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INTERNET INTERNET 
DAS COISASDAS COISAS
Esp. Fel ippe Fernandes Si lva
IN IC IAR
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introdução
Introdução
Nesta unidade você será apresentado a prototipação com
microcontroladores, auxiliado pela construção e desenvolvimento de uma
calculadora binária que realizará a soma de dois números binários.
Apresentaremos o software responsável pela programação e
desenvolvimento em Arduino e em seguida, aprenderá algumas funções e
palavras reservadas dessa linguagem e veri�cará sua proximidade com a
linguagem C. Em seguida, no capítulo 2, será veri�cado a relação entre
Internet das Coisas e Big Data. Entenderemos como esses dados são gerados
e como é realizada a coleta, armazenamento e processamento de
informações entre Big Data e IoT. No capítulo seguinte, passaremos uma
visão geral sobre ambientes inteligentes, relacionando aprendizagem de
máquina e inteligência arti�cial no uso da IoT. Por �m, no último capítulo
veri�caremos através de alguns estudos, sobre Internet das Coisas e sua
segurança, analisando a proteção de dispositivos e informações.
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Neste tópico faremos um simulador de uma calculadora binária de dois
dígitos. Para isso utilizaremos alguns conceitos de arduíno e de programação,
mostrando que é possível realizar a prototipação de um microcontrolador e
alguns de seus componentes.
Para que o entendimento seja mais e�caz, explicaremos primeiramente o
arduíno. O Arduíno é uma plataforma de microcontrolador que atraiu a
imaginação dos entusiastas  de eletrônica, pois a sua facilidade de uso e a sua
natureza aberta fazem dele uma ótima opção para qualquer um que deseja
construir um projeto eletrônico. Basicamente, permite que você conecte
circuitos eletrônicos aos seus terminais de modo que ele possa controlar
dispositivos (MONK, 2018).
Sabendo que o Arduíno é a parte física do nosso desenvolvimento,
necessitamos então entender o software que é utilizado juntamente com ele.
Esse software pode ser encontrado no site <www.arduino.cc> e instalado em
seu computador. Após �nalizar a instalação do programa já é possível abrir o
software e iniciar a implementação. Ao abrir o programa encontra-se um
Prototipando comPrototipando com
MicrocontroladoresMicrocontroladores
http://www.arduino.cc/
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arquivo vazio, porém, ao veri�car a sua pasta de instalação, é possível veri�car
que existem vários exemplos já desenvolvidos dentro de uma pasta, com
diversos arquivos que podem ser úteis para o entendimento do programa e
seu funcionamento.
De acordo com Monk (2018), o aplicativo do Arduino é composto por sketches,
que nada mais são do que documentos em um editor de texto. Você pode
abrí-los e copiar parte de um programa para o outro. Dessa forma, você terá
opções como abrir, salvar e salvar como no menu File. Como você acabou de
criar um skecth, o mesmo estará vazio e necessita de uma implementação.
Na programação para Arduino, destaca-se que a linguagem utilizada é o C. Da
mesma forma que a programação simples, para se programar em Arduino é
necessário realizar uma série de instruções que serão lidas pelo software. Um
exemplo para isso é o acender e o apagar das luzes de um led que se
encontra na posição 13 do Arduino. Para isso é necessário escrever o seguinte
código:
digitalWrite(13, HIGH);
delay(500);
digitalWrite(13, LOW);
O código acima faz a leitura do led posicionado na entrada 13 e o comando
HIGH, indica que o led será aceso. A segunda linha de código propõe um delay
de 500 milisegundos. Esse delay é o tempo de espera em que o Arduino leva
para realizar a instrução seguinte. Na terceira linha de código podemos
veri�car e deduzir que o comando LOW vai apagar o led. Portanto, esse código
vai acender e apagar um led após 500 milisegundos. Vale ressaltar que, como
não há um looping, isso ocorrerá apenas uma vez e não é um pisca-pisca.
Como qualquer linguagem de programação, o software do Arduino possui
algumas peculiaridades particulares. Entre algumas palavras e maneiras de
programar, existem as funções setup e loop. Essas palavras são funções que
são chamadas sendo iniciadas por um void. Todas essas palavras são
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chamadas na forma de função, sendo que, o agrupamento de um bloco de
instruções que se faz referente à determinada função, é delimitada por abre e
fecha colchetes. Dessa forma, temos o início do código abaixo que simpli�ca
as funções faladas:
void setup()
{
            digitalWrite(13, HIGH);
}
void loop()
{    }
Ainda sobre algumas palavras reservadas ou funções embutidas temos a
função pinMode. Monk (2018), descreve que essa função de�ne o modo de
funcionamento de um pino, seja ele como entrada ou seja ele como saída.
Portanto, para o processo de acender um led, primeiro de�niremos que o
pino 13 deverá ser uma saída e em seguida, fazer com que sua saída acenda o
led novamente.
