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ARQUITETURA E INFRAESTRUTURA DE IOT Heber Marques Gimenes Smart cities (cidades inteligentes) Objetivos de aprendizagem Ao final deste texto, você deve apresentar os seguintes aprendizados: Conceituar smart cities. Explicar as tecnologias para smart cities. Exemplificar smart cities. Introdução As tecnologias da Internet das Coisas (IoT, do inglês Internet of Things) têm influenciado cada vez mais a forma como vemos as grandes cidades mundiais, muitas das quais são hoje conhecidas como smart cities. Essas cidades adotaram novos rumos em relação ao uso de tecnologias nos mais variados setores, como energia, transporte, água e esgoto, dentre muitos outros. Seu uso de tecnologias inteligentes visa o melhor aprovei- tamento de recursos tanto financeiros quanto naturais e humanos, tudo isso convergindo para um resultado mais significativo: o bem-estar da sua respectiva população. Neste capítulo, você conhecerá alguns dos conceitos de smart cities estabelecidos ao longo dos anos, bem como as tecnologias reconhecidas para uso nessas cidades. 1 Conceito de smart cities Desde seus primórdios, as cidades foram formadas para promover o melhor à sua população. Com o passar do tempo, deixaram de ser meros aglomerados sociais e foram servindo de terreno para o fl orescimento de toda a estrutura usufruída atualmente pela sociedade. Na visão de Rizzon et al. (2017), ao longo da história é possível identificar um processo paulatino de mudança no perfil urbano, mas foi somente a partir da Revolução Industrial que as cidades aumentaram de tamanho e de população, contribuindo para o surgimento de tecnologias necessárias para respaldar as demandas significativas dos novos mercados de trabalho. Assim, por todo o mundo, começaram a surgir nas cidades demandas laborais e avanços tec- nológicos nas áreas de transporte, saneamento, saúde, moradia, entre outras. Mais recentemente, após a Segunda Guerra Mundial, novas tendências urba- nas ditaram os rumos das grandes cidades, com destaque para o crescimento do setor de prestação de serviços e a intensificação da globalização, com a abertura dos mercados. Diante disso, passou a haver maior troca de informações sobre produtos, tecnologias, culturas, etc. entre cidades, regiões e países. Nos últimos tempos, o foco das cidades volta-se cada vez mais para o desenvolvimento sustentável, com base na difusão de informação e conhecimento nessa esfera. Segundo Bauer e Barracho (2019), atualmente as sociedades urbanas vêm passando por mudanças de um modelo industrial para um modelo inteligente de cidade. Com isso, pode-se observar uma crescente presença desse novo conceito no cotidiano da sociedade, visando a melhor aplicação e aprovei- tamento de recursos limitados no âmbito municipal. Para uma cidade ser considerada inteligente, deve apresentar investimentos no desenvolvimento de capital humano e infraestrutura, impulsionando o crescimento econômico e a qualidade de vida da sociedade local pelo uso de tecnologias de informação e comunicação (TICs), o que eleva sua eficiência e competitividade (CARAGLIU; DEL BO; NIJKAMP, 2011; SEBRAE, 2017). Uma smart city é composta por algumas características particulares que as diferenciam das demais cidades: sua infraestrutura é usada para gerar eficiência política e econômica, buscando o desenvolvimento da sociedade como um todo; seu desenvolvimento urbano está ligado ao florescimento dos negócios; seu principal objetivo é a inclusão dos residentes urbanos nos serviços públicos; suas indústrias de tecnologia têm um papel muito importante para o desenvolvimento urbano; seu foco é voltado para o papel da sociedade no desenvolvimento da cidade; sua base estratégia inclui principalmente a sustentabilidade do ambiente e da sociedade. Smart cities (cidades inteligentes)2 Seja como for, em uma smart city a aplicação tecnológica não está ligada somente à instalação de sensores, câmeras, atuadores e outros objetos da IoT. Na verdade, esses componentes são utilizados para que a cidade possa ser melhorada, aproveitando estrategicamente seus serviços de infraestrutura em conjunto com a tecnologia. Segundo Alperstedt Neto, Rolt e Alperstedt (2018, p. 291), a arquitetura de TIC de uma smart city “[...] deve compor a integração de rede, sensores, dispositivos