A análise de borda permite que empresas que utilizam dados tomem decisões imediatas após a coleta de informações por dispositivos IoT.
Tradicionalmente, as empresas reúnem dados de várias fontes, armazenando-os em servidores locais ou na nuvem para análise posterior. No entanto, este método de análise de dados representa um obstáculo para o avanço da Internet das Coisas (IoT) e da Internet Industrial das Coisas (IIoT).
A solução é a análise de borda!
Este artigo irá guiá-lo por um breve estudo sobre análise de borda, facilitando o desenvolvimento de soluções inovadoras e a transformação digital de negócios.
Introdução à Análise de Borda
Como o nome indica, a análise de dados de borda é o processo de analisar dados na origem, ou seja, na borda. A “borda” refere-se à fonte dos dados. No contexto da IoT, isso inclui sensores, atuadores, braços robóticos, sistemas HVAC, controles de transporte, interruptores de rede e outros dispositivos inteligentes.
Aplicativos de análise de borda realizam o processamento de dados próximo ao dispositivo IoT que os coleta em tempo real, seja em instalações de produção, sistemas de serviços públicos, etc. Isso permite a execução de processos críticos sem a necessidade de depender de respostas de um servidor central.
Em resumo, a análise de borda envolve coleta, processamento, análise e ação de dados, tudo em um dispositivo inteligente. Dispositivos como Amazon Echo ou Nest Home, por exemplo, utilizam essa tecnologia.
Estes dispositivos escutam os comandos do usuário e analisam o áudio para convertê-lo em linguagem de máquina, realizando pesquisas na web. Em seguida, apresentam os resultados obtidos na internet.
A Necessidade da Análise de Borda
O uso de dispositivos inteligentes em setores como energia, varejo, manufatura, segurança, logística e automotivo está em constante expansão. Contudo, a velocidade de crescimento da largura de banda da internet não acompanha essa tendência, e muitas vezes, ela é limitada.
Assim, coletar enormes volumes de dados de dispositivos IoT e transferi-los para a nuvem torna-se um processo lento. Além disso, a análise dos dados e o envio de informações úteis de volta ao dispositivo inteligente através da mesma rede pode gerar gargalos.
Isso pode levar à sobrecarga e paralisação da rede do sistema IoT!
Nesse cenário, o uso de dispositivos e aplicativos de análise de borda é fundamental. Dispositivos inteligentes em processos críticos podem analisar os dados coletados no local e agir imediatamente.
Um veículo autônomo, por exemplo, precisa frear ao detectar um obstáculo inesperado.
Não há tempo para coletar dados audiovisuais do obstáculo, enviá-los para um aplicativo na nuvem e aguardar uma resposta. O veículo precisa tomar uma decisão em frações de segundo para desviar ou frear bruscamente.
Como Funciona a Análise de Borda?
A análise na borda geralmente monitora várias métricas de dispositivos IoT ou de borda. Um aplicativo de análise acompanha a saúde e desempenho de todos os dispositivos inteligentes conectados.
Caso identifique problemas no fluxo de trabalho, o aplicativo tenta corrigi-los localmente. Se o problema persistir, ele interrompe o dispositivo defeituoso e notifica os técnicos.
Nesse processo, os seguintes dispositivos desempenham funções cruciais:
- Sensores IoT coletam dados ambientais como pressão, temperatura, umidade, RPM, etc.
- Dispositivos de borda, como o Sony REA-C1000 para análise local de dados, ou smartphones e tablets para controle de dispositivos IoT.
- Gateways de borda, com mais poder de processamento e memória que os dispositivos de borda, atuam como intermediários entre servidores na nuvem e dispositivos IoT.
- Atuadores inteligentes que executam tarefas com base na análise de dados de borda, como válvulas de água, interruptores, braços robóticos, controles de transportadores e comandos de computador.
A imagem acima ilustra um esquema da análise de borda do IBM IoT em um setor como o de gestão hoteleira.
Benefícios
#1. Maior Segurança
Com a análise de borda, não há necessidade de transferência de dados para a nuvem. Os dados originais permanecem no dispositivo onde foram gerados. Sem risco de interceptação ou infecção durante a transmissão, os dados ficam mais seguros.
#2. Prevenção de Latência e Análise Quase em Tempo Real
Alguns processos empresariais exigem análise imediata dos dados para operações. A análise de borda auxilia na tomada de decisões autônomas ao identificar e coletar informações na fonte.
