Exercícios: A internet das coisas

Explique o que é a internet das coisas (IoT) e cite três objetos conectados que você conheça, indicando que dado ou «sentido» cada um fornece.

O que um objeto qualquer, por exemplo uma lâmpada, precisa para se tornar um objeto conectado? Mencione pelo menos três elementos e explique o papel de cada um.

A figura mostra como vários aparelhos de uma casa são controlados pelo celular, com um elemento da cadeia marcado com ?. Indique qual é esse elemento e explique o caminho que a ordem «acender a luz» percorre desde que se toca a tela até a lâmpada acender.

Cite três objetos conectados da sua casa ou do seu bairro e explique que «trabalho» cada um faz: medir algo, avisar sobre algo ou automatizar algo.

Explique o que é o «app» de controle de um dispositivo IoT e quais três funções costuma oferecer (ver o estado, dar ordens, programar regras automáticas).

Explique que papel o roteador wi-fi desempenha em uma casa conectada e o que acontece com os aparelhos inteligentes da residência quando o roteador é desligado ou fica sem internet.

Explique o que caracteriza uma senha forte e por que deixar «123456» em uma câmera IP é um sério problema de segurança.

Diferencie Bluetooth e wi-fi como formas de conectar um dispositivo: alcance, consumo de energia e um exemplo de dispositivo típico de cada um.

Uma tomada inteligente permite desligar o aquecedor de fora de casa. Descreva a cadeia completa que a ordem percorre (aplicativo, redes, tomada) e raciocine sobre o que acontece se o wi-fi de casa deixar de funcionar.

Compare um controle remoto por infravermelho com o controle de um aparelho pela internet: alcance, necessidade de rede e privacidade. Dê um exemplo em que cada um claramente seja mais conveniente.

Uma pulseira de atividade registra seus passos e seu sono. Raciocine sobre quais sensores ela usa, onde esses dados são guardados e qual aplicativo os mostra. Que risco para a sua privacidade você vê nesse funcionamento?

Um termostato inteligente «aprende» os horários da família. Explique que dados ele precisa registrar para conseguir isso, que economia ou comodidade esse aprendizado traz e que risco de privacidade implica.

Explique o que é «a nuvem» no contexto da internet das coisas: onde os dados realmente estão e o que acontece com os dispositivos se a empresa encerrar o serviço (casos reais de aparelhos que ficaram «burros»).

Uma cidade instala sensores nas vagas de estacionamento para indicar quais estão livres. Descreva a cadeia completa (sensor, rede de comunicação, plataforma, aplicativo) e dois benefícios mensuráveis do sistema.

Compare um dispositivo que funciona «localmente» (toda a lógica dentro de casa) com um que depende da «nuvem»: latência de resposta, privacidade e dependência do fabricante, dando um exemplo de cada tipo.

Invente uma regra de automação residencial útil e outra que seja uma má ideia, ambas do tipo «se [condição], então [ação]». Justifique cada uma pensando em falsos positivos e no que acontece quando a regra falha.

Elabore um sistema IoT que avise uma família no celular se a umidade de uma planta baixar demais: que sensor usaria, como seria conectado, como o aviso chegaria e que comportamento o sistema teria quando não houver internet.

Em uma sala de aula inteligente com sensores de CO₂, temperatura e luminosidade, o sistema gerencia janelas motorizadas, climatização e persianas. Em uma manhã fria de inverno (5,0 °C no exterior), a sala registra 1400 ppm de CO₂ (ar viciado; limite recomendado: 800 ppm), a temperatura interna é de 19,0 °C e a radiação solar direta ofusca a lousa digital. a) Identifique os dois conflitos de atuação que surgem ao tentar otimizar simultaneamente a saúde dos alunos, a eficiência energética e a visibilidade. b) Elabore o algoritmo de controle por regras condicionais (SE... ENTÃO...) que resolva ambos os dilemas, justificando qual dos objetivos deve ter prioridade absoluta em caso de contradição.

Uma escola substitui 60 lâmpadas tradicionais por lâmpadas «inteligentes» de baixo custo (5,0 W de iluminação LED e 1,5 W de consumo contínuo em repouso/standby pela conexão Wi-Fi). Após três anos, o fabricante vai à falência, desliga seus servidores na nuvem e o aplicativo do celular deixa de funcionar, impedindo acendê-las ou regulá-las remotamente. a) Calcule a energia total (em kWh) que as 60 lâmpadas consumiram em repouso durante esses 3 anos (1095 dias) e compare-a com o consumo real de iluminação se forem acesas 5 horas por dia durante 180 dias letivos por ano. Interprete o resultado do ponto de vista da economia de energia. b) Explique o fenômeno do «tijolo eletrônico» (bricking) sofrido por essas lâmpadas e que alternativa de projeto técnico (protocolos abertos locais em vez de dependência da nuvem) teria garantido que continuassem funcionando após o fechamento do fabricante.

Um fabricante de balanças de banheiro inteligentes oferece duas versões do mesmo produto: o modelo A custa 15,00 reais e exige criar uma conta gratuita em seu aplicativo móvel na nuvem para registrar peso, gordura corporal e ritmos cardíacos; o modelo B custa 55,00 reais e armazena os dados somente na memória interna e na rede local do usuário (sem servidores externos nem assinaturas). a) Explique qual é o modelo de negócio oculto do modelo A: como o fabricante monetiza a diferença de preço às custas dos dados biométricos do usuário e que riscos de perfilamento comercial ou com terceiros (como seguradoras) isso acarreta. b) Justifique tecnicamente por que o modelo B é mais resistente à obsolescência programada e garante a soberania digital do usuário a longo prazo, apesar do maior custo inicial.

Desafio do tema. Imagine que você deve projetar um protótipo robótico IoT para climatizar de forma autônoma uma estufa na sua localidade, otimizando o consumo segundo o tempo meteorológico real.

1. Obtenção de dados reais: Acesse o site do INMET, busque seu município e anote a temperatura máxima prevista ($T_{\max}$) para hoje (por exemplo, $22,4\text{ \textdegree C}$).

2. Projeto e construção virtual: No Tinkercad Circuits, elabore o projeto estrutural e o circuito de um robô ou alçapão automatizado. Conecte a uma placa controladora (Arduino ou micro:bit) um sensor de temperatura ($TMP36$) e um atuador (servomotor ou motor CC) para a abertura física ou ventilação.

3. Programação e conexão IoT: Programe o controle para que, se a temperatura detectada superar o limiar de $T_{\max} - 2,0\text{ \textdegree C}$, o motor se mova $90,0^\circ$. Acrescente e documente no código a função teórica que enviaria periodicamente essas leituras por Wi-Fi a um servidor IoT por meio do protocolo MQTT.

4. Produto final: Entregue um relatório breve (uma página) com o link ou captura do circuito no Tinkercad, o código implementado e uma justificativa técnica do chassi e da comunicação IoT.

Será avaliado:

• Integração coerente dos dados do INMET nas condições do código.

• Montagem funcional do circuito (placa, sensor e atuador) na plataforma virtual.

• Clareza e rigor técnico ao justificar a estrutura robótica e a arquitetura de dados IoT.