Futuro Inteligente no horizonte: Cidades construídas com Inteligência Artificial

imagem de destaque 89

Cidade melhor, Vida melhor

No verão de 2010, Shanghai recebeu a 41ª Exposição Mundial com o tema “Cidade melhor, Vida melhor”. Este foi um ponto alto internacional para discussões em torno de intercâmbio cultural, desenvolvimento social e, principalmente, desenvolvimento urbano. De acordo com estatísticas das Nações Unidas e do Banco Mundial, a porcentagem de moradores de cidades em relação à população mundial em 2010 foi de 51 por cento, marcando uma mudança histórica da população de centros rurais para centros urbanos. A partir daí, países em todo o mundo começaram a ver a conexão entre melhorar a qualidade de vida nas cidades e melhorar a vida de seus cidadãos.

Dez anos depois, a proporção global de moradores da cidade aumentou de 51% para 55%. Com base nas previsões das Nações Unidas, essa porcentagem aumentará para 68% até 2050. A vida na cidade se tornará, portanto, o padrão da civilização humana. A concentração da população nas cidades trará, por um lado, muitas conveniências, mas, por outro lado, introduzirá novos desafios em habitação, trânsito, danos ambientais e conservação de recursos, para citar alguns. Muitos esperam que as tecnologias emergentes possam ser usadas para resolver esses novos desafios que são exclusivos das cidades, e isso deu origem ao conceito de cidade inteligente. Como parte da estrutura conceitual da cidade inteligente, espera-se que novas tecnologias, como internet, indústria automatizada e inteligência artificial (IA) sejam usadas para integrar os sistemas e serviços da cidade, aumentar a eficiência da utilização de recursos e otimizar a administração e os serviços da cidade . Isso pode ajudar a resolver os problemas enfrentados pelas cidades e melhorar a qualidade de vida de seus moradores.

O conceito de cidade inteligente vem se desenvolvendo há mais de uma década desde que a IBM o propôs pela primeira vez em 2008. Alguns aplicativos inteligentes preliminares já se tornaram parte da vida cotidiana dos moradores da cidade. Um software de mapeamento, como o Google Maps, combina dados geográficos e imagens reais da cidade e usa algoritmos para ajudar os usuários a entender sua cidade e planejar rotas específicas, tudo no conforto de sua casa. O Uber nos EUA e o DiDi na China aproveitam esses serviços e integram os dados do veículo e do usuário com seus algoritmos de recomendação para ajudar os usuários a pegar uma carona rapidamente. No campo da segurança, a China estabeleceu seu sistema de câmeras de vigilância Skynet em 2017, com mais de 200 milhões de câmeras sendo colocadas em serviço até 2019. Redes de vigilância semelhantes estão sendo rapidamente implantadas em outros lugares em todo o mundo, como o Domain Awareness System construído em conjunto pelo Departamento de Polícia da Cidade de Nova York e pela Microsoft. Ele consiste em um grande número de câmeras e sensores e sistemas de processamento de dados de back-end que podem ser usados ​​para monitorar constantemente e responder rapidamente a atividades criminosas.

Esses exemplos de aplicações de cidade inteligente já usam alguns algoritmos de IA, como algoritmos de recomendação, algoritmos de reconhecimento e algoritmos de previsão. Mas a grande maioria das aplicações está concentrada em torno da coleta de dados, rede e compartilhamento de informações – como plataformas de governo eletrônico, controle remoto de dispositivo e matrizes de sensores. À medida que a tecnologia de IA se desenvolve junto com as cidades inteligentes que ela suporta, esses dados serão ainda mais aproveitados por meio de funções de IA, como inferência, previsão e tomada de decisão.

Cenários para Cidades Inteligentes

Com o surgimento da tecnologia de IA em 2012, muitas novas tecnologias baseadas em aprendizagem profunda foram introduzidas para ajudar a atender às necessidades diárias de habitação e transporte dos residentes das cidades, para ajudar a manter a sustentabilidade dos recursos ambientais e para ajudar os administradores da cidade a obter um controle na informação e comunicação com os residentes, de forma rápida. Isso significou maior conveniência e eficiência para os habitantes das cidades.