móveis, câmeras, redes sociais, hardware, software e banco de dados passíveis de análises sistemáticas em tempo real”. Pensando nesse conceito, a estrutura de TIC de uma smart city vem para somar esforços no que diz respeito a administração, execução de processos e levantamento de informações, e para que seja possível gerar uma visão sistê- mica melhorada da cidade, a fim de determinar as ações corretas para buscar seu desenvolvimento sustentável com foco na sociedade. Em outras palavras: [...] uma boa estrutura de TIC deve ter a capacidade de transformar os dados recebidos em tempo real e transformá-los em informação importante e usável, e, ainda, permitir que os habitantes possam predefinir ações em resposta aos eventos, o que irá consolidar uma personalidade smart àquela cidade (ALPERSTEDT, 2018, p. 291). Portanto, a estrutura de TIC se torna um princípio básico para uma boa estratégia de implantação de uma smart city. Com isso, pode-se identificar que essa tecnologia se baseia na movimentação de dados reais quanto ao funcionamento da cidade em seus diferentes setores, dentre os quais podem ser destacados aqueles relacionados a mobilidade, saúde, segurança, governança e meio ambiente. Tomando-se como referência esses setores, a seguir algumas tecnologias são apresentadas e exemplificadas, com seus respectivos benefícios à população. No site da organização Brazil Lab (2019), você encontra um ranking com a classificação das 100 cidades brasileiras mais inteligentes no ano de 2019. Encabeça o ranking a cidade Campinas, seguida por São Paulo e em terceiro lugar Curitiba. A referência completa pode ser encontrada ao final deste capítulo, na seção Leituras Recomendadas. 3Smart cities (cidades inteligentes) 2 Tecnologias utilizadas nas smart cities Numa cidade, inteligência inclui localizar e utilizar o que se produz de melhor, considerando a cultura e atividades econômicas já estabelecidas e aproveitando o potencial já instalado. Ao mesmo tempo, novas descobertas não devem ser deixadas de lado. Devemos pensar nas novas oportunidades que poderão ser aproveitadas, gerando inovação, empregos e fomento para o desenvolvimento da sociedade como um todo. Tecnologias aplicadas à mobilidade Em praticamente todo o mundo, um dos maiores problemas das grandes cida- des é a mobilidade das pessoas. A difi culdade de locomoção envolve muitos setores da economia e afeta toda a estruturada urbana, prejudicando inclusive a qualidade de vida dos habitantes e o meio ambiente. A aplicação de soluções inteligentes nesta área permite que as cidades se adaptem a fim de atender sua população. Podemos listar algumas soluções aplicadas por smart cities espalhadas pelo mundo. Utilização de carros compartilhados, que podem ser agendados via apli- cativo de celular, visando reduzir a quantidade e o custo de viagens, di- minuir o número de veículos em circulação e agilizar os deslocamentos. Serviço de bicicletas compartilhadas, com pontos para retirada em diversos lugares da cidade. Para utilizar o meio de transporte, basta que a pessoa tenha um cartão de crédito e realize o pagamento da taxa de uso por meio de um aplicativo. A bicicleta pode ser entregue em qualquer outro ponto da cidade. Instalação de sensores em veículos de transporte coletivo que garan- tam a passagem preferencial em semáforos ou cruzamentos, além de mudanças na forma como o serviço é prestado à população, incluindo a criação de corredores exclusivos de ônibus. Utilização de modais de transporte mais modernos. Um exemplo foi a implantação do veículo leve sobre trilhos (VLT) na cidade do Rio de Janeiro(Figura 1). Smart cities (cidades inteligentes)4 Figura 1. Melhoria de mobilidade na cidade do Rio de Janeiro pela im- plantação do VLT. Fonte: Frazão (2016, documento on-line). A Unidade de Assessoria Institucional — Sebrae Nacional (2017) produziu o artigo “Referências Internacionais: cidades inteligentes”, uma análise completa sobre as smart cities pelo mundo, contendo exemplos locais e as tecnologias utilizadas. O material ainda apresenta uma classificação contendo dados interessantes de vários índices em relação às soluções aplicadas. Tecnologias utilizadas na saúde O setor da saúde tem grande importância para a sociedade e as cidades. Por isso, uma smart city não poderia deixar de atender às necessidades desse segmento. Uma cidade doente não produz tudo o que poderia e ainda pode acarretar um consumo maior de recursos. Dessa forma, o uso de tecnologias é essencial nessa esfera, pois favorece a criação de um ambiente mais saudável para a sociedade. 