O PAPEL DAS PESSOAS E DOS SENSORES NO DESENVOLVIMENTO DAS SMART CITIES UMA REVISÃO SISTEMÁTICA DA LITERATURA
Italberto Figueira Dantas
Orientador: Prof. MsC. Felipe Silva Ferraz
Motivação • O aumento acelerado da população urbana nas cidades
faz com que se enfrente muitos problemas, como por exemplo, a deterioração dos serviços de transporte público, a diminuição da qualidade do ar e o aumento do desemprego, etc (NAM; PARDO, 2011).
• Para mitigar os problemas causados pelo crescimento populacional, um dos recursos mais utilizados é a tecnologia. Algumas, como IoT são utilizadas no contexto das Smart Cities por seu potencial de melhorar a qualidade de vida da população (YASHIRO et al., 2013).
Motivação • Outro conceito empregado no contexto das Smart Cities,
é o crowdsensing que coleta de dados fornecidos por pessoas para analisar um fenômeno que não poderia ser avaliado utilizando-se apenas dados de sensores (GANTI; YE; LEI, 2011).
• Toda iniciativa que ajude a entender como o crescimento dos centros urbanos ocorre e como mitigar os problemas causados durante este processo, são importantes.
• Neste trabalho, os fatores humano e tecnológico são abordados de modo a delinear seu papel no desenvolvimento das Smart Cities.
Problema • Existe uma quantidade significativa de trabalhos
abordando a participação de pessoas e a utilização de sensores no âmbito das Smart Cities. Assim, tem-se a necessidade de visualizar de forma macro o panorama atual nesta linha de pesquisa, a fim de identificar questões que permaneçam em aberto, bem como identificar pesquisas que possam ser utilizadas para acelerar os estudos nessa área.
Objetivos • Fornecer um panorama atual das pesquisas científicas
realizadas na área das Smart Cities, que abordem o seu desenvolvimento com base na participação de pessoas e na utilização de sensores.
a. Realizar uma revisão sistemática da literatura abordando o desenvolvimento das Smart Cities com base na participação de pessoas e na utilização de sensores;
b. Identificar lacunas nos estudos relacionados ao tema, tornando possível o direcionamento para pesquisas futuras;
c. Classificar as pesquisas primárias selecionadas de acordo com critérios tecnológico e científico.
Smart Cities • O termo “Smart City” vem sendo utilizado há vinte anos, e
evoluiu devido a preocupações com fornecimento de serviços e consumo de recursos (BARTOLI et al., 2011)
• Pardo (NAM; PARDO, 2011) subdivide alguns sinônimos de Smart City de acordo com as perspectivas Tecnológica, Humana e Social.
Smart Cities
Fonte: (NAM; PARDO, 2011)
Smart Cities • De acordo com a dimensão observada, o termo Smart
City pode dar ênfase aspectos diferentes:
• Fatores Tecnológicos – Infra estrutura de hardware e software; • Fatores Humanos – Criatividade, diversidade e educação; • Fatores Institucionais – Governança e políticas.
• Uma cidade não pode ser considera como inteligente tratando os fatores como se fossem peças isoladas. Eles devem ser considerados como um conjunto.
Smart Cities
Fonte: (CARAGLIU; DEL BO; NIJKAMP, 2011)
Metodologia • Revisão Sistemática da Literatura (RSL) • Uma revisão da literatura é, quase sempre, a fase inicial
de qualquer pesquisa (BIOLCHINI et al., 2005). • A RSL vai além de uma simples revisão literária, utiliza
metodologia científica, e fornece um modo de integrar estudos criando generalizações sobre o assunto.
• Uma RSL, é o um meio de identificar, avaliar e interpretar uma parte da pesquisa relevante a cerca de uma determinada questão de pesquisa, área, ou fenômeno de interesse (KITCHENHAM, 2007).
RSL • O modelo de revisão sistemática utilizada neste trabalho
foi baseado no proposto por Kitchenham (KITCHENHAM, 2007) e conduzido por Oliveira (OLIVEIRA; OSÓRIO; NAKAGAWA, 2012) e Budgen (BUDGEN et al., 2007). Foi utilizado um template para o protocolo, proposto por Biolchini (BIOLCHINI et al., 2005) e a adaptado para se adequar as necessidades deste trabalho.