Para fazer esse pisca-pisca, Monk(2018) utilizou o seguinte código:
void setup()
{
          pinMode(13, OUTPUT);
}
void loop()
{
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         digitalWrite(13, HIGH);
         delay(500);
         digitalWrite(13, LOW);
         delay(500);
}
Como toda ferramenta de desenvolvimento de software, possuímos uma
etapa para declaração de variáveis. Essa etapa ocorre antes da função de
chamada do setup. A forma como uma variável é declarada é bem parecida
com as demais linguagens, como por exemplo, para de�nir que o led está no
pino 13, temos que declará-lo como inteiro (int) e fazê-lo receber o valor 13.
Como no exemplo abaixo:
int led1 = 13;
Para qualquer item que seja programado em Arduino, é necessário fornecer a
taxa de comunicação de bits entre a placa serial. Para isso existe uma função
chamada Serial.begin(9600); Essa função é a responsável por passar a taxa de
comunicação de bits por segundo. Essa taxa, por um padrão de início de
prototipação é mantida em 9600.
Agora que sabemos o básico para a prototipação em microcontroladores,
desenvolveremos uma calculadora binária de 2 dígitos. Para isso, é necessário
saber que o valor mínimo desta calculadora é zero e o valor máximo é três.
Essa atividade consiste em montar uma calculadora binária simples com 2
dígitos e fará somas que não ultrapassem o valor 3, visto que é o maior valor
binário com esse número de dígitos (11). O funcionamento desta calculadora
é simples, possuindo 2 leds e 2 botões para controlar os estados das
operações, no qual o LED ligado representa o valor 1, e o LED desligado
representa o valor 0. A atividade será desenvolvida também com botões para
o manuseio de operações.
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Para o desenvolvimento dessa atividade utilizaremos alguns materiais
complementares ao Arduino em si. Eles são:
Um Arduino;
Dois LEDS;
Quatro botões tácteis;
Para iniciar esse programa, precisamos realizar as declarações das variáveis.
Como é um exemplo didático, essa calculadora funcionará apenas para
número entre 0 e 3. Por se tratar de uma calculadora binária, os leds serão
declarados com o tipo de dado byte. Podemos ver isso no exemplo a seguir:
byte led1 = 9;
byte led2 = 10;
Isso de�ne que os leds estãoserializados nas entradas 9 e 10. Essa
inicialização ocorrerá também para os botões (que são vinculados a cada led).
Ao pressionar um desses botões o led se acenderá. Também serão atribuídos
mais três botões, um deles é responsável por indicar o valor de uma soma e o
outro responsável por armazenar o valor fornecido. Temos então o seguinte:
byte botao1 = 2;
byte botao2 = 3;
byte botaoReg = 6; // Botão Registrador
byte botaoSoma = 7; // Botão Soma
Como todo programa a ser desenvolvido, é necessário iniciar os valores a
serem enviados para esses botões. Esses valores são inicializados com o valor
zero, da seguinte forma:
byte valor1 = 0;
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byte valor2 = 0;
Por �m, �nalizando as declarações, é necessário criar vetores para que seja
possível armazenar os valores. Nesse caso, temos um vetor de dois elementos
que vai nos informar o valor atual de nossa operação e à quais leds eles
correspondem; um vetor para o registro dos dados e por �m um vetor que vai
retornar o resultado das operações. Como a seguir:
char atual[2]; // Valor atual da operação, correspondente
com os leds
char reg[2]; // Valor do Registrador
char res[2]; // Valor do resultado das operações
Após as declarações das variáveis acima, podemos iniciar a parte lógica de
nossa calculadora de soma. Primeiramente, como foi dito anteriormente, é
necessário chamar uma função setup e utilizar a função Serial.begin(9600) que
já foi explicada anteriormente. Feito isso, precisamos instanciar os nossos
dois leds, informando que são dados de saída e que iniciarão apagados. O
mesmo será feito para os quatro botões(Botão led 1, botão led 2, botão soma
e botão de registro). O código dessa parte é representado da seguinte forma:
void setup() {
 Serial.begin(9600);
delay(500);
    //Instanciando dois leds
    pinMode(led1, OUTPUT); //Definindo led 1, como saida
"OUTPUT"
    digitalWrite(led1, LOW); // Iniciando como desligado
"LOW"    
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    pinMode(led2, OUTPUT);
    digitalWrite(led2, LOW);    
    //Intanciando os botoes
    pinMode(botao1, INPUT); //Definindo botao 1, como
entrada "INPUT"
    digitalWrite(botao1, HIGH);    
    pinMode(botao2, INPUT);
    digitalWrite(botao2, HIGH);    
    pinMode(botaoReg, INPUT);
    digitalWrite(botaoReg, HIGH);    
    pinMode(botaoSoma, INPUT);
    digitalWrite(botaoSoma, HIGH);
Ainda dentro da função setup que é nossa função principal, teremos uma