Como a análise acontece perto dos dados, a latência é minimizada, evitando a transmissão para servidores remotos e resultando em respostas instantâneas.
Em situações como identificação de criminosos em imagens de câmeras de segurança ao vivo, ou análise de dados em aeronaves ou fábricas, é crucial tomar decisões em frações de segundo. Nesses casos, essa tecnologia é essencial.
#3. Alta Escalabilidade
À medida que as empresas crescem, o aumento de dados pode sobrecarregar a análise centralizada. Ao descentralizar o processo, a análise de borda permite escalar os processos e obter melhores recursos de análise.
#4. Menor Uso de Largura de Banda
A transferência de dados de dispositivos de origem para um servidor central consome muita largura de banda. Muitas áreas remotas não possuem a largura de banda necessária para transmissão. A análise de borda economiza largura de banda nestes casos.
#5. Redução de Custos
Os métodos convencionais de análise de big data podem ser dispendiosos. Processar dados em servidores na nuvem ou em soluções públicas gera custos com armazenamento, processamento, análise e uso da largura de banda.
Essa tecnologia utiliza dispositivos IoT ou hardware próximo para análise de dados, reduzindo custos com análise e largura de banda.
Limitações
#1. Segurança de Dispositivos Remotos
Apesar de a análise de borda proteger dados confidenciais contra ameaças cibernéticas durante a transmissão, ela envolve dispositivos remotos que podem ser vulneráveis a esses riscos.
Invasões em câmeras de segurança são frequentes, e seus dispositivos também podem ser alvo desses ataques. Se as medidas de segurança cibernética não se estenderem a esses dispositivos remotos, a segurança do sistema principal não será suficiente.
#2. Perda de Dados
A análise de borda prioriza os dados mais relevantes para análise, descartando outros dados do conjunto original.
Como essa tecnologia armazena apenas informações relevantes no servidor central, pode não ser ideal para empresas que necessitam armazenar todos os dados brutos.
#3. Compatibilidade de Dispositivos e Rede
Sendo uma tecnologia recente, a análise de borda pode apresentar problemas de compatibilidade e transmissão de dados ao usar dispositivos antigos e tecnologias de rede. Portanto, pode ser necessário adquirir novos dispositivos para implementar essa tecnologia, aumentando os custos para a empresa. Além disso, pode ser necessária uma atualização completa do sistema, interrompendo as operações.
#4. Necessidade de Desenvolvimento de Solução Personalizada
Embora existam diversas plataformas analíticas, algumas empresas podem precisar de uma plataforma de análise de borda personalizada, dependendo dos dispositivos que precisam analisar.
#5. Escolha do Software Adequado
Alguns sistemas no mercado compartilham apenas os dados de saída na nuvem, impedindo que empresas acessem os dados brutos originais. Para evitar isso, é necessário usar um software de análise atualizado que forneça todos os dados necessários.
#6. Necessidade de Avaliação de Usabilidade
Essa tecnologia é mais indicada para cenários de segurança, eficiência e tomada de decisão rápida. Assim, é fundamental que as empresas avaliem a necessidade antes de implementar a solução.
Casos de Uso
Analisando o Comportamento do Cliente
Varejistas coletam dados de câmeras de loja, sensores de estacionamento e tags de carrinho de compras. Com a análise de borda, essas empresas podem utilizar esses dados para oferecer soluções personalizadas aos clientes, com base em seu comportamento.
Monitoramento e Manutenção Remotos
Os setores de manufatura e energia precisam de respostas ou alertas imediatos quando as máquinas apresentam falhas ou necessitam de manutenção. A análise de borda é ideal para identificar problemas e gargalos mais rapidamente que a análise centralizada.
Vigilância Inteligente
Essa tecnologia também é útil para detecção de intrusos em tempo real. Empresas podem usá-la para aumentar sua segurança, utilizando imagens de CFTV para identificar e rastrear atividades suspeitas.
Previsão de Falha
Falhas de hardware IoT podem ser catastróficas. A análise de borda desses dispositivos pode prever esses problemas com precisão, permitindo que as organizações tomem medidas proativas e aumentem o tempo de atividade.
