Campus cognitivo: um framework para o ambiente universitário

Abstract

Um ambiente inteligente ou smart é aquele que obtém informações a qualquer hora e em qualquer lugar por meio de dispositivos, tecnologias de detecção por sistemas interligados que possam viabilizar a conexão e o conhecimento do entorno de forma eficiente. Sendo a evolução do ambiente smart para cognitivo uma forma responsiva, resiliente e que proponha uma resolução para uma situação prevista por meio da aprendizagem, avançando ao ambiente smart. O ambiente cognitivo no campus pode ser desenvolvido a partir dos modelos cognitivos aplicados nas cidades, considerando o campus ser um ambiente de cidade em menor escala. Sendo desenvolvido por meio da associação das Tecnologia da Informação e Comunicação (TIC), Internet das Coisas (IoT e Inteligência Artificial (IA) junto aos sistemas e computação cognitiva, do conectivismo e sensores além de outros dispositivos capazes de se adaptar e responder às mudanças no ambiente em questões ainda não sanadas no contexto smart campus como uso seguro e eficiente dos espaços, gestão de IoT em conjunto ao monitoramento em tempo real para gestão de recursos em energia e resíduos. Nesse sentido, a presente tese estruturou os domínios no contexto dos campi para um campus cognitivo explorando conhecimentos da literatura pela metodologia da Design Science Research (DSR). No decorrer das etapas da DSR o estudo aborda pesquisas bibliográficas, revisão integrativa, análise documental e verificação por grupo focal. Categorizando ?elementos constitutivos? que se estruturam a partir dos ?elementos funcionais? compostos pelos: i) modelos cognitivos aplicados na literatura (cidades e campus), e ii) os direcionadores estratégicos definidos a partir dos modelos cognitivos aplicados no ambiente universitário; ?elementos dimensionais? baseado na literatura quanto ao contexto dos trabalhos aplicados em smart campus. São formulados a partir destes elementos os direcionadores estratégicos do framework inicial (MCGU); com uma primeira validação junto ao Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia Catarinense (IFC). Este framework é instanciado posteriormente por meio da sistematização dos métodos técnicas e ferramentas da engenharia do conhecimento em ontologias nos domínios: pessoas, ambiente e áreas construídas, uso do espaço, recursos tecnológicos e governança. Sendo validado estas ontologias e o framework final junto aos gestores do (IFC). Os resultados demonstram que dentre as ferramentas utilizadas destaca-se os sensores, receptores e IA com maior evidência nas ontologias para a cognição de um campus. Sendo estas ferramentas e métricas contidas nas ontologias demonstram uma proposta de ações cognitivas que contribuem na otimização dos recursos e assertividade às demandas de forma interativa e imediata às questões prioritárias pelos gestores que queiram absorver e implantar na prática diária dos campi. Também houve uma avaliação aceitável do framework e as respectivas ontologias aplicadas aos domínios, sobretudo, aos novos campi do IFC; a partir da visão dos especialistas nos grupos focais desta instituição. Reconhece-se a necessidade de ampliação do escopo de estudo em outras instituições brasileiras que possam contribuir com o tema; como análises por grupos focais de iniciativas privadas. Além de implementação da proposta para avaliação dos resultados obtidos nesta temática. Novas pesquisas podem amplificar o escopo em outras temáticas além da dimensão infraestrutura, que busquem atender às demandas coletivas nos campi. Acredita-se que trabalhos futuros poderão abordar os conceitos desenvolvidos nesta tese em uma proposta que atenda as demandas e deficiências diárias a serem vencidas nas instituições de ensino superior (IES). Além de amplificar a proposta de um framework para atendimentos de outras dimensões como educação, saúde, gestão pública, energia, sustentabilidade, mobilidade, segurança, social e economia.

Abstract: An intelligent or smart environment is one that obtains information at any time and in any place through devices, detection technologies and interconnected systems that can enable efficient connection and knowledge of the environment. The evolution of the smart environment to a cognitive environment is a responsive, resilient form that proposes a resolution to a predicted situation through learning, advancing to the smart environment. The cognitive environment on campus can be developed based on cognitive models applied in cities, considering the campus to be a smaller-scale city environment. It is developed through the association of Information and Communication Technology (ICT), Internet of Things (IoT and Artificial Intelligence (AI) with systems and cognitive computing, connectivism and sensors, as well as other devices capable of adapting and responding to changes in the environment in issues not yet resolved in the smart campus context, such as safe and efficient use of spaces, IoT management in conjunction with real-time monitoring for resource management in energy and waste. In this sense, this thesis structured the domains in the context of campus for a cognitive campus exploring knowledge from the literature through the Design Science Research (DSR) methodology. During the DSR stages, the study addresses bibliographic research, integrative review, documentary analysis and verification by focus group. Categorizing ?constitutive elements? that are structured from the ?functional elements? composed of: i) cognitive models applied in the literature (cities and campus), and ii) strategic drivers defined from the cognitive models applied in the university environment; ?dimensional elements? based on the literature regarding the context of the work applied in smart campus. The strategic drivers of the initial framework (MCGU) are formulated from these elements; with an initial validation with the Federal Institute of Education, Science and Technology of Santa Catarina (IFC). This framework is subsequently instantiated through the systematization of the methods, techniques and tools of knowledge engineering in ontologies in the domains: people, environment and built areas, use of space, technological resources and governance. These ontologies and the final framework are validated with the managers of the (IFC). The results demonstrate that among the tools used, sensors, receivers and AI stand out with greater evidence in the ontologies for the cognition of a campus. These tools and metrics contained in the ontologies demonstrate a proposal for cognitive actions that contribute to the optimization of resources and assertiveness to the demands in an interactive and immediate way to the priority issues that managers want to absorb and implement in the daily practice of the campus. There was also an acceptable evaluation of the framework and the respective ontologies applied to the domains, especially to the new IFC campus; based on the view of the experts in the focus groups of this institution. It is recognized that there is a need to expand the scope of the study to other Brazilian institutions that can contribute to the topic; such as analyses by focus groups of private initiatives. In addition to implementing the proposal to evaluate the results obtained in this theme. New research can expand the scope to other themes beyond the infrastructure dimension, which seek to meet the collective demands on the campus. It is believed that future work will be able to address the concepts developed in this thesis in a proposal that meets the daily demands and deficiencies to be overcome in higher education institutions (HEIs). In addition to expanding the proposal of a framework to serve other dimensions such as education, health, public management, energy, sustainability, mobility, security, social and economic.