RSL
Fonte: (BIOLCHINI et al., 2005)
Protocolo • Objetivo • Questões de Pesquisa • Seleção de Fontes • Tipos de Publicações • Idiomas • Busca Manual • Expressão de Busca • Critérios de Seleção • Armazenamento da Informação • Extração e Classificação dos Dados • Categorização • Avaliação de Qualidade • Teste do Protocolo
Protocolo - Objetivo • Identificar e analisar pesquisas primárias, no contexto do
desenvolvimento das Smart Cities com a participação de pessoas e utilização de sensores sob os aspectos humano e tecnológico, e criar uma panorama da pesquisa científica atual na área.
Protocolo – Questão de Pesquisa Qual o papel de pessoas e sensores no
desenvolvimento das Smart Cities?
• Novais et al. (NOVAIS et al., 2013) sugere a divisão da questão de pesquisa em sub-questões, com o objetivo de fornecer uma abrangência maior, pois ela pode ser abordada sob diferentes aspectos.
Protocolo – Questão de Pesquisa • Q1.1 Qual a influência da participação das pessoas ou
utilização dos sensores no estudo? • Q1.2 Qual nível de infraestrutura prévia para que a
proposta do estudo seja viável? • Q1.3 Em qual estágio de organização social a cidade
precisa estar para que o estudo seja viável? • Q1.4 Qual a contribuição do estudo para a comunidade
científica? • Q1.5 Como foi realizada a validação do estudo? • Q1.6 Qual foi o principal aspecto da cidade afetado pelo
estudo?
Protocolo – Seleção das Fontes
Fonte: Elaborada pelo autor.
• Bases com maior número de publicações na área da computação; • Bases com mais resultados para a consulta “Smart City”; • Bases com a funcionalidade de exportação de dados.
Protocolo – Busca Manual • Para evitar que trabalhos relevantes não sejam avaliados
por, deve-se a busca manual, que segundo Kitchenham (KITCHENHAM, 2007) é uma estratégia encorajada por vários autores.
• De forma complementar a busca regular, deve-se realizar uma busca nas referências dos estudos primários obtidos (BAILEY et al., 2007).
• Este procedimento recebe o nome de “snow-balling search“.
Protocolo – Expressão de Busca • A expressão de busca é uma sentença lógica que deve
ser utilizada para realizar a busca nas bases de publicações escolhidas.
(((digital OR smart) AND (city)) AND (development OR creation OR expansion)) AND (iot OR ict) AND (people OR
citizen))
Protocolo – Etapas
Fonte: Elaborada pelo autor.
Protocolo – Critérios da Etapa ET02 • CR01 – Publicações repetidas (deve haver apenas uma); • CR02 – Publicações de mesmo autor que apresentem
conteúdo semelhante, mesmo que publicados em eventos distintos (deve haver apenas uma);
• CR03 – Estudos cujo texto não possa ser obtido através do mecanismo de busca utilizado ou por meio de outro mecanismo.
Protocolo – Critérios da Etapa ET03 • CR04 – A leitura do título indica que o estudo trata de um
assunto distinto do enfoque deste trabalho; • CR05 - A leitura do resumo indica que o estudo trata de
um assunto distinto do enfoque deste trabalho; • CR06 – A leitura do texto do estudo indica que o assunto
é distinto do enfoque deste trabalho;
Protocolo – Armazenamento • Para armazenar, organizar e avaliar as publicações
obtidas através das consultas às bases de publicações selecionadas, optou-se por desenvolver um software específico.
• O Software de Apoio a Revisões Sistemáticas (SOARES) foi desenvolvido adaptando-se o protocolo de revisão definido para este estudo.
Protocolo – Categorização • Os estudos primários obtidos devem ser categorizados; • Esse processo deve ser realizado lendo-se os resumos e
identificando-se palavras-chave que descrevam a contribuição do estudo (PETERSEN et al., 2007).
Protocolo – Avaliação de Qualidade • Segundo Kitchenham (KITCHENHAM, 2007), os critérios
de qualidade podem ser utilizados para ajudar a analisar e resumir os dados obtidos, identificando subgrupos dentre os estudos selecionados;
• A avaliação de qualidade irá ajudar a determinar se a qualidade dos estudos analisados influencia nos resultados das publicações.
Protocolo – Avaliação de Qualidade
Fonte: Elaborada pelo autor.
Protocolo – Teste do Protocolo • Para assegurar que o protocolo está correto, deve se
conduzir um teste antes da execução final do protocolo, a fim de identificar possíveis falhas introduzidas durante sua definição (MONTONI, 2010) (BARCELLOS, 2009)
• O teste deve ser executado em uma porção reduzida do total de bases a serem utilizadas para a realização da pesquisa (BARCELLOS, 2009).
