IoT: Array of Things agora se tornou um recurso de código aberto

O Array of Things agora se tornou um recurso de código aberto para monitoramento atmosférico, detecção de terremotos e uma variedade de outras aplicações.

Em uma mesa no restaurante alemão Berghoff no centro de Chicago em 2012, Charlie Catlett desenhou febrilmente a arquitetura de software em um guardanapo. Cientista da computação sênior do Laboratório Nacional de Argonne na época, Catlett estava trabalhando com cientistas da Agência de Proteção Ambiental dos EUA para entender os efeitos da poluição do ar na saúde dos moradores. Mas ele se sentiu limitado pelos dados da agência. Havia apenas uma dúzia de sensores de qualidade do ar em toda a cidade. Catlett sonhava com algo maior: uma vasta rede de sensores de baixo custo que pudessem medir tudo, desde a ilha de calor urbana até a poluição sonora.

O momento era o melhor possível: Chicago estava prestes a instalar 300.000 novos postes de luz, locais perfeitos para acoplar um dispositivo que realizaria uma espécie de “monitoramento fitness urbano” pensado por Catlett. Nos próximos 10 anos, com US$ 12 milhões em financiamento da National Science Foundation, a iniciativa Array of Things (AoT) de Catlett reuniu cientistas, residentes e departamentos governamentais para transformar o campo de detecção urbana de precisão. A equipe criou uma embalagem intencionalmente visível que se parece com quatro grandes tigelas brancas empilhadas de cabeça para baixo. Dentro há câmeras e um microfone, além de sensores de umidade, vibração, campos magnéticos, temperatura, poluição do ar e pressão barométrica.

Cada nó no AoT foi equipado com uma unidade de processamento gráfico Nvidia (ou GPU, em inglês) para realizar cálculos em imagens em campo e enviar apenas dados processados para a rede, uma forma de computação de ponta. Como uma proteção de privacidade adicional, os nós são projetados para serem instalados temporariamente. “Eu preferiria não ver a computação de ponta espalhada pela cidade, onde em todos os lugares que você anda há uma câmera que analisa o que você está fazendo”, diz Catlett. “Isso para mim é mais distópico do que eu gostaria de ver. Mas acho que esses dispositivos de ponta têm um lugar para diagnóstico. Você coloca essa tecnologia nas ruas para cumprir um propósito e depois a retira”.

Entre 2016 e 2019, a equipe conectou 140 nós AoT aos postes de iluminação de Chicago. Em um processo participativo, a equipe de Argonne e as universidades locais trabalharam com moradores de Chicago e departamentos da cidade para decidir onde colocar os sensores.

Dezenas de estudos, desde então, usaram os dados do sensor. Os nós foram usados para avaliar os níveis de segurança das travessias ferroviárias, monitorar o uso da faixa de pedestres e detectar inundações ao longo do rio Chicago. Kathleen Cagney, colaboradora do projeto que dirige o Instituto de Pesquisa Social da Universidade de Michigan (EUA), usou dados ambientais dos sensores para um estudo sobre saúde pública, encontrando taxas mais altas de asma em locais onde os sensores detectaram mais poluição do ar.

Desde então, a equipe de Catlett assumiu projetos de baixa tecnologia. No ano passado, por exemplo, ele e seus colegas fizeram uma parceria com a Microsoft Research para instalar 115 sensores de qualidade do ar movidos a energia solar de baixo custo em pontos de ônibus em toda a cidade. Os dados resultantes mostraram pontos críticos de poluição em alta definição sem precedentes perto de corredores industriais nos lados sul e oeste de Chicago. Grupos ambientais e comunitários agora estão pressionando a cidade para fazer mudanças nas políticas. A equipe planeja expandir o número de nós de qualidade do ar para milhares de unidades nos próximos anos.

O Array of Things também está se expandindo para além de Chicago por meio de um projeto chamado SAGE. Ao contrário de outros sistemas de detecção urbana, que tendem a ser privados, o SAGE permite que qualquer pessoa escreva software para seus nós, que contêm câmeras hiperespectrais de alta resolução, sensores lidar e gravadores de áudio.

Catlett diz que a equipe está entrando em sua fase de implantação. Até o final do ano, planeja instalar 50 dos nós de US$ 10.000 em Chicago, substituindo os nós Array of Things da geração anterior. Várias dezenas já foram implantadas no sul da Califórnia para detectar incêndios florestais e em torres em todo o país para analisar o clima e as mudanças climáticas. A National Science Foundation quer 80, uma para cada uma de suas torres da National Ecological Observatory Network. Oregon quer 100 para ajudar a detectar terremotos. A agência científica australiana CSIRO fez um pedido. A biblioteca de aplicativos de código aberto, disponível no GitHub, cresce constantemente e inclui programas para identificar pássaros por seus cantos e classificar nuvens de funil a partir de imagens.

O “monitoramento fitness urbano” tornou-se global – bem a tempo de estudar nosso mundo em mudança.

Christian Elliott é um jornalista científico freelance de Chicago, Illinois, Estados Unidos.