Aprendizagem inteligente para uma cidade mais inteligente

Recentemente (em 31 de outubro) tive a oportunidade de ministrar a palestra “Introdução à Smart Cities com ênfase em Educação” no evento EduTech 2021.

Nele incluí um tópico sobre ambientes de aprendizagem em uma cidade inteligente, os quais decidi compartilhar um pouco mais em detalhes neste artigo que tem como base um artigo original chinês bastante interessante sobre este tema.

Introdução

Ambientes físicos e virtuais de aprendizagem são contextos sociais, psicológicos e pedagógicos em que a aprendizagem ocorre e que afetam o desempenho e as atitudes dos alunos. Eles envolvem professores, alunos, materiais de ensino e de avaliação, e tecnologia, bem como as interações entre esses elementos.

Os ambientes de aprendizagem devem ser considerados partes importantes de uma cidade, e ainda mais em uma cidade inteligente e interconectada – que possui dimensões de tecnologia, pessoas e instituições.

A cidade inteligente (smart city) é um novo conceito e um novo modo de promover a sabedoria do planejamento urbano, construção, gestão e serviço usando a Internet, computação em nuvem, big data, integração de informações geoespaciais e outras tecnologias de informação e comunicação (TIC) de nova geração para melhor utilizar os recursos em diferentes domínios urbanos.

Uma cidades inteligente no nível micro se concentra na criação de um ambiente habitável para os cidadãos, enquanto no nível macro se concentra na criação de um ambiente de desenvolvimento inovador, de melhoria contínua.

Nesse sentido, a aprendizagem inteligente desempenha um papel de liderança cultural para estimular a vitalidade para a inovação urbana e também fornece suporte científico para as experiências habitáveis ​​dos cidadãos.

E tal aprendizagem ocorre ao longo da vida do indivíduo em uma variedade de ambientes e situações diferentes, e não se limita apenas ao sistema educacional formal. A aprendizagem ao longo da vida cobre a aprendizagem formal, não formal e informal.

A aprendizagem formal é sempre organizada e estruturada, e tem objetivos de aprendizagem, que se realiza em instituições de ensino e formação. Para o aluno, ela é intencional e normalmente leva a diplomas e qualificações.

Por outro lado, a aprendizagem informal nunca é organizada, não tem um objetivo definido em relação aos resultados de aprendizagem e não é intencional da perspectiva do aluno. Ela ocorre no cotidiano, na família, no local de trabalho e assim por diante. A aprendizagem não formal é preferível em contraste com a aprendizagem formal, que também pode ser estruturada de acordo com arranjos educacionais e de treinamento, mas mais flexível.

Assim, a aprendizagem ao longo da vida inclui não apenas a aprendizagem em contextos formais, mas também a aprendizagem em diferentes contextos, como em casa, na escola, no local de trabalho, na comunidade, museus e outros. Tais aprendizagens devem promover a inclusão, a prosperidade e sustentabilidade das cidades.

Para uma cidade se tornar mais inteligente, é necessário ter uma visão de toda a cidade e inspecionar os papéis de apoio dos vários tipos de ambientes de aprendizagem na aprendizagem dos cidadãos.

Ambientes de aprendizagem

Grupos de diferentes estágios de idade têm diferentes tarefas e atividades de desenvolvimento. Na infância, as atividades de desenvolvimento incluem jogos e interações com os pais e outras pessoas.

  • Na infância e na adolescência, as tarefas de desenvolvimento incluem aceitar a educação formal, desenvolver habilidades e conceitos de conhecimento e desenvolver relações com pais, empresas e professores.
  • Na idade adulta, as tarefas de desenvolvimento incluem escolha de carreira, adaptação e desenvolvimento, construção e manutenção de famílias.
  • No período da terceira idade, as tarefas de desenvolvimento incluem a adaptação à aposentadoria e às mudanças familiares e o estabelecimento de contato com outros idosos.

Os campos de atividades principais podem refletir as características da aprendizagem ao longo da vida até certo ponto; eles podem incluir famílias, escolas, comunidades, locais de trabalho, locais públicos e assim por diante, conforme mostrado na Tabela 1.