Sistemas de Transporte Inteligentes

Quem mais contribuiu para um sistema de transporte inteligente foram os sistemas de direção autônomos. Quando os veículos autônomos se tornarem o principal meio de transporte urbano, isso garantirá melhor segurança e fornecerá maior eficiência, pois os veículos autônomos usam big data e algoritmos de planejamento de rotas para evitar congestionamentos e encontrar automaticamente as melhores rotas.

Com essa projeção de futuro em mente, a pesquisa e a industrialização de veículos autônomos estão em pleno andamento. A Waymo, uma subsidiária da Alphabet, emitiu um relatório de segurança de veículos autônomos em outubro de 2020. O relatório mostrou que os veículos autônomos da Waymo já haviam dirigido 24,1 bilhões de quilômetros em estradas virtuais e 32 milhões de quilômetros de direção autônoma em estradas reais. Nos 106.000 quilômetros de testes reais de estradas nos últimos dois anos, apenas 18 colisões reais e 29 colisões virtuais foram registradas, e a maioria foi resultado de outros motoristas não seguirem as regras de trânsito. Isso mostra que a tecnologia de direção autônoma já está se tornando bastante madura e pode lidar habilmente com qualquer situação de estrada simples. No entanto, também mostra que a visão de veículos autônomos altamente inteligentes ainda não se tornou realidade.

Embora ainda não tenha chegado o dia em que os veículos autônomos podem substituir verdadeiramente os motoristas humanos, a tecnologia de assistência à direção e a tecnologia de controle de estradas já se tornaram parte do dia a dia das pessoas. Os exemplos são as tecnologias que usam sensores, câmeras e tecnologias de controle para oferecer suporte a recursos como ré e estacionamento automáticos e avisos sobre pedestres, obstáculos dianteiros e traseiros e mudanças de faixa. Um computador de bordo pode mudar o caminho do veículo alguns segundos antes do tempo devido à análise abrangente da velocidade do veículo, distância e imagens do sensor, e isso é uma grande vantagem para a segurança no trânsito. Em termos da própria estrada, os algoritmos de IA já foram bem utilizados para controlar os semáforos. A cidade de Hangzhou, na China, testou sua inteligência contruída a partir de dados urbanos em algumas estradas no distrito de Xiaoshan em 2016. Com algoritmos de IA que analisam dados de veículos e câmeras de vigilância rodoviária controlando de forma inteligente os semáforos, a velocidade do tráfego aumentou de 3 a 5 por cento e até 11 por cento em alguns trechos de estradas.

Sustentabilidade Urbana

Outro papel importante das cidades inteligentes é a proteção do ambiente urbano e a otimização da alocação de recursos urbanos. A IA também pode ajudar nessas áreas.

Isto é verdade para os sistemas urbanos de abastecimento de eletricidade, em particular. As redes elétricas urbanas têm diferentes cargas em diferentes estações, horários do dia, condições climáticas e regiões. Os algoritmos de IA podem combinar esses dados com o conhecimento da energia elétrica para analisar o modo de operação da rede elétrica. Isso possibilita uma avaliação de integridade do grid baseada em dados, que inclui o status do equipamento, a topologia da rede e as operações em tempo real. A avaliação de saúde permite que os operadores monitorem e descubram instantaneamente problemas no fornecimento de energia. Equipamentos de rede elétrica, como linhas de transmissão de energia e transformadores, também podem ser monitorados com mais frequência. Os robôs de campo coletam imagens de equipamentos, que são analisadas com algoritmos de classificação e integração para descobrir rapidamente quaisquer falhas de equipamento, como amortecedores soltos e isoladores ausentes, e riscos de vários fatores, como construção, árvores e fogos de artifício.

Uma rede de sensores pode monitorar o ambiente urbano. Barcelona, ​​na Espanha, por exemplo, instalou mais de 20.000 sensores sem fio pela cidade para coletar dados sobre temperatura, umidade, poluição, ruído e fluxo de tráfego. No futuro, os algoritmos de IA podem executar análises de classificação e regressão nesses dados para prever a poluição, o clima e as situações de tráfego. Isso ajudará os administradores da cidade a tomar as medidas adequadas o mais rápido possível.