função chamada zera(). Essa função é responsável por zerar todos os valores
do dos vetores de led. Sua chamada é bem simples, realizada após a última
linha de código acima, por meio do seguinte comando:
zera();
Como dito acima, a função zera() é a responsável por zerar todos os valores
dos leds e dos vetores atuais, apagando seus leds como se estivessem
iniciando o programa novamente. A implementação dessa função é realizada
da seguinte forma:
void zera()  /*Funçao zera o vetor atual, apaga os leds e os valores de cada led*/
{
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   for(int i = 0; i < 2; i++)
     {
        atual[i] = 0;
     }
    digitalWrite(led1, LOW);
    digitalWrite(led2, LOW);          
       valor1 = 0;
       valor2 = 0;
}
Agora entraremos no loop dessa implementação e prototipação. Dentro
desse looping conheceremos o comando digitalRead. Esse comando é
responsável por veri�car o valor de um botão quando o mesmo for
pressionado. Como o status inicial dos leds são zero, a função deve alterar
esse valor para que seja recebido o valor um. Ao receber esse valor o led
deverá acender, con�rmando assim sua alteração. Sua implementação
obedece a seguinte forma:
void loop() {
     if(digitalRead(botao1) == LOW){
//Se o botão 1 foi pressionado
  valor1 = !valor1; /* Inverte o valor quando pressionado,
          inicia em 0, pressionado torna-se 1, pressionado
novamente
          torna-se 0... */
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       atual[1] = valor1; // vetor atual na última posição
recebe o valor
       digitalWrite(led1, valor1); // led acende conforme
o valor
       delay(300);
     }
     if(digitalRead(botao2) == LOW){ //Se o botão 2 foi
pressionado
       valor2 = !valor2;
       atual[0] = valor2;
       digitalWrite(led2, valor2);
       delay(300);
     }
Deve-se aplicar o mesmo para os botões que armazenam os valores, como o
botão que registra um valor informado e o botão soma. Dessa forma,
completando a função de loop, temos o seguinte trecho de código:
if(digitalRead(botaoReg) == LOW){
     //Vetor Registrador recebe o vetor atual
      for(int i = 0; i < 2; i++){
        reg[i] = atual[i];
      }
      zera();
      delay(500);
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    }
    if(digitalRead(botaoSoma) == LOW){        
      soma(); // Chama a função soma
      resultado(); // Chama a função resultado para exibi-
la em tela
      delay(500);
    }
}
Teremos agora o trecho mais importante de nosso programa, onde toda a
lógica da calculadora pode ser encontrada. A função soma nada mais será do
que a soma de dois valores que resultem no máximo o valor 3. Justi�cando,
para que o código não se torne repetitivo, escolheu-se esse valor e para que a
lógica não �casse tão complexa. Para a parte lógica dessa soma temos o
clássico “vai um”. Isso se aplica quando a soma de dois valores são maiores
que a capacidade de armazenamento aumentando em uma unidade a soma
total de dois valores. Quando tratamos de números binários deveremos
lembrar que a soma de 1+1 é 10. Tratando essa parte lógica então, temos o
seguinte código para a função soma:
void soma(){  
 byte vaiUm = 0;
/*Vai Um, resto da soma binaria, 1+1 = 0 e vaiUm = 1,
 1+1+1 = 1 e vaiUm = 1 */
 for(int i = 3; i >= 0; i--){
   
   if((reg[i] == 0) && (atual[i] == 0) && vaiUm == 1){
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     res[i] = 1;
     vaiUm = 0;
     continue;
   }
   if((reg[i] == 0) && (atual[i] == 1) && vaiUm == 1){
     res[i] = 0;
     vaiUm = 1;
     continue;
   }
   if((reg[i] == 1) && (atual[i] == 0) && vaiUm == 1){
     res[i] = 0;
     vaiUm = 1;
     continue;
   }
   if((reg[i] == 1) && (atual[i] == 1) && vaiUm == 1){
     res[i] = 1;
     vaiUm = 1;
     continue;
   }
   
   if((reg[i] == 0) && (atual[i] == 0) && vaiUm == 0){
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     res[i] = 0;
     continue;
   }
   if((reg[i] == 0) && (atual[i] == 1) && vaiUm == 0){
     res[i] = 1;
     continue;
   }
   if((reg[i] == 1) && (atual[i] == 0) && vaiUm == 0){
     res[i] = 1;
     continue;
   }
   if((reg[i] == 1) && (atual[i] == 1) && vaiUm == 0){
     res[i] = 0;
     vaiUm = 1;
     continue;
   }
 }  
}
Para esse caso utilizamos vários conceitos básicos de programação, como as
estruturas condicionais if e for. Por �m, devemos então mostrar os resultados
para o usuário que realizou as operações. O trecho de código �ca da seguinte
forma:
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void resultado(){
digitalWrite(led1, res[3]);
  valor1 = res[1];
  atual[1] = res[1];
digitalWrite(led2, res[0]);
  valor2= res[0];
  atual[0] = res[0];
}
Com isso temos aqui a nossa primeira prototipação e implementação de
microcontrolador.