Em diferentes ambientes de aprendizagem, pessoas com tarefas de desenvolvimento e características semelhantes podem interagir com os fatores circundantes no processo de aprendizagem. As pessoas também podem fazer uso dos recursos de conteúdo, ferramentas técnicas, métodos de aprendizagem e a comunidade de relacionamento, que pode ser o pano de fundo geral do contexto do ambiente físico e social.

Ambientes de aprendizagem referem-se aos diversos locais físicos e virtuais, contextos e culturas, nos quais os alunos aprendem, eles podem ser, como salas de aula, locais de trabalho, laboratórios, museus, locais naturais, meios de transporte, a própria casa, espaços de co-working e co-living e outros.

Assim, ambientes de aprendizagem em uma cidade incluem principalmente ambiente de aprendizagem escolar, ambiente de aprendizagem familiar, ambiente de aprendizagem comunitário, ambiente de aprendizagem no local de trabalho e ambiente de aprendizagem em espaço público, como por exemplo em museu. Veja a figura que segue.

Ambientes de aprendizagem inteligentes

Ambientes de aprendizagem inteligente são baseados na tecnologia de comunicação da informação, centrados nos alunos e com as seguintes características: o ambiente pode se adaptar ao estilo de aprendizagem e capacidade de aprendizagem de diversos alunos; pode apoiar os alunos para a aprendizagem ao longo da vida; pode apoiar os alunos no seu desenvolvimento. O ambiente de aprendizagem inteligente é um ambiente digital de alto nível, aprimorado para promover uma aprendizagem melhor e mais rápida. Ele pode oferecer suporte a aprendizagem fácil, envolvente e eficaz – em qualquer lugar, a qualquer hora, de qualquer maneira e em qualquer ritmo – que pode contar com a orientação necessária de forma ativa com dicas, ferramentas de apoio ou sugestões para alunos.

Ambiente de aprendizagem escolar

Durante toda a vida, a educação escolar confere às pessoas uma influência geral, sistemática e profunda, e esse período é um processo importante para a aprendizagem e a autoformação das pessoas.

Com a integração da tecnologia à educação, um número crescente de pesquisadores tem se concentrado em um ambiente de aprendizagem em sala de aula inteligente e novas formas de ambiente de aprendizagem em sala de aula, como ambiente de aprendizagem em sala de aula invertida nos últimos anos.

Ambiente familiar de aprendizagem

A família, como primeiro grupo de indivíduos, fornece as condições mais básicas para a socialização, para a aprendizagem básica e o desenvolvimento cognitivo das pessoas.

O ambiente de aprendizagem familiar consiste em uma série de características, incluindo estimulação da linguagem, materiais de aprendizagem disponíveis em casa, como livros e computadores, bem como comportamentos dos pais, como envolver as crianças em atividades de aprendizagem e proporcionar às crianças experiências de aprendizagem.

Além disso, pessoas de todas as idades podem estudar em casa para apoiar sua aprendizagem escolar, trabalho, desenvolvimento pessoal ou familiar etc.

Ambiente de aprendizagem da comunidade

A comunidade é a unidade social básica e a base vital para os membros sociais majoritários, com múltiplas funções, incluindo política, economia, cultura e gestão social.

As comunidades desempenham um papel importante no apoio à aprendizagem e ao ensino de conhecimentos e habilidades confiança que ocorrem fora das escolas e às atividades de educação cultural nas comunidades, que têm influência significativa sobre os adolescentes, adultos e idosos.

Ambiente de aprendizagem no local de trabalho

O desenvolvimento das tarefas de trabalho, a promoção do desempenho, o treinamento no local de trabalho e assim por diante, têm um papel importante na promoção do desenvolvimento individual dos funcionários em serviço, e o ambiente de aprendizagem no local de trabalho é um dos campos importantes para as atividades de aprendizagem de adultos.

