoT), que oferece suporte ao desenvolvimento de aplicações para IoT com essas características. Ele é baseado nos paradigmas de Sistemas Multiagente (SMA) e algumas técnicas abordadas em Aprendizado de Máquina, a exemplo de redes neurais e algoritmos evolutivos. Um agente pode ter algumas características, como autonomia e sociabilidade, que tornam SMAs compatíveis com sistemas que requerem auto-organização. Redes neurais e algoritmos de evolução vêm sendo comumente usados nos estudos de robótica, no intuito de prover autonomia e adaptação à agentes físicos (ex.: robôs, sensores). Para demonstrar o uso do FIoT, dois grupos de problemas em IoT serão instanciados: (i) Cidades Inteligentes e (ii) Quantificação de Coisas. / [en] The agreed fact about the Internet of Things (IoT) is that, within the coming years, billions of resources, such as cars, clothes and foods will be connected to the Internet. However, several challenging issues need to be addressed before the IoT vision becomes a reality. Some open problems are related to the need of building self-organizing and self-adaptive IoT systems. To create IoT applications with these features, this work presents a Framework for Internet of Things (FIoT). Our approach is based on concepts from Multi-Agent Systems (MAS) and Machine Learning Techniques, such as a neural network and evolutionary algorithms. An agent could have characteristics, such as autonomy and social ability, which makes MAS suitable for systems requiring self-organization (SO). Neural networks and algorithms of evolution have been commonly used in robotic studies to provide embodied agents (as robots and sensors) with autonomy and adaptive capabilities. To illustrate the use of FIoT, we derived two different instances from IoT applications: (i) Quantified Things and (ii) Smart Cities. We show how exible points of our framework are instantiated to generate an application.

[pt] A Internet das Coisas (IoT, do inglês Internet of Things) refere-se à infraestrutura tecnológica emergente formada por objetos cotidianos e ambientes dotados de computação e conectividade a fim de fornecer serviços digitalmente enriquecidos e comportamentos responsivos no mundo físico. Como com toda tecnologia, nas pontas da IoT há as pessoas que projetam e as que usam essa tecnologia de alguma forma. Projetar a interação para a IoT apresenta desafios novos e antigos. Nesta tese, eu abordo dois deles, a metacomunicação e a apropriação. O primeiro tem a ver com as pessoas que projetam a IoT; o último, com as que usam. Aplicando a Engenharia Semiótica como uma lente teórica ao estudo da IoT, realizei seis estudos usando diferentes métodos cujos resultados foram combinados em três contribuições. Primeiro, proponho um modelo semiótico de apropriação de tecnologia como uma ferramenta epistêmica para apoiar projetistas a refletirem sobre como os usuários adotam a tecnologia de IoT. Segundo, proponho uma caracterização semiótica para a tecnologia da IoT como metacomunicação, chamada de engenharia semiótica de tecnologias multiníveis e multilaterais, uma ferramenta inicial para a aplicação de princípios e métodos de Engenharia Semiótica à tecnologia da IoT. Terceiro, minha abordagem de pesquisa foi generalizada em um macro-método para pesquisa em tecnologias inovadoras como uma alternativa útil para pesquisas onde há falta de consenso e/ou diversidade metodológica e epistemológica, como em novas tecnologias. Essas contribuições estendem os conhecimentos da Engenharia Semiótica como teoria e fornecem recursos poderosos para projetistas e pesquisadores refletirem sobre a tecnologia de uma maneira centrada no ser-humano, eu argumento. / [en] The Internet of Things (IoT) refers to the emerging technological infrastructure formed by everyday objects and environments endowed with computing and networking power in order to provide digitally enhanced services and responsive behaviors in the physical world. As with every technology, at the end points of the IoT, there are people designing and using this technology somehow. Designing interaction for the IoT presents old and new challenges. In this thesis, I address two of them, namely metacommunication and appropriation. The former has to do with the people who design the IoT; the latter, with those who use it. By applying Semiotic Engineering as a theoretical lens to the study of IoT technology, I conducted six studies using different research methods which results were combined in three contributions. Firstly, I am proposing a semiotic model of technology appropriation, which is proposed as an epistemic tool to support designers reflect on how users adopt IoT technology. Secondly, I am proposing a semiotic characterization of IoT technology as metacommunication called the semiotic engineering of multi-level and multi-sided technologies, as an initial framework for the application of Semiotic Engineering principles and methods to IoT technology. Thirdly, my research design was generalized into a macro-method for approaching innovative technologies research. I claim that it is an useful alternative in research domains where there is a lack of methodological and epistemological consensus and/or diversity, such as with new technologies. These contributions both extend the body of knowledge of semiotic engineering as a theory and provide powerful resources for designers and researchers to reflect on technology in a human-centered way, I argue.