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atividadeAtividade
Microcontroladores são pequenos circuitos integrados que possuem um
processador, memória e periféricos de entrada e saída. Com essa informação,
podemos a�rmar que com a sua prototipação é possível desenvolver que tipo de
atividades:
a) Calculadora
b) Alarmes de incêndio
c) Alarmes de carro
d) Elevadores
e) Todas as alternativas anteriores.
Feedback: A alternativa correta é a letra E. A a�rmativa a está
incorreta pois é possível desenvolver além de uma calculadora,
outras alternativas citadas. A a�rmativa b está incorreta pois é
possível desenvolver além de um alarme de incêndio, outras
alternativas citadas. A a�rmativa c está incorreta pois é possível
desenvolver além de um alarme de carro, outras alternativas citadas.
A a�rmativa d está incorreta pois é possível desenvolver além de um
elevador, outras alternativas citadas. A a�rmativa e está correta pois
é possível desenvolver todos os itens citados acima.
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Neste tópico entenderemos melhor o que é Big Data e como podemos
relacioná-la com a Internet das Coisas, tratando as suas fontes de geração e
quais seus tipos de dados e falando sobre a visão geral de uma coleta,
armazenamento e processamento de dados.
Fontes de gerações e tipos de dados
Com o constante crescimento da tecnologia, �cou mais comum ao ser
humano armazenar e guardar várias memórias de momentos de sua vida,
seja ela por vídeos ou por fotos. Além disso, a tecnologia pode ser utilizada
para �ns de conhecimentos e aprendizagem ou até mesmo entretenimento.
Muitos dados são armazenados nas memórias computacionais e essa grande
quantidade de informações é chamada hoje de  Big Data.
Na computação utilizamos unidades de medida para controlar o tamanho de
volumes de informações. Essas escalas variam desde o bit (menor unidade
possível) até o yottabyte (maior unidade utilizável). Dentro dessa escala, a
escala de dados que é utilizado para medir a quantidade de informações
Internet das Coisas e BigInternet das Coisas e Big
DataData
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armazenadas é o zettabyte, que é a unidade anterior ao citado yottabyte..
Chamam isto de Big Data  (Tole, 2013).  Ele explica que o volume aumenta a
cada ano pelas seguintes razões:
O armazenamento de dados hoje é barato (discos rígidos e DVDs) ou
mesmo de graça (serviços de hospedagem free na Web);
As pessoas estão mais familiarizadas com a tecnologia e
consequentemente geram e armazenam mais informações (crianças
de 2 anos já sabem usar celulares e computadores e a 3a idade está
menos tecnofóbica);
Guardar e-mails antigos em sua caixa de entrada. Isso acumula muita
informação que nem sempre é útil ao usuário.
Uma expansão das redes sociais, onde é possível publicar
informações relacionadas à você mesmo.
Analisando dessa forma vemos a importância que a IoT tem com a Big Data.
Taurion (2013) a�rma que os imensos amontoados de dados provêm das
mais diversas fontes, pois, além dos dados gerados pelos sistemas
transacionais das empresas, temos a imensidão de dados gerados pelos
objetos na Internet das Coisas, como sensores e câmeras, e os gerados nas
mídias sociais via PCs, smartphones e tablets. Integram o chamado Big Data o
conteúdo de 640 milhões de sites, dados de seis bilhões de celulares e os três
bilhões de comentários feitos diariamente no Facebook. Variedade porque
estamos tratando tanto de dados textuais estruturados quanto não
estruturados como fotos, vídeos, e-mails e tuítes. E velocidade, porque muitas
vezes precisamos responder aos eventos quase que em tempo real.  Ou seja,
estamos falando de criação e tratamento de dados em volumes massivos.
Podemos concluir então que Big Data e IoT estão relacionados diretamente
entre si e com o crescimento da quantidade de volume de dados e tecnologia,
essa quantidade de informações tende a crescer. Dessa forma, a capacidade
massiva de armazenamento de dados deve acompanhar esse crescimento e
obviamente, crescer comitantemente.
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Visão geral sobre coleta, armazenamento e
processamento de dados
Para que a Big Data tenha os seus dados coletados e armazenados, é
necessário a utilização de algumas técnicas. Entretanto, é necessário entender
que existem três pilares para a extração das informações. De acordo com
McA�e e Brynjolfsson (2012), a Big Data não é referente apenas ao
armazenamento de dados, ela é diretamente ligada a velocidade e a origem
dos dados. Quando se possui uma relação muito grande de informações,
obviamente a velocidade do processamento desses dados é bem maior.
Como por exemplo, para realizar a busca de um dado especí�co, é necessário
consultar toda a base de informações até encontrar o termo desejado. Além
da velocidade também temos a variedade dos dados. Com o crescimento da
tecnologia e da quantidade de informações disponíveis, existem várias formas
de obter informações, como por exemplo redes sociais e pastas
compartilhadas via rede.