5Smart cities (cidades inteligentes) Conforme relata Alves (2019), os cidadãos devem ser protagonistas na apropriação das inovações tecnológicas para proporcionar melhor qualidade de vida em termos da resolução de problemas objetivos e satisfação das ne- cessidades subjetivas. Nesse sentido, alguns serviços para saúde e qualidade de vida têm se mostrado presentes nas smart cities. Monitoramento da água: por meio de sensores, podem ser verifica- dos os níveis de qualidade da água, acidez, poluição e muitas outras informações. Monitoramento do ar: são coletados dados para pesquisas de campo de doenças respiratórias ou índices de poluição por regiões. Índices de incidência de raios ultravioleta (UV): as informações levan- tadas permitem um controle para envio de informações à população e dados para pesquisas. Acessibilidade de pessoas com dificuldade de locomoção: com a apli- cação dessas tecnologias, essas pessoas percebem uma melhoria em sua qualidade de vida. Ainda devemos lembrar que, com o uso dos dados, podem ser levantadas informações com relação a doenças pré-existentes. O cruzamento dessas informações pode auxiliar em diagnósticos ou deixar a postos os serviços de saúde da cidade. Tecnologias aplicadas à segurança A segurança é um setor vital para uma cidade. Além do cuidado com a so- ciedade, sentir-se seguro pode ser considerado um bem fundamental para qualquer cidadão. Com isso, as smart cities buscam inúmeras ferramentas a serem empregadas nesse setor. Na visão de Araújo (2019), as novas smart cities têm como um de seus princípios o estabelecimento de redes integradas de monitoramento urbano, que podem auxiliar na atividade policial e, consequentemente, no combate e prevenção de crimes. Isso ocorre por meio de aplicações que envolvem, por exemplo, o reconhecimento facial, sistemas de vídeo-vigilância e captação biométrica. Outras incluem: câmeras de vigilância — podem ser utilizadas para acompanhamento de tráfego viário, atendimento a acidentes ou até mesmo na busca de fugitivos; Smart cities (cidades inteligentes)6 rastreamento via celular — permite rastrear o caminho que uma pessoa percorreu, gerando dados de deslocamento, velocidade, entre outros; rastreamento por sensores — monitoram o tráfego de veículos e de pessoas e detectam produtos perigosos, como os inflamáveis; câmeras de acompanhamento de policiais — utilizadas em viaturas e uniformes; circuitos de monitoramento por imagens em tempo real — monitoram setores e ruas; detector de fumaça e detector de ruídos — utilizados na identificação de incêndios e também para monitoramento de possíveis tiroteios ou disparos na cidade. Com esses e outros exemplos de tecnologias que as smart cities têm uti- lizado nessa área, há grande ganho em controle de situações relacionadas à segurança e uma resposta imediata em emergências. Tecnologias aplicadas na governança O setor de governança é a área que, a bem dizer, engloba todos os demais setores. Todas as decisões são baseadas no governo, que defi ne as ações que deverão ser tomadas. Dentre as funcionalidades, as smart cities tem por objetivo fomentar a participação da sociedade na criação e na participação do desenvolvimento social, econômico e ambiental da cidade. O uso de tecnologias inteligentes pode servir de ponte entre a administração municipal e a sociedade, buscando atender solicitações, ideias de inovação e ainda verificar a qualidade dos serviços prestados. Eis alguns exemplos nesse âmbito. Contato direto com a prefeitura: sistemas on-line para solicitar serviços junto à prefeitura, como conserto de ruas e calçadas, coleta de lixo e muitos outros. Aplicativo para envio de sugestões: utilizado para envio de sugestões e necessidades de determinada região, informando aos governantes sobre a real necessidade de bairros, podendo até mesmo influenciar a cidade como um todo. Portais de transparência: o uso dessa ferramenta visa uma melhor visualização e controle por parte dos cidadãos em relação aos investi- mentos e gastos públicos. 