Atualmente, a análise de borda utiliza dispositivos e aplicativos personalizados para casos de uso industrial específicos. Algumas ferramentas e dispositivos que exemplificam essa tendência são:
Dispositivo Sony Edge Analytics
O REA-C1000 da Sony é um dispositivo de análise de borda completo. Permite conectar câmeras de rede Sony para capturar e analisar apresentações ao vivo para visualizadores remotos.
Ele possui recursos avançados como extração de manuscrito, sobreposição de conteúdo, conteúdo autônomo, rastreamento de apresentador, divisão de imagem, rastreamento de gestos da audiência, e muito mais.
AWS IoT GreenGrass
O AWS IoT GreenGrass é um serviço de nuvem de código aberto para desenvolver, implantar e controlar software de dispositivos IoT.
Ele leva a lógica e o processamento de dados na nuvem para os dispositivos IoT locais, permitindo que funcionem em redes com baixa ou intermitente largura de banda.
HPE Edgeline
O HPE Edgeline é ideal para uso robusto de dispositivos inteligentes em fábricas, plataformas de petróleo, etc. Ele leva software de ponta e hardware de tecnologia operacional (OT) diretamente para o chão de fábrica.
Assim, os dispositivos inteligentes podem obter informações rapidamente de um sistema de processamento de dados local, em vez de servidores na nuvem.
Kit de Desenvolvedor Intel IoT
Você pode usar software e hardware da Intel para desenvolver dispositivos inteligentes baseados em análise de ponta para uso comercial. O kit de ferramentas inclui:
- Pacote de software com drivers, SDKs, SO, exemplos e bibliotecas
- Distribuição Intel do OpenVINO
- VPU Intel Movidius
- Intel Arria 10FPGA
Azure IoT Edge
O Azure IoT Edge permite realizar análises e executar cargas de trabalho de IA em dispositivos inteligentes que operam na borda. A plataforma de desenvolvimento de análise de borda inclui:
- Hardware de borda IoT de fornecedores confiáveis
- Runtime de borda livre
- Módulo de lógica de negócios para executar software na borda
- Interface de nuvem Azure
Análise de Borda vs. Análise Tradicional
A principal diferença entre a análise de borda e a análise tradicional é o local de processamento dos dados.
Em sistemas de borda, a análise ocorre perto ou no dispositivo IoT que coleta dados e executa comandos. Na análise tradicional, o processamento ocorre longe do dispositivo inteligente que coleta dados.
A tabela abaixo resume outras diferenças importantes:
| Recurso/Funcionalidade | Análise de Borda | Análise Tradicional |
| Custo de propriedade | Alto | Baixo |
| Latência | Praticamente zero | Normalmente baixo a moderado, alto se o servidor estiver sobrecarregado |
| Compatibilidade de Dispositivos | Nenhuma, são necessárias soluções específicas ao trocar de dispositivo. | A maioria dos aplicativos de análise baseados em nuvem e servidor são compatíveis com diversos dispositivos. |
| Conectividade | Sistemas de IoT continuam funcionando | Sistemas de IoT podem parar |
| Aplicativos analíticos | Opções limitadas no mercado | Existem muitos aplicativos de análise de dados baseados em servidor |
| Custo do servidor | Baixo ou nenhum | Alto |
Perguntas Frequentes
O que é análise de vídeo de borda?
A análise de vídeo de borda significa analisar imagens de vídeo em um local próximo à câmera, evitando a transferência dos dados para um servidor na nuvem.
A câmera ou codificador processa a imagem, gerando metadados no Edge Analytics. Isso resulta em menor latência e uso de largura de banda.
Em qual situação a análise de borda é mais indicada?
A análise de borda é mais adequada para monitorar dispositivos ou em áreas com conectividade de rede limitada.
Setores como serviços financeiros e manufatura, que são sensíveis à latência, se beneficiam dessa tecnologia. Empresas em expansão também podem se beneficiar da análise de borda.
Considerações Finais
Agora você tem conhecimento sobre o que é análise de borda, como ela funciona, seus benefícios, ferramentas, casos de uso e limitações.
Isso permite tomar decisões para adaptar seus sistemas IIoT com dispositivos de análise de borda e controlar dispositivos remotos rapidamente.
Além disso, este artigo pode ajudar engenheiros e desenvolvedores de IoT a projetar e criar novas soluções de IoT e IIoT.
Em seguida, você pode consultar os dispositivos IoT mais populares.