Portanto, essas três características fundamentais estão relacionadas a Big
Data: volume, variedade e velocidade.  Essas características são descritas em:
Volume: a Web interativa, a conexão de um número cada vez maior
de dispositivos na rede e o uso mais intenso de redes sociais têm
provocado um aumento exponencial na quantidade de dados que
são gerados diariamente. Todas essas informações, além de outros
tipos de dados como o comportamento de consumidores, os dados
�nanceiros, os relatórios médicos, as conversas realizadas em
aplicativos de troca de mensagens, são armazenados em bases de
dados, que gera um volume extremamente denso de dados (MCAFFE
e BRYNJOLFSSON, 2012);
Velocidade: em suma, os dados gerados �cam disponíveis em
servidores em tempo real. Tal característica permite que o
processamento e as análises dos dados ocorram, simultaneamente, a
criação dos mesmos, possibilitando a tomadas de decisões
instantâneas. Dessa maneira, a velocidade à qual se refere McA�e
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trata não apenas da entrada, mas também do �uxo dos dados, em
que é necessário ter velocidade para acompanhar a geração e a
demanda das requisições realizadas (MCAFFE e BRYNJOLFSSON,
2012);
Variedade: o modo em que os dados estão disponíveis na Web
apresenta uma diversidade crescente, onde usuários podem inserir
textos, músicas, hipertextos, vídeos, conteúdos interativos, entre
outros (MCAFFE e BRYNJOLFSSON, 2012).
De acordo com Coneglian et al. (2017), diversas questões são capazes de
gerar problemas durante o processo de análise de dados. Esses problemas
podem causar exclusão e discriminação por não considerarem fatores que
in�uenciam diretamente nos resultados, que como consequência poderá,
inevitavelmente, afetar determinados grupos de indivíduos, em virtude das
tomadas de decisões baseadas nas análises dos dados.
Para se coletar dados referentes a Big Data, é necessário realizar uma análise
e um estudo que nos informará a quantidade do �uxo de dados que é
produzida por uma pessoa e suas respectivas informações. Frank et al (2013),
realiza um estudo comportamental de pessoas na rede social Twitter, por
exemplo, que conclui que os estadunidenses são mais felizes quando estão
longe de suas casas. Por outro lado Goldstein e Winkelmayer (2015), relata
que estudos de Big Data devem serrealizados utilizando os dados de
sistemas de saúde. Apontando como exemplo, caso de Taiwan, onde há um
sistema universal de saúde, que abrange a 99% da população. E assim, ser
possível de�nir políticas públicas e comportamentos de doenças.
Para complementar a análise realizada, existem alguns aplicativos que
auxiliam a coleta desses dados. Como por exemplo um projeto que trata de
um aplicativo que coleta informações de buracos de ruas da cidade de
Boston, EUA por meio do uso de acelerômetro e GPS, tecnologias presentes
apenas em smartphone.  Os dados que são coletados são enviados ao
governo municipal, para que possa ser realizado, futuramente, o conserto das
ruas que apresentam buracos (Street Bump, 2015).
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Sobre o armazenamento de dados, Taurion (2013) a�rma que o volume
chama atenção, mas é uma variável bem subjetiva, pois os limites de
armazenamento e tratamento de dados aumentam com a rápida evolução
tecnológica. Grandes corporações armazenam múltiplos petabytes e mesmo
pequenas e médias empresas trabalham com dezenas de terabytes de dados.
Com esse volume absurdo de dados, as informações que encontramos
armazenadas em vários lugares do mundo (incluindo empresas, páginas
pessoais e etc) tendem a aumentar exponencialmente.  
Por �m,o processamento dos dados pode ser auxiliado pelas tecnologias que
sustentam Big Data e essas informações analisadas sob duas óticas: as
envolvidas com analytics, tendo Hadoop e MapReduce como nomes principais
e as tecnologias de infraestrutura, que armazenam e processam os petabytes
de dados. Neste aspecto, destacam-se os bancos de dados NoSQL (not only
SQL). Essas tecnologias são utilizadas pois Big Data é a simples constatação
prática de que o imenso volume de dados gerados a cada dia excede a
capacidade das tecnologias atuais de os tratarem adequadamente (TAURION,
2013).
O Apache Hadoop é um framework MapReduce que facilita o
desenvolvimento de aplicações para o processamento de grande
volume de dados de forma distribuída, paralela, e com tolerância a
falhas. A ideia principal para o desenvolvimento de um
processamento do tipo (Job) MapReduce envolve o particionamento
dos dados em partes independentes. Estas partes são processadas
por uma função de mapeamento de forma totalmente paralela em
cada nó do cluster de computadores. Este framework ordena as
saídas das funções de mapeamento e que servem de entrada para
as funções de redução. Na maioria dos casos, as entradas e saídas
desse processo são armazenadas no sistema de arquivos HDFS. O
Apache Hadoop também pode organizar a ordem de execução dos
processos, e monitoramento e re-execução em caso de falhas nas
tarefas (VIEIRA ET AL., 2012, p. 16-17).