7Smart cities (cidades inteligentes) Tecnologias aplicadas às construções inteligentes As construções inteligentes representam um ótimo exemplo de utilização de inova- ção nas smart cities, pois são visíveis e grandiosas. Essas construções adotam muito conceitos inovadores, desde o próprio projeto até a execução, pensando no melhor aproveitamento possível dos recursos naturais. São exemplos dessa aplicação: luz natural — com intuito de diminuir o consumo de energia para iluminação, busca-se melhor aproveitamento da luz natural; temperatura — melhor aproveitamento das correntes de ar na refrige- ração do imóvel; reuso de água — sistemas para a reutilização de água da chuva, coletada e reutilizada para a limpeza do edifício; painéis solares — empregados tanto para a produção de energia limpa quanto para aquecimento de água; acessibilidade — ferramentas para auxílio na acessibilidade das pessoas, padrões de sanitários e outros elementos, como corrimãos, rampas e barras. Esses conceitos de edificação e arquitetura podem ser aplicados tanto para resolução de problemas habitacionais nas grandes cidades e condomínios quanto em grandes empresas, sem deixar de lado a conservação do meio ambiente. Tecnologias aplicadas ao meio ambiente O meio ambiente é um fator muito importante para as smart cities, que buscam fontes renováveis e melhor aproveitamento de seus recursos naturais. Um bom exemplo é uso de tecnologia nas redes de energia, chamadas de smart grids, que consistem no uso consciente da energia a partir de informações e levantamentos. Examinemos esse e outros exemplos. Smart grid: energia inteligente como uso de placas solares, sensores que indicam status do serviço e ainda outros equipamentos de IoT para acompanhar a distribuição em unidades consumidoras. Controle de coleta de lixo: sensores em latas de lixo informam o nível de cada lixeira. Isso otimiza a coleta e ainda serve de indicação para a lixeira mais próxima do usuário. Produção de energia de fontes renováveis: utilização de painéis solares para a geração de energia elétrica e uso de rejeitos para a produção de gases que podem ser utilizados na geração de energia. Smart cities (cidades inteligentes)8 3 Exemplos de smart cities Até o momento, analisamos vários conceitos e defi nições que são importantes para a implantação das smart cities. Neste tópico, examinaremos aspectos práticos e aplicações nessa área, conhecendo algumas smart cities e como tiram proveito das tecnologias de IoT. Uma smart city é conhecida por usar seus recursos para se tornar um centro urbano eficiente e sustentável. Assim, busca levar serviços melhores a toda população, de forma que muitas ações são tomadas em várias áreas: segurança pública, sustentabilidade, mobilidade, educação, planejamento, governança e transparência em todos os processos. Segundo Guimarães e Xavier (2016, documentoon-line): A incorporação e valorização dos bens intangíveis, típica da economia criativa, com reforço de sistemas produtivos com redução do uso e consumo dos recursos naturais e incorporação da criativa e tecnologia em todas as expressões, representa um salto produtivo que a vida urbana cada vez mais incorpora. Planejar a cidade e a metrópole nesse paradigma pode significar um processo de beneficiar-se de sistemas produtivos inovadores para ampliar a gestão democrática das cidades, com ganhos ambientais e de legitimidade social, a partir da mudança cultural. Portanto, pode-se resumir o caminho que uma smart city deve percorrer: melhorar o aproveitamento dos recursos disponíveis e ampliar a participação da população em seu desenvolvimento, criando uma economia criativa com base nas informações que são geradas a partir do uso de tecnologias inovadoras. A seguir, examinamos alguns exemplos de smart cities pelo mundo e de tecnologias utilizadas nos mais variados segmentos. Nova York, Estados Unidos A cidade de Nova York é conhecida como o maior centro fi nanceiro do mundo, segundo instituto Z/Yen (2019), pois concentra em seu território muitas multi- nacionais, bancos e bolsa de valores. No ano de 2018, foi eleita a cidade mais inteligente do mundo, segundo o índice Cities in Motion (2018). Um dos exemplos aplicados na cidade é a plataforma que fez a conversão de telefones públicos em hotspots (pontos de acesso à rede Wi-Fi) com intuito de fornecer internet a todos os moradores. Esse serviço fornece informações sobre eventos, alertas de segurança e entretenimento na região. Além disso, esses totens contam com indicações em braile e tela sensível que permite busca por localização e uso de mapas inteligentes. 