Elementos e protocolos de comunicação

Explique com suas palavras o que é a internet das coisas e descreva dois exemplos de objetos conectados que você conheça, indicando quais dados enviam ou recebem.

Explique o que é um sensor e descreva três sensores comuns em dispositivos IoT (temperatura, umidade, luz, movimento, distância...), indicando o que cada um mede.

Explique o que é um atuador e descreva três atuadores de uma casa inteligente (relé de tomada, fechadura motorizada, válvula de irrigação), indicando qual ação cada um realiza.

Todo sistema IoT combina quatro elementos: sensores, atuadores, conectividade e aplicativo. Explique o que cada um traz ao sistema e dê um exemplo concreto de cada elemento em uma casa inteligente.

A figura mostra a arquitetura de um sistema IoT que monitora a umidade de uma planta: o sensor envia os dados por wi-fi até a rede e a pessoa os consulta em um aplicativo do celular, mas um dos elementos está coberto por um ponto de interrogação, como mostra a figura.

Indique qual elemento falta na cadeia e quais funções cumpre (armazenar e processar os dados, estar acessível de qualquer lugar...). Depois, descreva o percurso completo de um dado desde a planta até a tela do celular.

Explique com suas palavras o que é um endereço IP e por que cada dispositivo conectado a uma rede precisa de um endereço único (funciona como o endereço postal do dispositivo dentro da rede).

O que é o pareamento (pairing) bluetooth? Descreva uma situação em que você o tenha usado e que segurança traz o fato de dois dispositivos precisarem ser pareados antes de se comunicarem.

Em um aplicativo de jardim inteligente, o dado «umidade 38 %» e a mensagem «regue esta tarde» não são a mesma coisa. Explique a diferença entre dado e informação, e qual parte do sistema converte o primeiro na segunda.

Compare wi-fi e bluetooth como protocolos para um dispositivo IoT (alcance, consumo de energia, velocidade, necessidade de rede) e raciocine qual escolheria para: (a) uma pulseira de atividade que se sincroniza com o celular e (b) uma câmera de segurança que envia vídeo em tempo real.

Escolha e justifique a conectividade (wi-fi, bluetooth ou dados móveis) para: (a) um relógio esportivo que se sincroniza com o celular, (b) uma campainha com vídeo que envia imagem ao vivo e (c) um localizador de bicicleta que pode estar longe de casa. Avalie o alcance, o consumo de bateria e o custo de dados em cada caso.

Um sensor alimentado por pilhas não pode transmitir continuamente sem esgotá-las. Explique duas estratégias de economia de energia em IoT (colocar o dispositivo em repouso entre as medições, enviar resumos em intervalos em vez de cada leitura) e o que se perde com cada uma (imediatismo, nível de detalhe).

Um agricultor quer instalar vinte sensores de umidade do solo distribuídos por um campo onde não há cobertura wi-fi. Proponha uma solução de conectividade razoável (rede de longo alcance e baixo consumo, gateway intermediário...) e justifique a sua escolha em comparação com usar simplesmente wi-fi ou bluetooth.

Analise um termostato inteligente: identifique quais dados captura, onde são processados (no próprio aparelho ou na nuvem), quais decisões toma de forma automática e o que o usuário vê e pode comandar a partir do aplicativo.

Alguns sensores não se conectam diretamente à internet, mas a um gateway que fala por eles. Explique o que é um gateway IoT, quando é necessário (sensores com protocolos de baixo consumo sem IP próprio, instalações com muitos sensores) e que vantagem de gerenciamento oferece.

Analise um alto-falante com assistente de voz: que processamento ocorre no próprio aparelho (detectar a palavra de ativação) e qual na nuvem (entender o pedido e responder), e quais funções deixam de estar disponíveis quando a conexão com a internet cai.

Em uma estufa escolar automatizada, detecta-se que as plantas sofrem com fungos porque o sistema irriga indiscriminadamente toda vez que a umidade do solo cai abaixo de 30 %, inclusive à noite ou com alta umidade ambiental, e além disso uma queda pontual do Wi-Fi provocou uma inundação porque a válvula ficou aberta. Redesenhe o sistema IoT: 1) Selecione e justifique quais sensores adicionais você deve incorporar além do de umidade do solo. 2) Elabore um algoritmo de controle lógico com condições compostas (umidade do solo, umidade ambiental, temperatura e faixa horária) para otimizar a irrigação e evitar doenças nas plantas. 3) Justifique de forma fundamentada se a decisão de abrir ou fechar a válvula solenoide deve ser executada no microcontrolador local (Edge Computing) ou em um servidor na nuvem, para garantir a segurança da instalação diante de quedas de rede.

Uma empresa propõe instalar em uma escola um sistema de alarme contra incêndios e controle ambiental 100 % dependente da nuvem: os sensores de fumaça e CO2 enviam leituras por Wi-Fi a um servidor remoto, o qual processa os dados e devolve aos atuadores a ordem de fazer soar as sirenes e abrir comportas. Refute tecnicamente esta proposta avaliando os riscos de latência, disponibilidade de rede e pontos únicos de falha em uma emergência. Em seguida, elabore uma arquitetura híbrida (Edge Computing e Cloud Computing) detalhando quais funções específicas devem ser executadas obrigatoriamente em local, em tempo real, e quais devem ser delegadas à nuvem, justificando a divisão de tarefas.

Uma câmera IP vem com a senha de fábrica «admin/admin». Analise o risco concreto de não alterá-la (as listas de senhas padrão circulam pela internet e os dispositivos são localizados com buscadores especializados) e descreva duas medidas básicas de segurança para qualquer dispositivo IoT doméstico.

Em uma auditoria de segurança em uma residência automatizada com câmeras IP, alto-falantes inteligentes e tomadas conectadas, detectam-se três incidentes: uma câmera emite tráfego de vídeo contínuo para o exterior usando credenciais de fábrica sem criptografia; um alto-falante envia para a nuvem gravações capturadas por falsas ativações; e uma tomada comprometida permite que um atacante dentro da rede Wi-Fi intercepte o tráfego local. Analise o vetor de ataque que cada vulnerabilidade explora e elabore uma estratégia técnica de mitigação que inclua segmentação de rede (VLANs ou sub-redes separadas), políticas de autenticação e criptografia, e ajustes de configuração física ou lógica para neutralizar os três riscos.

O contrato de um novo assistente de voz IoT indica que o dispositivo grava e envia ao servidor fragmentos de áudio de forma periódica para «treinar algoritmos de reconhecimento acústico e melhorar a experiência do usuário». Como responsável por privacidade e projeto tecnológico: 1) Analise a diferença técnica entre o processamento local da palavra de ativação (wakeword) no chip do dispositivo e o envio direto do fluxo de áudio para a nuvem, avaliando os riscos de vazamento de conversas privadas ou dados de menores. 2) Elabore três requisitos técnicos rigorosos (em nível de hardware, criptografia e políticas de retenção de dados) que imporia ao fabricante para evitar o monitoramento passivo sem consentimento antes de autorizar a compra.