Este ambiente inclui a criação de oportunidades de aprendizagem contínua, promoção da equidade e do diálogo, apoio aos indivíduos na manutenção de uma abertura para novas experiências e reflexão e tradução da aprendizagem em prática, incentivando a aprendizagem e colaboração em equipe, capacitar as pessoas para uma visão coletiva e conectar a organização ao seu ambiente.

As novas tecnologias têm um valor muito importante para a aprendizagem no local de trabalho, por eliminar o conflito entre o tempo de trabalho e o tempo de aprendizagem, e beneficia os funcionários com a aprendizagem informal e com o bom hábito de aprender a qualquer hora e em qualquer lugar.

Ambiente de aprendizagem de museus

Em locais públicos, as pessoas podem realizar várias atividades sociais, como trabalho, aprendizagem, cultura, comunicação social, entretenimento, esportes, descanso e viagens, e o ambiente de aprendizagem em locais públicos é uma parte importante constituinte dos ambientes de aprendizagem para os cidadãos.

É uma janela para refletir as condições materiais sociais e a civilização espiritual de um país ou nação.

A estrutura de avaliação e sistema de indicadores

Cinco ambientes de aprendizagem típicos fornecem o espaço e a atmosfera para as pessoas aprenderem em uma cidade, o que é essencial para cultivar talentos criativos para lidar com todas as inovações na cidade inteligente.

Com base no que foi exposto acima, foi construído um quadro de avaliação e sistema de indicadores. No sistema de indicadores, existe um indicador para cada tipo de ambiente de aprendizagem, e cada indicador possui alguns indicadores de subnível a ele relacionados, mostrados na Tabela 2.

Considerações Finais

Este artigo mostrou um pouco sobre a relação entre os temas educação e smart cities.

Para conhecer um pouco mais sobre cidades inteligentes, te convido a acessar os links indicados nas referências abaixo.

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Referências

Este artigo foi traduzido, reduzido e adaptado do original, em inglês, “Smart learning environments for a smart city: from the perspective of lifelong and lifewide learning”, de Rongxia Zhuang, Haiguang Fang, Yan Zhang, Aofan Lu & Ronghuai Huang (2017).

A palestra que comentei no início deste artigo, contemplou parte do conteúdo de mais três artigos adicionais sobre Cidades Inteligentes, a saber:

Pilha de APIs: as oportunidades de um bilhão de dólares redefinindo infraestrutura, serviços e plataformas

Cada vez mais o mundo dos negócios e o mundo da tecnologia convergem criando sinergia e valor no mercado.”

Muito tem sido escrito sobre a ascensão da economia da API (Application Programming Interface ou Interface de Programação de Aplicativos) nos últimos 5 anos ou mais, e por um bom motivo. De acordo com uma pesquisa recente, quase 40% das grandes organizações usam mais de 250 APIs e 71% dos desenvolvedores planejam usar ainda mais no próximo ano. Investidores estão percebendo, são mais de $ 2 bilhões investidos em empresas de API em 2020, passando de apenas $ 0,5 milhões em 2017. E se o recente financiamento de $ 600 milhões na Stripe a uma avaliação de $ 95 bilhões é algum sinal do que está por vir, 2021 verá muito mais dólares de investimento em empresas de API.

Por que estamos vendo uma adoção tão massiva? APIs são as “picaretas e pás” de nossa era digital moderna. Os “blocos de construção” de fato, APIs fornecem a infraestrutura central e permitem que os desenvolvedores criem rapidamente sem a necessidade de codificar tudo do zero. Ainda assim, correndo o risco de levar a analogia longe demais, as APIs estão deixando de ser apenas picaretas e pás para se tornarem tratores, escavadeiras e até edifícios pré-fabricados completos. Em outras palavras, passamos de uma primeira camada de APIs que fornecem componentes de infraestrutura de API para uma segunda camada de APIs que oferecem serviços de API de maior valor. APIs de Infraestrutura, APIs de Serviços, junto com APIs consolidadas, formam a Pilha de APIs ou (API Stack). A Pilha de APIs confunde os limites entre a infraestrutura e os aplicativos de uma maneira empolgante que criará oportunidades para os desenvolvedores criarem mais e mais rápido.