9Smart cities (cidades inteligentes) Segundo o Sebrae (2017), a cidade de Nova York utiliza projetos em vá- rios setores como: mobilidade, segurança e saúde, meio ambiente e governo. Vejamos alguns destaques por setor de atuação. Mobilidade: ■ a cidade conta com mais de 200 km em ciclovias espalhadas pela cidade, incentivando o uso de bicicletas; ■ Midtown in Motion: esse sistema engloba o uso de câmeras e sen- sores para análise de tráfego, gerando rotas para facilitar fluxo do trânsito em geral; ■ preferência no trânsito: veículos que estão envolvidos diretamente no transporte coletivo da cidade contam com identificadores, e, ao chegarem em semáforos ou outras conexões, leitores identificam esses veículos e facilitam seu fluxo. Governança: ■ aplicativo 311: segundo portal da cidade de Nova York (NYC 311, 2020), o aplicativo 311 promove à população um contato direto com a administração municipal, podendo ser utilizado para reclamações, sugestões e denúncias e servindo como grande base de dados para a estratégia de melhorias e planejamento da cidade. Meio ambiente: ■ lixeiras inteligentes foram fabricadas com material que suporta uma carga maior de lixo que as convencionais, e ainda contam com sensores para que possam avisar quando precisam ser esvaziadas. Segurança e saúde: ■ Compsat: sistema que capta em tempo real informações de câmeras de monitoramento e sensores, além de imagens de câmeras instaladas em carros de polícia, permitindo uma melhor busca de dados de pessoas em abordagens à suspeitos; ■ câmeras escondidas: permitem melhor acompanhamento de abor- dagens, além de gerarem provas que ajudam a polícia na condução de processos contra condutas de seus policiais; ■ sensores: controlam a qualidade do ar, rastreiam poluentes e geram índices de qualidade do ar a cada 15 minutos; ■ acústica inteligente: uso de tecnologia para análise de sons e iden- tificação de disparos de arma de fogo, ajudando a polícia a detectar possíveis tiroteios em tempo real. Smart cities (cidades inteligentes)10 Amsterdã, Holanda Segundo o Sebrae (2017), os esforços mais recentes por melhorias na cidade para se tornar uma smart city se iniciaram em 2011, com a implementação de políticas para melhorias da mobilidade com uso de transportes alternativos. No ano de 2015, a cidade reforçou sua busca por tecnologias, em um esforço conjunto público- -privado. Foram utilizados dados cedidos pelo setor privado para tentar solucionar os problemas de trânsito na cidade, levando a inovações em mobilidade, tais como: controle de trânsito via monitoramento inteligente por órgãos especí- ficos, que geram informações para os usuários, como melhor rota em tempo real e situação das vias; desenvolvimento do aplicativo Mobypark, voltado ao aluguel de vagas particulares para usuários mediante cobrança de taxa de aluguel. Além disso, Amsterdã também aplica tecnologia inteligente na área do meio ambiente: projeto City Zen — visa produzir energia renovável e soluções inova- doras para a rede elétrica, bem como moradias sustentáveis e sistemas de aquecimento; rede elétrica inteligente — acompanhamento do consumo com me- didores e sensores, visando a diminuição de cortes e interrupções do serviço, ajudando também na retroalimentação da energia produzida por usuários que possuem placas solares; sistemas de aquecimento — buscam otimizar o sistema de aquecimento, com utilização de resíduos e ainda coleta de energia solar para aque- cimento, mesmo em dias nublados; iluminação pública — controle automático de acordo com o movimento das ruas, pelo uso de sensores; reuso de energia — geração de energia a partir do esgoto da cidade. Barcelona, Espanha A cidade de Barcelona, na região espanhola da Catalunha, é considerada uma das mais modernas do mundo, um ótimo exemplo de smart city. O histórico mais recente de adoção de tecnologias de IoT pelo município se inicia por volta de 2011, com o projeto Smart City Barcelona, que busca desenvolver a cidade e torná-la sustentável e efi ciente. Conforme Marques (2015, documento on-line): 11Smart cities (cidades inteligentes) Em 2011, o Ayuntamiento de Barcelona — a