A classificação de lixo é outra área que pode se beneficiar do monitoramento baseado em IA. As previsões apontam que a quantidade de lixo produzida por residentes urbanos globalmente aumentará dos atuais 2 bilhões de toneladas por ano para 3,4 bilhões de toneladas em 2050. Se esse lixo doméstico fosse descartado em aterros, ele deslocaria bilhões de metros quadrados de solo a cada ano , o que teria um impacto enorme no meio ambiente. A separação inteligente de lixo pode substituir o trabalho manual e obter resultados superiores. As lixeiras inteligentes Bin-e da Finlândia usam primeiro câmeras para capturar imagens do lixo e, em seguida, usam algoritmos treinados para identificação de imagens e detecção de objetos físicos para analisar o conteúdo da lixeira. Um sistema mecânico é finalmente usado para separar e comprimir o lixo, enquanto os sensores internos da lixeira também podem notificar o usuário e a empresa de gerenciamento de resíduos para descartar o lixo imediatamente.

Sistemas para Serviços de Informação

Em cidades inteligentes, a troca de informações é mais eficiente, com maior transparência entre os administradores e residentes da cidade. A obtenção de tais benefícios requer a construção das plataformas de dados e a implantação de tecnologia da informação, como blockchains. A tecnologia Blockchain apresenta armazenamento distribuído e é imune a falsificações. Isso garante que as informações sejam válidas e genuínas e também aumenta a eficiência das transferências de informações ponto a ponto. A tecnologia Blockchain pode facilitar a aplicação de algoritmos de IA. Os exemplos são:

  • O rastreamento de produtos de logística inteligente,
  • A transferência de dados de sistemas inteligentes de segurança e sistemas de aplicação da lei usando blockchains privados e
  • As comunicações seguras em casas inteligentes entre dispositivos de Internet das Coisas (IoT).

Essas aplicações dependem da transmissão eficiente de dados garantida pela tecnologia blockchain.

Blockchains também podem ser usados ​​para proteger e compartilhar dados. No sistema de governo eletrônico de uma cidade, os residentes da cidade podem visualizar instantaneamente políticas governamentais novas ou modificadas, fornecer feedback instantâneo e ver os comentários de outras pessoas. Isso aumentará muito a comunicação entre os administradores da cidade e os residentes. Os dados de saúde incluem vários tipos de informações particulares do paciente e os registros médicos geralmente são mantidos em arquivo pelos hospitais, portanto, não são facilmente acessíveis. Com a tecnologia blockchain, os pacientes podem estabelecer registros eletrônicos de saúde confidenciais que podem ser transferidos com segurança entre o paciente e o hospital de forma completa. Os blockchains também podem ajudar os governos e o público a responder rapidamente a incidentes de saúde pública. Em resposta ao surto de COVID-19, o governo chinês introduziu um sistema de código de saúde onde cada pessoa pode exibir seu estado de saúde individual e ver o risco de exposição local. A tecnologia Blockchain garante a segurança dos dados e autenticidade do programa, e os algoritmos de IA analisam os níveis de risco. O sistema de serviço de informações do código de saúde permitiu que o governo chinês respondesse rapidamente e assumisse o controle da pandemia.

Serviços Comunitários

A saúde inteligente sempre foi vista como uma direção natural no desenvolvimento da IA. O Healthcare Bot da Microsoft é um chatbot que aproveita o processamento de linguagem natural e a tecnologia de reconhecimento de voz para que os pacientes possam obter diagnósticos e fazer a triagem simples conversando com um chatbot online. No campo da imagem, empresas chinesas como YITUTech e Deepwise desenvolveram sistemas de diagnóstico inteligentes baseados na classificação e segmentação de imagens para ajudar os médicos a encontrar tuberculose rapidamente e localizar hemorragias cerebrais em exames de tomografia computadorizada (TC) e ressonância magnética (MRI), que aumenta a eficiência do diagnóstico.

A tecnologia de casa inteligente substituirá gradualmente os eletrodomésticos tradicionais. À medida que a IoT se torna mais onipresente, tudo na casa, desde eletrodomésticos tradicionais a cortinas, portas e janelas, se conectará a central de dados da casa, e controladores de voz inteligentes como Alexa e Siri reconhecerão comandos verbais e os transmitirão para os dispositivos domésticos correspondentes. Os algoritmos de IA também podem analisar as rotinas da vida diária para controlar os eletrodomésticos automaticamente. Os dispositivos inteligentes já começaram a encontrar seu caminho na vida diária das pessoas comuns. Veja as câmeras inteligentes como exemplo. Dispositivos como Nanit ou Cubo AI (EUA) integram segmentação de cena, reconhecimento de comportamento e algoritmos de reconhecimento facial para ajudar os pais a monitorar cada movimento de seus filhos desde a infância. Eles analisam a posição de bebês para dormir e alertam sobre situações perigosas, como subir nos móveis ou detectar obstruções na boca e no nariz de um bebê.