1ª Camada: APIs de Infraestrutura

Essa primeira camada da economia de APIs pode ser definida como APIs de infraestrutura, as picaretas e pás ou a base da pilha de API usada para construir aplicativos. Os exemplos incluem autenticação (Auth0, aquisição de $ 6,5 bilhões), Mensagens (Sendgrid, aquisição de $ 3 bilhões), Chat (Drift), Pesquisa (Algolia) e Vídeo (Mux). Não é segredo que houve um investimento significativo em APIs de infraestrutura, bem como saídas financeiras significativas. No entanto, ainda há mais potencial aqui. Acredito que veremos uma onda de APIs especializadas que ainda têm um grande potencial não realizado, como APIs de infraestrutura para verticais específicas. No entanto, à medida que as APIs se tornam mais especializadas, há uma questão de o que acontecerá para criar escala significativa e empresas independentes duradouras, e o que acabará sendo consolidado em plataformas de APIs de infraestrutura, como Stripe e Twilio.

Para entender que tipo de empresa significativa pode surgir aqui, devemos procurar características específicas de novos participantes em startups. As empresas de APIs de infraestrutura mais bem-sucedidas serão: 1) necessárias (como um remédio – must to have), e não apenas algo bom de se ter (vitamina – nice to have); 2) gerador de receita, não um centro de custo; 3) com diferenciação sustentada; e 4) ampla aplicabilidade.

As áreas de APIs de infraestrutura que se enquadram nesses critérios podem incluir empresas de Identidade, Integração e Automação. Patrick Salyer teve sucesso em primeira mão com uma empresa de APIs de Infraestrutura como CEO da Gigya, uma empresa de software empresarial que forneceu uma API para identidade de cliente para mais de 700 clientes e 2B de identidades de cliente, com uma aquisição bem-sucedida pela SAP em 2017. Outro exemplo onde ele vê muitos desses mesmos atributos de sucesso em torno de APIs para verificação de identidade – como um exemplo com Berbix – onde liderou um investimento da Série A por Mayfield, devido ao fato de ser:

  • A) infraestrutura crítica;
  • B) geração de receita;
  • C) potencial para sustentar vantagem; e
  • D) um ingrediente necessário para a transformação digital.

Outras áreas a serem observadas incluem API para sem senha, API para autorização, API para fraude e API para integração de dados.

2ª Camada: APIs de Serviço

A economia de APIs está entrando em uma nova era, na qual as APIs vão além de fornecer um utilitário para fornecer um serviço integrado que permite a criação de aplicativos de software de ordem superior. Como exemplo, vemos APIs para Banking, ou Banking as a Service (BaaS), que permitem que qualquer empresa existente ou nova ofereça contas bancárias, cartões de crédito ou empréstimos como um serviço integrado em outro aplicativo. O resultado é que qualquer empresa pode lançar mais rapidamente um negócio completamente novo ou uma nova linha de negócios dentro de uma empresa existente.

Para imaginar o que pode ser possível aqui, vejamos um exemplo. Uma empresa de SaaS oferece software de gerenciamento de back office como um serviço de valor agregado. Com uma API de Serviços, essa empresa pode agora oferecer serviços bancários e empréstimos comerciais, como uma extensão de seus negócios existentes, sem o incômodo de precisar estabelecer uma licença bancária ou construir qualquer infraestrutura técnica. Eles podem fornecer de forma rápida e econômica uma solução mais completa que lhes permite aumentar a receita e a retenção.

Os Serviços oferecidos via APIs estão permitindo que as empresas tradicionais avancem mais rapidamente para a digitalização. Veja o Staircase, uma API para hipotecas, que está ajudando a digitalizar o processo de hipoteca para credores hipotecários tradicionais. O Alloy, uma API para integração do cliente, está ajudando os bancos tradicionais a oferecer melhor produtos digitais, como empresas digitalmente nativas.

Finalmente, estamos vendo APIs de Serviços que permitem que novas startups digitalmente nativas sejam construídas mais rapidamente, permitindo uma diferenciação mais especializada e um tempo de lançamento mais rápido no mercado. Um exemplo é o WorkOS, que fornece um conjunto de APIs com todos os componentes SaaS necessários para construir um negócio de software.