administração municipal — pôs em prática a estratégia Smart City Barcelona, um amplo projeto de cidade inteligente baseado em valores de sustentabilidade, eficiência e produtividade que visa transformar a cidade a longo prazo, num processo que a torne aberta, inclusiva e inovadora e ofereça qualidade de vida e crescimento econômico eficiente. Na verdade, mesmo antes do advento das chamadas smart cities, Barcelona já investia em tecnologia: há mais de 30 anos levou fibra óptica a suas redes, ligando prédios do governo. Segundo a Cisco (2014), esse projeto foi a base para a cidade investir em tecnologia e seguir os caminhos para se tornar uma smart city. Atualmente, a cidade conta com inúmeros projetos, divididos em 12 frentes de trabalho: meio ambiente, TIC, mobilidade, água, energia, resíduos, natureza, domínio interno, espaços públicos, governo aberto, fluxos de informações e serviços (CISCO, 2014). Com base nesse histórico de investimentos, a cidade de Barcelona se destaca no uso de tecnologias em sua estrutura, tornando-se uma referência e servindo de sede para a Smart City Expo World, que ocorre desde o ano de 2017 e tem por objetivo divulgar e conscientizar a sociedade em relação ao conceito de smart cities. Martins (2018) retrata a cidade de Barcelona como um modelo de smart city no panorama atual, pautada em políticas estratégicas de desenvolvimento econômico, competitividade internacional e uso substancial de tecnologias de informação. Logo, é preciso reconhecer a cidade como um centro de referência para que possamos pensar os novos e contemporâneos desafios urbanos. A cidade baseia seus projetos em certas características principais, como: acesso democrático à informação; união do interesse privado e público; participação da sociedade na definição do modelo de gestão; uso e disseminação das TICs; gestão baseada no modelo de smart city. A cidade conta com a uma grande variedade de aplicativos de celular para ajudar no cotidianos de seus cidadãos e visitantes, incluindoapps para encontrar vagas de estacionamentos, horários de ônibus, informações sobre o zoológico local e situação do trânsito. Segundo o portal Urban Hub (2020), a evolução das smart cities está tomando um novo caminho, rumo às smart cities 3.0, que representa uma tentativa de vincular intimamente a participação dos cidadãos tanto com as metas do governo quanto com as novas tecnologias. A diretora de tecnologia de Barcelona Francesca Bria defende uma “estratégia de soberania digital” Smart cities (cidades inteligentes)12 (URBAN HUB, 2020, documento on-line). Ela acredita que a melhor forma de fazer a tecnologia avançar é incluir as comunidades locais em seu desen- volvimento e recompensá-las com evidências claras de como a tecnologia pode melhorar sua qualidade de vida. Já no Brasil, contamos com algumas cidades na categoria de smart cities. Segundo o ranking Cities In Motion (2019), São Paulo (SP) é a cidade nacional que ocupa a melhor posição nesse ranking, no 123º lugar. Outra cidades brasileiras incluídas foram: Rio de Janeiro (RJ) — 132º; Brasília (DF) — 135º; e Curitiba (PR) — 138º. ALPERSTEDT NETO, C. A.; ROLT, C. R. de; ALPERSTEDT, G. D. Acessibilidade e tecnologia na construção da cidade inteligente. Revista de Administração Contemporânea, v. 22, n. 2, p. 291–310, 2018. Disponível em: https://www.scielo.br/pdf/rac/v22n2/1982-7849- rac-22-02-0291.pdf. Acesso em: 31 ago. 2020. ALVES, L. A. Cidades saudáveis e cidades inteligentes: uma abordagem compara- tiva. Sociedade & Natureza, v. 31, p. 1–31, 2019. 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Assim, os editores declaram não ter qualquer responsabilidade sobre qualidade, precisão ou integralidade das informações referidas em tais links. SMART cities: Barcelona. [S. l.: s. n.], 2016. 1 vídeo (5 min). Publicado no canal Compu- terworld. Disponível em: https://www.youtube.com/watch?v=lXjibS8j3KA. Acesso em: 31 ago. 2020. SMART cities: Nova York. [S. l.: s. n.], 2017. 1 vídeo (9 min). Publicado no canal Compu- terworld. Disponível em: https://www.youtube.com/watch?v=KY_Ba6fqV-c&t=91s. Acesso em: 31 ago. 2020. VÉLIB METROPOLE. França: Vélib, 2018. Disponível em: https://www.velib-metropole. fr/pt/service. Acesso em: 31 ago. 2020. 15Smart cities (cidades inteligentes)
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