Em complexos residenciais, os moradores desfrutarão de conveniências como logística inteligente e supermercados sem atendentes. Os armazéns da Amazon, considerados os mais eficientes do mundo, usam mais de 15.000 robôs trabalhando em armazéns 3D e centros de logística para transportar e classificar mercadorias rapidamente. Em termos de supermercados sem atendentes, dois anos após o início das operações com os mercados Amazon Go, a Amazon abriu supermercados sem atendentes ainda maiores, chamados Amazon Go Grocery em 2020, não só aumentando o tamanho da loja, mas também adicionando mais tipos de produtos e aumentando quantidades. Esses supermercados “não tripulados” combinam visão computacional, tecnologias de sensores e algoritmos de aprendizagem profunda para monitorar o movimento e a interação de vários objetos físicos simultaneamente. Isso resulta na capacidade de registrar em detalhes imagens e dados sobre as atividades de cada comprador. Os compradores podem simplesmente retirar os produtos das prateleiras e colocá-los em suas sacolas, sem lidar com a digitalização e check-out dos itens. Os clientes recebem uma fatura precisa após saírem do supermercado.

Perspectivas e desafios para cidades inteligentes

A partir desta visão geral dos cenários de aplicações em cidades inteligentes, fica claro que a tecnologia de IA mudou profundamente a relação das pessoas com as informações. Dados e informações das cidades treinam a tecnologia com IA, e previsão, tomada de decisão, julgamento e modelagem de IA podem ser amplamente aplicados em cidades inteligentes para atender melhor às necessidades diárias dos residentes.

As mudanças trazidas às cidades inteligentes pela aplicação da tecnologia de IA não param por aí. Mesmo as funções básicas da cidade não estão imunes às mudanças que ocorrem nesta área. A tecnologia de IA, a direção autônoma e a IoT mudaram a maneira como as conexões são feitas entre objetos físicos e pessoas e entre os próprios objetos físicos. A alocação de recursos dentro de uma cidade e entre cidades não depende mais apenas de insumos e mão de obra manual. Isso reduz os custos de transporte de mercadorias para comunidades individuais na cidade. Com o surgimento da tecnologia 5G e dos espaços de escritório compartilhados, mais e mais pessoas poderão trabalhar e cuidar de seus negócios perto de onde moram. As cidades podem se desenvolver naturalmente para ter vários centros de atividade, e cada centro pode se tornar uma comunidade multifuncional que não precisa ser exclusivamente uma área residencial ou comercial. Isso reduz os custos gerais de locomoção pela cidade e também reduz naturalmente as emissões de carbono.

Mudanças também ocorrerão nos tipos de trabalho das pessoas nas cidades. A tecnologia de IA tomará conta da separação do lixo, controle de tráfego, direção, liberando uma abundância de recursos humanos. Enquanto isso, essas tecnologias de IA também exigirão coleta de dados em grande escala e treinamento contínuo de modelos, gerando a necessidade de mais engenheiros de dados, engenheiros de hardware de sensor e engenheiros de IA. Pessoas que têm um forte domínio da tecnologia de IA terão grande demanda, pois a IA é implantada em todos os tipos de campos, como saúde, educação, gerenciamento de informações, construção e imóveis.

É claro que esse tipo de cidade inteligente ideal não surgirá apenas da noite para o dia, nem é algo que pode ser facilmente criado por meio de um planejamento de cima para baixo. A tecnologia de IA se desenvolve ciclicamente, então os administradores da cidade devem desenvolver planos de desenvolvimento de curto e longo prazo. No curto prazo, os administradores da cidade devem apoiar as empresas que usam tecnologias de IA baseadas em aprendizado profundo para criar aplicações em áreas como transporte, saúde e energia, formando assim uma infraestrutura inteligente de baixo para cima. No longo prazo, a tecnologia de IA provavelmente verá avanços revolucionários, mas as informações e os dados sempre serão inseparáveis ​​dela. Portanto, os administradores das futuras cidades inteligentes devem digitalizar todas as funções administrativas da cidade e todos os dados relacionados à cidade. Essa digitalização significará que as cidades terão uma réplica virtual da cidade física, permitindo a simulação do planejamento urbano e a previsão de possíveis incidentes. A digitalização também constrói a base de dados para novas aplicações de tecnologias de IA e fornecerá ferramentas avançadas para planejamento urbano e construção de cidades.