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atividadeAtividade
Com base nos estudos, quais das alternativas abaixo contém as três principais
características da Big Data?
a) Volume, Variedade e Velocidade.
b) Volume, Hadoop e MapReduce.
c) Hadoop, Arduino e MapReduce.
d) Shield, Led e Velocidade.
e) Hardware, Software e Apache.
Feedback: A alternativa correta é a letra A, A a�rmativa b está
incorreta pois Hadoop e MapReduce são frameworks que facilitam a
extração da Big Data. A a�rmativa c está incorreta por Hadoop e
MapReduce são frameworks e Arduino é a placa para
desenvolvimento. A a�rmativa d está incorreta pois Shield e Led são
componentes de um microcontrolador. A a�rmativa e está incorreta
pois nenhuma das características citadas correspondem a
microcontroladores em si.
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Desde que os computadores foram inventados, sempre nos perguntamos se
eles poderiam ser feitos para aprender. Se pudéssemos compreender como
programá-los para aprender e melhorar automaticamente com experiência, o
impacto seria dramático (LOPEZ, 2010).
Um conceito simples de aprendizado de máquina pode ser explicado quando
um ambiente fornece alguma informação ao elemento de aprendizagem. Esse
elemento de aprendizagem utiliza esta informação para melhorar em um
base de conhecimentos e �nalmente este processo vai melhorando seu
desempenho perfeitamente até encontrar uma solução melhor do que a
proposta (Haykin, 2001). Basicamente, há uma relação entre ambiente,
elemento de aprendizado, base de conhecimentos e performance.
Por outro lado, além da aprendizagem de máquina é necessário explicar
também a inteligência arti�cial. Teixeira (2014) explica que a inteligência
arti�cial é uma tecnologia que se encontra entre a ciência e a arte. Seu
objetivo é construir máquinas que, ao resolver problemas, consigam também
 pensar. Um bom exemplo disso é a máquina de jogar xadrez. Nesse
Internet das Coisas,Internet das Coisas,
Inteligência arti�cial  eInteligência arti�cial  e
Aprendizagem deAprendizagem de
MáquinaMáquina
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contexto, existem três formas de construir um dispositivo que jogue xadrez:
fazer com que o ser humano imite uma máquina;  construir uma máquina
que imite um ser humano ou conseguir que uma máquina ultrapasse a mente
humana.
Uma “learning machine” aprende com dados e quanto mais dados ele tiver,
mais o algoritmo aprende. Cria-se, portanto, um círculo virtuoso. Big Data é
um passo signi�cativo em busca da computação cognitiva. O exemplo do
Watson da IBM é emblemático dessa tendência (Taurion, 2013).
De acordo com Taurion (2013), com Big Data as fontes de informação se
ampliam consideravelmente.  Com essas informações fornecidas, podemos
alcançar o próprio usuário que compartilhou seus dados. Esses dados podem
ser obtidos, desde a exposição dos dados via rede social, até cliques e visitas a
determinadas páginas da web. É possível coletar dados e informações
armazenadas pelo próprio navegador utilizado e por meio dele identi�car
preferências de compra e hábitos comuns do usuário.  Como por exemplo a
 Amazon. Ela, com seu leitor eletrônico Kindle, consegue obter informações
sobre os hábitos de cada usuário. Ao ligá-lo ele envia para Amazon, entre
outras informações, o livro que está sendo lido, quantas páginas foram lidas,
o tempo consumido nesta leitura e os parágrafos sublinhados.
De um modo geral, podemos entender que nossos dispositivos IoT
conseguem captar um grande volume de dados e, por meio dessa coleta de
dados, é possível realizar uma �ltragem e começar a utilizar as informações
coletadas a nosso favor. Como por exemplo, quando você busca uma
passagem aérea em uma companhia de vôo. Ao �nalizar essa simples busca,
seu navegador entende que você está a procura de passagens e, dessa forma,
começará a indicar propagandas com descontos e promoções de passagem.
Da mesma forma, como citado acima, a Amazon utiliza de seu Kindle para
entender as preferências de leitura de seus usuários e, a partir disso,
relacionar tipo de leitura parecidos. Isso pode ser vinculado com o e-mail do
usuário e ao revelar uma promoção, indicar gêneros parecidos para melhorar
sua venda. Podemos veri�car também que, isso auxilia no processo de vendas
de uma empresa, portanto, é um ramo crescente na tecnologia da informação
e inclusive no marketing digital.