Conforme observado pelos exemplos acima, as APIs de Serviços se tornarão facilitadores essenciais para os desenvolvedores avançarem, e esta é a área em que veremos mais inovação entre as empresas de API. As APIs de Serviços prontas para o breakout incluem APIs para bancos, hipotecas, seguros e comércio.

Consolidação: Plataformas de API

O que acontecerá com as empresas de APIs de Infraestrutura e de APIs de Serviços no longo prazo? Conforme observado acima, haverá muitas oportunidades para empresas autônomas com grandes resultados bem-sucedidos a serem construídas, especialmente para aquelas que resolvem as necessidades essenciais, são geradores de receita e têm aplicabilidade em massa. Dito isso, como vimos em praticamente todos os outros mercados desde o início da revolução industrial, sejam ferrovias, empresas de cabo ou bancos de investimento, haverá consolidação e plataformas surgirão.

Já estamos vendo os vencedores iniciais, como Stripe & Twilio, continuarem a construir mais produtos e adquirir empresas de API para se tornarem plataformas, assim como a AWS fez na infraestrutura em nuvem. Por exemplo, basta olhar para as aquisições da Twilio da Sendgrid por $ 2 bilhões e da Segment por $ 3,2 bilhões. Isso continuará e provavelmente ocorrerá principalmente nos maiores segmentos de mercado, como Identidade (Okta), Pagamentos (Stripe), Comunicações (Twilio) e Finanças (Plaid).

A combinação de oportunidades autônomas em APIs de Infraestrutura e de APIs de Serviços, junto com a capacidade de surgirem Plataformas API, é o que torna esta oportunidade tão empolgante, e por que estamos vendo tantos dólares de investimento fluindo para o espaço.

Conclusão

Conforme a economia de APIs amadurece, veremos mais e mais empresas construídas dentro da Pilha de APIs, uma combinação de APIs de Infraestrutura e de APIs de Serviços. Empresas icônicas e duradouras serão aquelas que conseguirem atingir velocidade, escala e financiamento de ruptura, fornecendo uma base instalada significativa e um baú de guerra para ampliar as ofertas por meio de P&D e M&A. E pode-se imagina um futuro brilhante para as startups que estão construindo a próxima geração de APIs, bem como para todos os negócios que serão construídos por esse novo conjunto de infraestrutura e serviços.

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Referência

Este artigo foi traduzido e adaptado a partir do original, em inglês, da Forbes: API Stack: The Billion Dollar Opportunities Redefining Infrastructure, Services & Platforms, by Patrick Salyer (2021)

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Como gêmeos digitais possibilitam cidades inteligentes

Recentemente postei um artigo aqui sobre as Áreas de Aplicação das Tecnologias Smart City, agora segue outro mais envolvente, pois trabalha um novo conceito: Digital Twin City.

As cidades são ecossistemas complexos que estão evoluindo rapidamente e – como os cidadãos – se tornando cada vez mais digitais. Em 2025, o número total de usuários globais da Internet deve chegar a 6,2 bilhões; espera-se que o número total de dispositivos conectados ultrapasse 100 bilhões no mesmo ano. Esses dispositivos conectados gerarão 180 ZB de dados por ano – um aumento de cinco vezes a partir de hoje. As equipes de gerenciamento da cidade estão sob enorme pressão para trabalhar com mais rapidez e eficiência, à medida que a infraestrutura digital das cidades evolui rapidamente. Também se espera que façam uso das redes de dispositivos e dos dados gerados para atender às necessidades dos nativos digitais.

