Sistema operacional para residências inteligentes baseado em análise comportamental com suporte à interação natural

Abstract

A possibilidade de embarcar um software que demanda um poder de processamento maior em circuitos com tamanho bem reduzido, fomenta o surgimento de dispositivos mais inteligentes em uma diversidade de áreas. A popularização desta tecnologia mostra indícios de que é factível possuirmos residências verdadeiramente inteligentes em alguns anos. Contudo, existem alguns aspectos desafiadores, onde é preciso lidar com a dificuldade de interoperabilidade entre os dispositivos heterogêneos, com a complexidade de abstração de hardware, com a dificuldade de gerir uma massa de dados que pode ser produzida no ambiente, bem como interagir utilizando controles complexos. Entretanto, ainda que os aspectos supracitados fossem solucionados, seria necessário desenvolver ferramentas capazes de gerenciar os eventos disparados tanto pelos usuários quanto pelo próprio ambiente, provendo suporte à interação natural, sob uma perspectiva de aprendizado contextual. Deste modo, o objetivo principal desta tese é propor e validar uma arquitetura de Sistema Operacional (SO) para Internet das Coisas (Internet of Things (IoT)) com enfoque no ambiente residencial, onde a interação natural é um requisito fundamental. A proposta tem como finalidade abstrair a camada de hardware, provendo subsídios para auxiliar o desenvolvimento de aplicações no âmbito residencial. Como forma de validar a arquitetura proposta, foi desenvolvido um protótipo de SO, no intuito de averiguar a harmonia entre os componentes e principalmente o atendimento aos requisitos levantados através da literatura. Para tanto, foram elaborados estudos de caso, onde foi possível observar de qual modo os requisitos foram tratados e, posteriormente, foi mensurado quantitativamente cada requisito, a fim de estabelecer métricas que podem ser utilizadas como referências em futuras implantações. Portanto, a principal contribuição desta pesquisa é a arquitetura de SO para IoT; além desta, destaca-se ainda o protótipo funcional de um SO para residências, o qual denominamos de VoxarHomeOS. Através da experimentação do protótipo, foi possível observar o comportamento dos componentes da arquitetura resultando em evidências que indicam que a arquitetura proposta é capaz de suprir os requisitos de interoperabilidade, escalabilidade, extensibilidade, descoberta em rede, sensibilidade ao contexto, análise de dados e, principalmente, interação natural. Em comparação com os trabalhos relacionados, se considerarmos este conjunto de requisitos, podemos inferir que o presente trabalho apresenta-se como uma evolução do estado da arte, visto que além de atender aos requisitos, fornece ao habitante mecanismos para definir gestos, comandos de voz para interagir com o ambiente, bem como consegue aprender a partir dos dados do ambiente.