flit
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Analisando ambientes inteligentes, temos alguns casos de Inteligência
arti�cial e aprendizagem de máquina bem sucedidos. Taurion (2013), diz que
o uso potencial no controle de doenças é veri�cado na inteligência arti�cial,
aumentando a vigilância sobre possíveis surtos como, por exemplo,
descobrindo em que áreas elas foram detectadase de forma preditiva alertar
e preparar os hospitais e centros de emergência regionais para uma possível
epidemia. Pesquisas demonstram que isso é factível já havendo casos bem
interessantes de uso de Big Data neste contexto, onde identi�cam-se
tendências em um oceano de dados padrões de conexões e
interdependências que não conseguíamos observar quando usando
amostragens bem 47 menores . Um deles é o Flu Trends do Google. Baseado
na imensa quantidade de dados que obtém a cada minuto no seu buscador e
que estão relacionados com as necessidades das pessoas, o Google
desenvolveu um projeto onde, extrapolando-se a tendência de buscas,
conseguiu-se identi�car indícios de propagação de gripe antes dos números
o�ciais re�etirem a situação.
reflita
Re�ita
Você já pensou no poder que a inteligência arti�cial e a
aprendizagem de máquina chegaram? As pesquisas realizadas
para essa área da tecnologia estão crescentes e, muitas vezes
faz o que antes era visto apenas em �lmes, tornar-se real.
Alguns robôs já são capazes de simular sentimentos com base
na tonalidade de voz ou descobrir o seu humor por meio das
características físicas (principalmente faciais) de um ser
humano. Convido-lhe a re�etir sobre o seguinte tema: Um dia,
os robôs imitarão os humanos em uma sociedade?
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saiba mais
Saiba mais
Você sabia que o escritor Issac Asimov criou
para a literatura de �cção cientí�ca três leis
da robótica que se aplicam a inteligência
arti�cial e, essa criação foi tão genial que ela
se aplica ao mundo real? Essas três leis são: 1
- Um robô não pode ferir um humano ou
permitir que um humano sofra algum mal;  2
- os robôs devem obedecer às ordens dos
humanos, exceto nos casos em que tais
ordens entrem em con�ito com a primeira lei
e; 3 - Um robô deve proteger sua própria
existência, desde que não entre em con�ito
com as leis anteriores.
ACESSAR
https://super.abril.com.br/cultura/as-tres-leis-da-robotica/
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atividadeAtividade
Sobre aprendizagem de máquina e de acordo com o que foi estudado sobre o tema,
é correto a�rmar que:
a) Quanto menos dados tiver, melhor será o resultado.
b) Não existem estudos que comprovem sua e�cácia.
c) Algumas vezes pode não encontrar a melhor solução.
d) Sempre encontrará a melhor solução.
e) O desenvolvimento dessa aprendizagem está distante da realidade.
Feedback: A alternativa correta é a letra C. A a�rmativa a está
incorreta pois, quanto mais dados, melhor o funcionamento e a
aprendizagem. A a�rmativa b está incorreta pois há vários estudos
que comprovam sua e�cácia, inclusive utilizada em empresas. A
a�rmativa c está correta pois nem sempre encontra a melhor
solução. A a�rmativa d está incorreta pois, pode não encontrar a
melhor solução. A a�rmativa e está incorreta pois, existem empresas
que já aplicam aprendizagem de máquina em suas vendas.
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Com esse crescimento da tecnologia, é praticamente impossível veri�car o
quanto estamos expostos com nossos dados e nossa vida pessoal. Como por
exemplo a postagem de fotos de uma determinada viagem, que pode nos
mostrar que não estamos no nosso país de origem. Ou até mesmo ao
conectar-se à um grupo de conversas e expor nosso dispositivo IoT,
juntamente com fotos e informações pessoais, fazendo com que qualquer
pessoa que esteja nesse respectivo grupo tenha acesso a nossas informações
e vida particular. Nesse contexto, analisamos que a proteção para esses
dispositivos e para esses dados é fundamental.
Proteção de dispositivos e dados
Para Batista e Kaminski (2017), O �uxo de informação em uma cidade
inteligente com dispositivos pertencentes à IoT consiste na coleta de dados
pelos sensores, processamento desses dados em ambientes distribuídos e
envio de decisões para atuadores. A expectativa por uma grande quantidade
de sensores em uma cidade inteligente traz como consequência um alto
Internet das Coisas eInternet das Coisas e
segurançasegurança
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volume de dados trafegado na rede. Ataques de segurança em um ambiente
como esse podem trazer sérios problemas para a população, já que agora o
ambiente computacional não se restringe a uma empresa de TI ou ao
computador pessoal de um usuário, mas, sim, à cidade como um todo.
Muitas das soluções que vêm sendo desenvolvidas para melhorar o
desempenho dos atuais sistemas de segurança para cenários como a IoT
baseiam-se em sistemas de processamento por �uxos para grandes massas
de dados. Além do monitoramento de dados das camadas de rede e de
transporte na IoT, existem propostas que buscam antecipar ataques por meio
de dados não estruturados como aqueles divulgados por seres humanos em
redes sociais online . Nesse caso, o monitoramento é feito diretamente na
camada de aplicação. A justi�cativa para utilizar redes sociais online em
sistemas de segurança vem principalmente do fato de que, nesses ambientes,
usuários tendem a propagar mensagens consideradas relevantes, além de
serem in�uenciados por outros usuários com muitos seguidores (Batista e
Kaminski, 2017).