Construindo Cidades Inteligentes

A criação de Smart Cities tem sido uma importante área de foco dos governos nos últimos anos. No entanto, o conceito de Cidade Inteligente deve evoluir junto com as mudanças que afetam os ecossistemas da cidade. As cidades normalmente têm três características principais que as tornam inteligentes ou inteligentes:

Conscientização: as cidades inteligentes têm consciência em tempo real de condições que mudam rapidamente, como ambiente (clima, níveis de poluição), tráfego (congestionamento, acidentes) e status de segurança pública (emergências, incidentes de crime). Condições muito mais lentas ou que mudam periodicamente, como mudanças populacionais ou demográficas e níveis de atividade econômica (comércio, vendas no varejo, turismo, viagens e manufatura) também influenciam as operações e o desenvolvimento das Smart Cities.

Resposta: Grandes níveis de consciência, juntamente com tempos de resposta rápidos, tornam uma cidade realmente inteligente. Nas operações da cidade, respostas eficientes podem prevenir o agravamento de situações perigosas, evitar desastres e salvar vidas.

Previsão: a capacidade de prever e responder proativamente aos eventos é parte integrante das Smart Cities. Tal habilidade era considerada o reino da ficção científica apenas duas décadas atrás, mas com a quantidade de dados capturados e suportados por algoritmos de Inteligência Artificial (IA) hoje, estamos mais perto de isso se tornar realidade.

Com o tempo, as equipes de operações da cidade tentaram desenvolver essas características capitalizando vários avanços tecnológicos. Por exemplo, câmeras de circuito fechado de televisão, sensores em sistemas de aquecimento, ventilação e ar-condicionado e sistemas de gerenciamento de edifícios foram usados ​​para aumentar significativamente a conscientização da cidade. No entanto, a natureza isolada desses sistemas eletrônicos tem consciência limitada e as respostas permanecem manuais. Suas limitações retardaram a mudança das operações da cidade de reativas para proativas (elas acabarão se tornando preditivas). Em suma, a falta de integração entre esses elementos individuais de tecnologia nos ecossistemas das cidades tem impedido a transformação das cidades em entidades verdadeiramente inteligentes, embora os diferentes elementos tenham evoluído por conta própria.

Revolução cognitiva: As Cidades Gêmeos Digitais (Digital Twins)

Os cientistas acreditam que a humanidade se tornou a espécie dominante na Terra por causa de um período de rápido desenvolvimento do cérebro no processo evolutivo. As cidades estão passando por um período semelhante de “revolução cognitiva” – um período de rápido desenvolvimento do “cérebro da cidade”. Embora essa revolução tenha sido desencadeada pelo rápido desenvolvimento de sistemas sensoriais – a rede de coisas conectadas – ela é alimentada por dados.

O maior desafio que as equipes de gerenciamento da cidade enfrenta nas operações municipais baseadas em dados é derivar valor do aumento do volume, velocidade e variedade de dados – também conhecido como big data. Para enfrentar esse desafio, as equipes de operações da cidade estão criando modelos de dados que podem visualizar as operações complexas das funções da cidade em tempo real. Esses modelos são conhecidos como “gêmeos digitais”. O Dr. Michael Grieves, um dos pioneiros do conceito, define gêmeos digitais como tendo três partes: produtos físicos no espaço real, produtos virtuais no espaço virtual e dados conectados que unem o físico e o virtual.

Esses modelos de dados são projetos digitais ao vivo de ativos físicos, processos e ecossistemas inteiros, como cidades. O que diferencia os gêmeos digitais das visualizações tradicionais é seu dinamismo e recursos em tempo real. De fato, a empresa de pesquisa de mercado global IDC prevê que até 2023, 25% das plataformas gêmeas digitais de Cidades Inteligentes serão usadas para automatizar processos para ecossistemas de ativos e produtos cada vez mais complexos e interconectados.

Como os gêmeos digitais beneficiam as cidades

Os gêmeos digitais podem envolver todos os níveis de gerenciamento da cidade, incluindo gerenciamento executivo, várias equipes operacionais (como transporte público, polícia, bombeiros, serviços de emergência e serviços públicos), planejadores da cidade, equipe de marketing e branding e terceiros. Existem benefícios que cada função pode derivar de um gêmeo digital:

Gestão Executiva (CXOs): Os gêmeos digitais melhoram a tomada de decisão de nível executivo, fornecendo uma visão holística e flexível de ativos, instalações e processos. Os gêmeos digitais permitem que os tomadores de decisão monitorem de perto os indicadores-chave de desempenho de alto nível.

