KE-IoT: uma proposta de modelo baseado em conhecimento para ambientes de internet das coisas (IoT)

Abstract

A expansão da quantidade e variedade de dispositivos conectados à internet já ultrapassou o número de habitantes do planeta e continua a crescer em grande escala, diante deste cenário surge a área da Internet das Coisas e com isso uma série de novas aplicações e inovações começam a emergir, em âmbito social, organizacional e governamental, tendo aplicações em diversas áreas, como: saúde, transporte, agricultura, energia, indústria, entre outras. Diante desta revolução tecnológica gerada pela IoT, uma série de desafios necessitam ser superados, entre eles, a garantia de interoperabilidade é um dos pontos principais, pois com o imenso volume de dados gerados, e dos diversos protocolos, redes de comunicação e formatos utilizados é necessário que a interoperabilidade seja trabalhada para permitir que a IoT aconteça. O uso de ontologias e tecnologias da web semântica permite gerar a interoperabilidade necessária para atender a esta demanda latente da IoT e tem tido papel chave nas iniciativas dadas neste sentido, além disso, também possibilita criar maior significado aos dados brutos gerados pelos dispositivos conectados, o que permite a geração de novas informações e a descoberta de conhecimentos a partir da implantação de uma base de conhecimento deste contexto. Neste sentido, este estudo propõe um modelo que aborda o cenário da IoT com uma ótica da Engenharia do Conhecimento (EC), propondo um modelo baseado em conhecimento para ambientes de IoT apoiado principalmente no uso de ontologias e web semântica, porém, expandindo para possibilidades de utilização de outras técnicas da EC, como métodos de resolução de problemas, aprendizagem de máquina, KDD, entre outros. A partir do desenvolvimento de um ambiente simulado de IoT, foi possível validar conceitos, fluxos e alguns dos principais requisitos que compõem o modelo proposto, sendo gerada uma base de conhecimento com os dados de dispositivos conectados (agente simulado). Durante o processo de desenvolvimento do modelo proposto e do ambiente simulado, foi possível coletar resultados experimentais que permitem a evolução dos mesmos e a expansão para diversas áreas de aplicação, pois o modelo foi elaborado com uma abordagem generalizada, o que permite realizar especializações de acordo com as aplicações a serem implementadas.<br>

Abstract : The expansion of the quantity and variety of devices connected to the Internet has already surpassed the number of inhabitants of the planet and continues to grow on a large scale, before this scenario emerges the Internet of Things area and with this a series of new applications and innovations begin to emerge, in a social, organizational and governmental context, having applications in several areas, such as: health, transportation, agriculture, energy, industry, among others. Faced with this technological revolution generated by IoT, a series of challenges need to be overcome, among them, the guarantee of interoperability is one of the main points, because with the huge volume of data generated, and the various protocols, communication networks and formats used is Interoperability is required to enable IoT to take place. The use of ontologies and semantic web technologies allows the generation of interoperability needed to meet this latent demand of IoT and has played a key role in the initiatives taken in this regard, and also allows to create greater meaning to the raw data generated by the connected devices, the which allows the generation of new information and the discovery of knowledge from the implementation of a knowledge base of this context. In this sense, this study proposes a model that approaches the IoT scenario with a view of Knowledge Engineering (EC), proposing a knowledge-based model for IoT environments supported mainly in the use of ontologies and semantic web, however, expanding to possibilities of other EC techniques, such as problem solving methods, machine learning, KDD, among others. From the development of a simulated IoT environment, it was possible to validate concepts, flows and some of the main requirements that make up the proposed model, generating a knowledge base with the data of connected devices (simulated agent). During the process of development of the proposed model and the simulated environment, it was possible to collect experimental results that allow the evolution of the same and the expansion for several application areas, since the model was elaborated with a generalized approach, which allows to realize specializations according to with the applications to be implemented.