Apesar do avanço que vem sendo realizado em segurança da informação para
IoT, diversos desa�os de pesquisa ainda precisam ser resolvidos, como a
redução de falsos positivos gerados pelos sistemas de alerta, a busca pelos
melhores algoritmos de aprendizado de máquina para detecção de novos
ataques e o desenvolvimento de técnicas mais e�cientes para a correlação de
dados heterogêneos (Batista e Kaminski, 2017).
É necessário também veri�car o lado do desenvolvedor. Nesse contexto,
espera-se que os programadores assegurem que ataques a sistemas IoT
sejam interceptados, dados trocados sejam autenticados, os acessos sejam
controlados e a privacidade seja garantida. Para isso, sistemas customizados
de seguranças precisam ser desenvolvidos e ter o funcionamento certi�cado.
Um caso em especial que merece destaque e a segurança de sistemas IoT
conectados a dispositivos móveis. Esse tipo de aplicação é alvo de muito
interesse uma vez que, como já citado, os aparelhos smartphones estão se
popularizando cada vez mais. Visto que sistemas de pagamento on-line em
geral (compras e serviços) estão cada vez mais comuns, a sua integração com
sistemas IoT logo ganhará espaço no mercado, quando  poderemos ir ao
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cinema, ao supermercado ou sair para almoçar sem nem mesmo levar a
carteira (Egídio e Ukei, 2015).
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atividadeAtividade
Como o mundo está conectado, �ca difícil dizer que não ocorrerá uma exposição de
dados pela rede. São técnicas utilizadas para obter informações de um usuário na
web, exceto:
a) Phishing.
b) Rollback.
c) Ataque DDOS.
d) Ransomware.
e) Cavalo de Troia.
Feedback: A alternativa correta é a letra B, A a�rmativa a está
incorreta pois, é um ataque social no qual o hacker se passa por um
site con�ável para roubar informações. A a�rmativa b está correta
pois, rollback é uma técnica de recuperação de dados e não
vazamento. A a�rmativa c está incorreta pois, é um ataque que
sobrecarrega a página e seu processamento fazendo com que os
dados sejam expostos após o site �car fora do ar. A a�rmativa d está
incorreta pois, é uma técnica que bloqueia determinados arquivos do
computador tornando-os criptografados. A alternativa e está
incorretapois, o Cavalo de Troia busca incapacitar o computador de
funcionar corretamente.
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indicações
Material
Complementar
LIVRO
Fundação
Isaac Asimov
Editora: Editora Aleph; Edição: 1ª
ISBN: 8576570661
Comentário: Recomenda-se esse livro em uma visão
da literatura da �cção cientí�ca. Esse livro é indicado
em várias fontes de conhecimento para que seja criada
uma visão abrangente e ampla de inteligência arti�cial,
estimulando o pensamento futurístico de onde as
máquinas podem chegar. Essa re�exão exposta no
livro, faz com que máquinas e humanos vivam em uma
única sociedade, perguntando-se, até quando as
máquinas seguirão obedientes aos humanos?
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FILME
Eu, robô
Ano: 2004
Comentário: O �lme indicado se chama “Eu, robô” e
conta com o renomado ator Will Smith. Esse �lme se
passa em 2035 e pode-se veri�car que robôs e
humanos vivem em uma sociedade onde robôs são
subordinados as ordens humanas. Uma das leis da
robótica descrita pelo �lme é que os robôs são
impedidos de fazer mal à um humano. Eis que essa lei é
quebrada por um robô e a investigação começa a
ocorrer. O �lme foi indicado em 2005 para o Oscar de
Melhores Efeitos Visuais.
Para conhecer mais sobre o �lme, acesse o trailer
disponível.
T R A I L E R
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conclusão
Conclusão
Concluímos então o conteúdo de Internet das Coisas. Nessa unidade
veri�camos algumas práticas de programação e analisamos o potencial da Big
Data e sua utilização na aprendizagem de máquina e na Inteligência Arti�cial.
Neste capítulo você teve a oportunidade de:
Aprender a desenvolver um protótipo com microcontroladores;
Estimular o raciocínio do desenvolvimento de programação para
Dispositivos móveis;
O signi�cado de Big Data e sua importância nos dias atuais;
Que tipo de fontes são usadas para a geração de dados na Big Data;
Obtivemos uma visão geral sobre coleta, armazenamento e
processamento de dados;
Aprendemos o signi�cado de aprendizagem de máquina e
inteligência arti�cial;
Uma visão geral de ambientes inteligentes;
Por �m, a segurança dos dispositivos e dos dados da IoT.
referências
Referências
Bibliográ�cas
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