Operações na cidade: gêmeos digitais permitem uma abordagem de “controle de missão” para as operações na cidade. Uma visão em tempo real dos ativos (por exemplo, um semáforo) e cadeias de valor inteiras (por exemplo, uma estrada arterial) oferece às equipes operacionais a capacidade de prever problemas e mitigar riscos.

Planejadores de cidades: o planejamento urbano é um aspecto importante, mas desafiador, da construção de uma cidade. Os planejadores da cidade geralmente têm dificuldade em prever os resultados possíveis de novos desenvolvimentos ou atualizações. Os gêmeos digitais oferecem oportunidades significativas na geração e desenvolvimento de ideias, colaboração em estágio inicial e opções, simulações e testes rápidos.

Pessoal de marketing e vendas: a grande quantidade de dados disponíveis por meio de gêmeos digitais permite que as equipes de gestão da cidade realizem análises de causa raiz (por exemplo, análise de acidentes frequentes em um sinal de trânsito) e formule campanhas de marketing direcionadas para mudar o comportamento dos cidadãos. Uma visão em tempo real dos movimentos e passos dos cidadãos oferece oportunidades significativas de geração de receita para as cidades em termos de publicidade e vendas de imóveis.

Parceiros: os gêmeos digitais facilitam a colaboração e a comunicação com os parceiros. Os gêmeos digitais também aceleram o desenvolvimento de produtos e serviços, melhorando o compartilhamento de dados (entre agências de transporte público e fornecedores de caronas, por exemplo).

Figura: Digital Twin City: Benefícios e capacitadores de tecnologia

Os gêmeos digitais melhoram drasticamente as operações da cidade, levando a benefícios significativos para os cidadãos. A visibilidade em tempo real da cidade permite uma melhor resposta a emergências, fluxo de tráfego suave e cria uma cidade com eficiência energética. Um gêmeo digital também atua como uma plataforma para uma nova era de aplicativos urbanos digitais que ajudam a tornar a vida melhor para os cidadãos.

Tecnologias que permitem Digital Twin Cities

Os gêmeos digitais são construídos e operados por meio de várias tecnologias complementares que coletam, calculam e visualizam dados. Um conjunto de sistemas fundamentais (como sistemas de aplicativos corporativos), que já estão em vigor na maioria das organizações hoje, fornece suporte de dados e processos de negócios para gêmeos digitais. No entanto, é um grupo de novas tecnologias que geralmente são implantadas como parte dos esforços de transformação digital organizacional que permite que os gêmeos digitais alcancem seu verdadeiro potencial e se tornem modelos de dados vivos que abrangem ecossistemas.

Borda da Internet das Coisas (IoT): os sensores e as plataformas de IoT coletam e orquestram continuamente os dados necessários para que as organizações derivem valor de ativos físicos. Esse feed de dados em tempo real é o que garante que um gêmeo digital mantenha uma cópia real ao vivo de um ativo, processo ou ecossistema. Quando gêmeos digitais são usados ​​para otimizar as operações, a velocidade e a precisão tornam-se primordiais. O processamento distribuído na borda da nuvem torna-se crítico em tais cenários.

5G: Um fluxo de dados contínuo em tempo real entre as versões física e virtual é crítico para gêmeos digitais. Com suas velocidades ultrarrápidas, baixas latências e capacidade para suportar altas densidades de dispositivos, o 5G se torna um acelerador digital gêmeo essencial.

Inteligência Artificial e Big Data Analytics: AI, combinada com ferramentas analíticas, apóia a tomada de decisão dos operadores da cidade e permite a automação de tarefas operacionais. Por exemplo, um sensor de áudio que faz parte da infraestrutura da cidade pode alertar o pessoal do centro de operações sobre um acidente e fornecer uma lista de possíveis respostas. Este tipo de sensor também pode acionar automaticamente a vigilância por drones da área afetada.