[pt] A Internet das Coisas (do inglês, IoT) está se popularizando cada dia mais, se expandindo para aplicações em quase todos os setores de nossa socidade, impactando a economia e a vida cotidiana dos cidadãos. Com o crescimento das aplicações IoT, também ocorre uma expansão na demanda por novos dispositivos com capacidades de atuação, como lâmpadas inteligentes, fechaduras inteligentes, aparelhos de climatização (HVAC), máquinas industriais com capacidade de comunicação, robôs, drones, etc. Muitas plataformas de middleware estão sendo desenvolvidas para suportar o desenvolvimento de aplicativos de IoT distribuídos e facilitar a comunicação de sensores para a nuvem e recursos de edge processing. Mas surpreendentemente, muito pouco foi feito para fornecer mecanismos de suporte genéricos e em nível de middleware para detectar dispositivos controláveis e executar comandos de atuação, ou seja, transferi-los para o dispositivo. Este trabalho apresenta uma extensão ao middleware ContextNet que provê suporte à atuação remota e genérica sobre dispositivos inteligentes conectados pela Internet das Coisas. / [en] The Internet of Things (IoT) is becoming increasingly popular, expanding into applications in almost every sector of our society, impacting the economy and daily life of citizens. As IoT applications grow, so does the demand for new devices with actuation capabilities, such as smart light bulbs, HVAC devices, smart locks, communication-capable industrial machines, robots, drones, and so on. Many software platforms are being developed to support the development of distributed IoT applications and to facilitate cloud sensor communication and edge processing capabilities. But surprisingly, very little has been done to provide middleware-level support and generic mechanisms for discovering devices and their interfaces, and executing activation commands, i.e. transferring them to the device. This work presents an extension to the ContextNet Middleware to support generic and remote actuation on devices connected by the Internet of Things.

[pt] À medida que a população cresce, mais alimentos precisarão ser produzidos nas próximas quatro décadas do que nos últimos 10.000 anos. No entanto, o mundo moderno ainda depende da produção de monoculturas de alto rendimento, cada vez mais ameaçada por condições climáticas incomuns, escassez de água e terra insuficiente. A fim de superar esses problemas e alimentar o mundo, é necessário um caminho prático para fornecer alimentos frescos, com qualidade e em escala, com mínima dependência do clima e com uso de água e pegada de carbono reduzidos. Uma abordagem razoável é construir fazendas verticais dentro das cidades em um ambiente fechado repleto de sensores e iluminação artificial controlada por software para uma produção e gestão eficiente do plantio de alimentos. Esta tese propõe a instanciação de um modelo, chamado Ciclo do Software dos Lugares (SoPC), que é capaz de responder a estímulos ambientais em um sistema fechado de produção de plantas com iluminação artificial que possibilite a criação de ambientes com auto-aprendizagem. Esta tese descreve o SoPC, as abordagens e processos de implementação de uma mini fábrica de plantas com iluminação artificial com base na discussão em cinco ciclos de pesquisa-ação. / [en] As the population grows, more food will need to be produced in the next four decades than has been in the past 10,000 years. However, the modern world still depends on high yield monoculture production which is increasingly threatened by unusual weather, water shortages, and insufficient land. In order to overcome these problems and feed the world, a practical path to provide quality fresh healthy food at scale with minimal weather dependency, water usage and reduced carbon footprint is necessary. One reasonable approach is to build vertical farms inside the cities in a close environment full of sensors and artificial lighting controlled by software for efficient production of food crops. This thesis proposes a model, entitled Software of Places Cycle (SoPC), that should be able to answer to environmental stimuli in a closed plant production system using artificial lighting in order to create a self-learning environment. This thesis describes the SoPC, the approaches and processes of implementing a mini Plant Factory using Artificial Lighting based on the discussion on five action-research cycles. The thesis main contribution is a conceptual model to guide the development and maintenance of a mini-PFAL (m-PFAL), a minor contribution is the deployment of the SoP, i.e., the very notion of having software dedicated to a specific place.