Além da tecnologia de IA, a construção de cidades inteligentes exigirá o desenvolvimento de outras tecnologias básicas. Um exemplo é a tecnologia 5G, que deve causar um impacto duradouro. Ela pode trafegar dados a velocidades 20 vezes mais rápidas do que a tecnologia 4G pode suportar e suporta a transmissão simultânea de dados de muitos dispositivos de comunicação diferentes. A enorme entrada de dados exigida pelos algoritmos de IA pode ser transferida para a nuvem, processada e retornada instantaneamente. Isso permite o uso de dispositivos inteligentes leves que não precisam de processadores de alta capacidade. Enquanto isso, conectar o máximo possível de equipamentos de infraestrutura a uma rede inteligente pode finalmente alcançar a Internet de Todas as Coisas (IoE – Internet of Everything). Dispositivos inteligentes recém-instalados também podem promover ainda mais a digitalização da cidade, de modo que sua digitalização e “smartification” possam avançar em conjunto.

As cidades inteligentes ainda terão algumas limitações. Grandes diferenças em histórias, culturas, planejamento e gestão entre as cidades significam que a experiência pode não ser prontamente replicável. Por exemplo, a China precisará considerar sua densidade populacional muito alta e marcos históricos. Em contraste, a Austrália precisaria lidar com as diferenças significativas entre as cidades costeiras e do interior. Os algoritmos de IA são sempre influenciados pelos dados nos quais tem acesso, e o processo e os resultados de seu trabalho refletem os preconceitos ou viés da fonte de dados em um grau ou outro. Isso exige que os administradores municipais e assistentes sociais supervisionem os algoritmos e a coleta de dados para garantir que os resultados sejam justos para todos os segmentos da sociedade. Os residentes da cidade também terão que abrir mão de parte de sua privacidade de dados para aproveitar a conveniência fornecida por esses algoritmos. Portanto, o uso desses dados privados terá que ser protegido por padrões rigorosos de gerenciamento de dados. O próprio ambiente da cidade também será um fator que limita o escopo de seu desenvolvimento. Isso significa que, ao desenvolver grandes cidades, os governos também devem dar importância à construção de regiões remotas e áreas rurais para que todos os centros populacionais possam desfrutar das conveniências trazidas pela tecnologia com Inteligência Artificial.

Conclusão

Cidades inteligentes oferecem aos residentes o sonho de uma vida urbana rápida e conveniente, inteligente e eficiente e cheia de esperança. Este futuro certamente requer a ajuda da tecnologia IA. Construir cidades inteligentes não será algo que acontecerá da noite para o dia. Como a tecnologia IA está incorporada nas cidades, os residentes serão gradualmente apresentados a novos conceitos e novos estilos de vida que não serão necessariamente fáceis de aceitar imediatamente. No entanto, os benefícios para a civilização humana oferecidos por esta próxima grande revolução tecnológica valem a pena.

Para artigos como esse, acesse o link.

Artigo escrito por Wang Dongang e publicado no blog da Mouser Electronics: Smart Future on the Horizon: Cities Built on AI

Traduzido e Adaptado por Equipe Embarcados.

Website | Veja + conteúdo

Mouser Electronics é um dos líderes mundiais em distribuição de semicondutores e componentes eletrônicos e distribuidor autorizado de mais de 500 fornecedores líderes da indústria. Nosso foco é a excelência em serviço ao cliente, oferendo rápida entrega e embarque imediato com a precisão no processo, desde a colocação dos pedidos até a sua entrega. Mouser oferece uma ampla seleção de produtos em estoque para rápido envio a mais de 170 países.

Licença Creative Commons Esta obra está licenciada com uma Licença Creative Commons Atribuição-CompartilhaIgual 4.0 Internacional.

Receba os melhores conteúdos sobre sistemas eletrônicos embarcados, dicas, tutoriais e promoções.

Comentários:
Notificações
Notificar
guest
0 Comentários
Inline Feedbacks
View all comments
Talvez você goste:

Séries

Menu