Execução do Teste do Protocolo • O teste do protocolo utilizou as bases CPE e SDI, pois
apresentam a menor quantidade de publicações sobre Smart Cities.
• A consulta foi realizada em 04 de Março de 2015 e os resultados obtidos foram avaliados segundo os critérios definidos em cada uma das etapas de seleção.
Execução do Teste do Protocolo
Fonte: Elaborada pelo autor.
Execução do Protocolo
Fonte: Elaborada pelo autor.
ET01
ET02
ET03
Execução do Protocolo
Fonte: Elaborada pelo autor.
Avaliação Qualitativa
Fonte: Elaborada pelo autor.
Avaliação Qualitativa
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
70%
80%
90%
100%
CQ01 CQ02 CQ03 CQ04 CQ05 CQ06 CQ07
Não se Aplica
Não
Sim
Fonte: Elaborada pelo autor.
Questão Q1.1 • Qual a influência da participação das pessoas ou utilização dos sensores no estudo?
18%
22% 60%
Nenhum
Parcial
Completo
47%
20%
33%
Nenhum
Parcial
Completo
Fonte: Elaborada pelo autor.
Questão Q1.2 • Qual nível de infraestrutura prévia é necessária para
que o estudo seja executado? • Para auxiliar na classificação, utilizou-se a proposta apresentada
em Gama (GAMA; ALVARO; PEIXOTO, 2012), que utiliza uma escala de cinco níveis, de 0 a 4, para descrever o grau de maturidade tecnológica em uma Smart City. 1. Caótico 2. Inicial 3. Gerenciado 4. Integrado 5. Otimizado
Questão Q1.2 • Qual nível de infraestrutura prévia é necessária para que o estudo seja executado?
18%
44%
24%
9%
4%
Caótico
Inicial
Gerenciado
Integrado
Otimizado
Fonte: Elaborada pelo autor.
Questão Q1.3 • Em qual estágio de organização social a cidade
precisa estar para que o estudo seja viável? • Para fins de classificação, definiu-se três categorias, utilizando
como base a os níveis descritos em Gama (GAMA; ALVARO; PEIXOTO, 2012), porém simplificando, já que o modelo não descreve a participação das pessoas em todos os níveis. 1. Caótico 2. Inicial 3. Avançado
Questão Q1.3 • Em qual estágio de organização social a cidade
precisa estar para que o estudo seja viável?
24%
60%
16%
Caótico
Inicial
Avançado
Fonte: Elaborada pelo autor.
Questão Q1.4 • Qual a contribuição do estudo para a comunidade
científica? • Analisando-se as publicações, seus temas, seus objetivos
e suas palavras-chave, chegou-se a cinco áreas principais. • Infraestrutura • Serviços • Participação popular • Conceitos • Ambiente e recursos naturais
Questão Q1.4 • Qual a contribuição do estudo para a comunidade
científica?
Fonte: Elaborada pelo autor.
Questão Q1.4 • Qual a contribuição do estudo para a comunidade
científica?
2010 2011 2012 2013 2014 2015 Serviços 2 0 0 1 3 0 Participação Popular 2 5 2 5 2 0 Infraestrutura 0 2 0 0 3 1 Conceitos 1 5 2 2 1 0 Ambiente e Recursos Naturais 0 1 1 2 2 0
0
2
4
6
8
10
12
14
Fonte: Elaborada pelo autor.
Questão Q1.5 • Como foi realizada a validação do estudo?
31%
31%
38%
Estudo de Caso
Não Houve
Implementação
Fonte: Elaborada pelo autor.
Questão Q1.6 • Qual foi o principal aspecto da cidade afetado pelo
estudo?
• Economia • Pessoas • Governança • Mobilidade • Ambiente • Moradia
(GIFFINGER; FERTNER; KRAMAR, 2007)
Questão Q1.6 • Qual foi o principal aspecto da cidade afetado pelo
estudo?
Fonte: Elaborada pelo autor.
Questão Q1.6 • Qual foi o principal aspecto da cidade afetado pelo
estudo?
2010 2011 2012 2013 2014 2015 Pessoas 3 3 0 1 1 0 Moradia 0 3 1 0 1 0 Mobilidade 2 1 1 4 4 0 Governança 0 3 2 2 1 0 Economia 0 0 0 0 1 0 Ambiente 0 3 1 3 3 1
0
2
4
6
8
10
12
14
Fonte: Elaborada pelo autor.