Ferramentas de visualização: centros de operações em tempo real com vídeo walls e ferramentas de visualização 3D, como Building Information Modeling (BIM), são componentes essenciais dos gêmeos digitais. A realidade aumentada e as tecnologias de realidade virtual podem levar essas ferramentas para o próximo nível, aumentando a eficácia e a precisão dos gêmeos digitais. Essas tecnologias também têm implicações importantes em operações, treinamento, projeto e simulação.

Plataforma Digital: Uma plataforma digital realiza a integração de todas essas tecnologias, conectando aplicativos e dados para eliminar silos. A plataforma também conecta várias empresas e parceiros do ecossistema para explorar totalmente o valor do ecossistema e exceder as capacidades dos sistemas autônomos.

Exemplos de gêmeos digitais

A Virtual Singapore, desenvolvida de forma colaborativa por várias entidades governamentais da cidade-estado, é um bom exemplo de uma cidade gêmea digital. Um modelo de cidade 3D dinâmico e uma plataforma de dados colaborativa mostram aspectos como mapas de área e seus vários componentes – incluindo vegetação, corpos d’água e infraestrutura de transporte, bem como edifícios e ativos – em detalhes. Isso é complementado com diferentes fontes de dados e informações estáticas, dinâmicas e em tempo real da cidade, como dados demográficos, movimentos e clima. Esses dados são usados ​​por vários departamentos governamentais de inúmeras maneiras, simulando um incidente em um estádio para formular um plano de evacuação, por exemplo, ou analisando os padrões de tráfego e de movimento de pedestres para planejar a construção de uma nova ponte de pedestres e monitoramento em tempo real de novos projetos de construção. Esta plataforma dupla digital agora está sendo estendida a parceiros e outros jogadores terceirizados, que podem usá-la para criar aplicativos da cidade que melhoram a vida dos cidadãos.

Outro exemplo é Yingtan, uma cidade chinesa pioneira na construção de cidades gêmeas digitais. Como parte de sua visão ‘baseado em IoT, Intelligent Yingtan’, o governo da cidade construiu serviços unificados com base em um modelo ‘One Center, Four Platforms’. As 43 categorias de aplicações de IoT da cidade – cobrindo áreas como água, transporte, postes e estacionamento – são consolidadas em um ‘cérebro’ de IoT, permitindo que a cidade construa um gêmeo digital, o que acabará por melhorar a vida de seus cidadãos.

Enquanto isso, o Reino Unido está levando o conceito para o próximo nível, construindo um gêmeo digital nacional, que será um ecossistema de gêmeos digitais conectados. Como um passo inicial, o país criou uma definição comum e uma abordagem para o gerenciamento de informações, para permitir o compartilhamento aberto e seguro de dados entre futuros gêmeos digitais. O Reino Unido também criou o Digital Twin Hub (DT Hub), uma comunidade habilitada para web para os primeiros usuários de gêmeos digitais aprenderem por meio do compartilhamento e progredirem por meio da aplicação prática.

O futuro dos gêmeos digitais

As operações da cidade baseadas em dados tornaram-se complicadas devido ao volume e variedade de novas fontes de dados (como vídeo e áudio digital, dados do sensor IoT, mídia social e biometria). Também há uma pressão considerável para reduzir o tempo gasto para analisar informações, acelerar o processo de resposta e usar novas ferramentas – como a computação cognitiva – para descobrir padrões que de outra forma seriam invisíveis. Os gêmeos digitais, habilitados por uma plataforma digital, têm enormes benefícios potenciais a esse respeito. A maioria das iniciativas de gêmeos digitais de cidades inteligentes dentro do reino está atualmente focada em transporte e serviços públicos ou restrita a ativos ou edifícios. Embora essa abordagem seja um bom começo, as equipes de gestão da cidade devem unir ativos a processos e, eventualmente, conectar ecossistemas inteiros, para realizar o verdadeiro potencial dessas iniciativas.

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Referência

Este artigo foi traduzido e adaptado do original, em inglês: How Digital Twins Enable Intelligent Cities, por Safder Nazir (Senior Vice President da Huawey- Digital Industries), 2020.

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