Análise Bidimensional • As questões foram combinadas com outras para serem
analisadas com maior profundidade.
Fonte: Elaborada pelo autor.
Análise Bidimensional • Sub-Questões Q1.1 e Q1.2
Pessoas
Sensores 0,00% 5,00%
10,00% 15,00% 20,00% 25,00% 30,00% 35,00% 40,00% 45,00% 50,00%
Caótico Inicial
Gerenciado Integrado
Otimizado
Caótico Inicial Gerenciado Integrado Otimizado Pessoas 16,21% 48,64% 21,62% 8,10% 5,40% Sensores 29,16% 37,50% 33,33% 0% 0%
Fonte: Elaborada pelo autor.
Análise Bidimensional • Sub-Questões Q1.1 e Q1.3
Pessoas
Sensores 0,00%
10,00% 20,00% 30,00% 40,00% 50,00% 60,00% 70,00% 80,00%
Caótico Inicial
Avançado
Caótico Inicial Avançado Pessoas 13,51% 70,27% 16,22% Sensores 45,83% 54,17% 0,00%
Fonte: Elaborada pelo autor.
Análise Bidimensional • Sub-Questões Q1.1 e Q1.4
Pessoas
Seonsores 0% 5%
10% 15% 20% 25% 30% 35% 40% 45%
Serviços Conceitos
Infraestrutura Ambiente e Recursos Naturais
Participação Popular
Serviços Conceitos Infraestrutura Ambiente e Recursos Naturais
Participação Popular
Pessoas 16% 24% 3% 14% 43% Seonsores 21% 38% 21% 13% 8%
Fonte: Elaborada pelo autor.
Análise Bidimensional • Sub-Questões Q1.1 e Q1.5
Pessoas
Sensores 0% 5%
10% 15% 20% 25% 30% 35% 40% 45% 50%
Implementação Não Houve
Estudo de Caso
Implementação Não Houve Estudo de Caso Pessoas 41% 30% 30% Sensores 25% 46% 29%
Fonte: Elaborada pelo autor.
Análise Bidimensional • Sub-Questões Q1.1 e Q1.6
Pessoas
Sensores 0%
5%
10%
15%
20%
25%
30%
Economia Ambiente
Mobilidade Governança
Moradia Pessoas
Economia Ambiente Mobilidade Governança Moradia Pessoas Pessoas 3% 24% 22% 19% 11% 22% Sensores 4% 25% 29% 21% 8% 13%
Fonte: Elaborada pelo autor.
Análise Bidimensional • Sub-Questões Q1.4 e Q1.5
Estudo de Caso
Não Houve
Implemetação 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
10
Ambiente e Recursos Naturais
Conceitos Infraestrutura
Participação Popular Serviços
Ambiente e Recursos Naturais Conceitos Infraestrutura Participação Popular Serviços
Estudo de Caso 1 1 3 8 1 Não Houve 0 10 1 1 2 Implemetação 5 0 2 7 3
Fonte: Elaborada pelo autor.
Análise Bidimensional • Sub-Questões Q1.4 e Q1.6
Ambiente e Recursos Naturais
Conceitos Infraestrutura
Participação Popular Serviços
0 1 2 3 4 5 6
Economia Pessoas Governança Mobilidade Ambiente Moradia Ambiente e Recursos Naturais 0 0 0 0 6 0 Conceitos 0 2 4 3 1 1 Infraestrutura 0 0 0 3 2 1 Participação Popular 0 5 2 4 2 3 Serviços 1 1 2 2 0 0
Fonte: Elaborada pelo autor.
Análise Bidimensional • Sub-Questões Q1.6 e Q1.2
Caótico
Inicial Gerenciado Integrado Otimizado
0 1 2 3 4 5 6 7
Economia Pessoas Governança Mobilidade Ambiente Moradia Caótico 0 2 4 1 1 0 Inicial 1 5 0 4 7 3 Gerenciado 0 0 2 5 2 2 Integrado 0 1 1 1 1 0 Otimizado 0 0 1 1 0 0
Fonte: Elaborada pelo autor.
Análise Bidimensional • Sub-Questões Q1.6 e Q1.3
Caótico
Inicial
Avançado 0
1
2
3
4
5
6
7
Economia Pessoas
Governança Mobilidade
Ambiente Moradia
Economia Pessoas Governança Mobilidade Ambiente Moradia Caótico 1 0 4 3 3 0 Inicial 0 6 2 7 7 5 Avançado 0 2 2 2 1 0
Fonte: Elaborada pelo autor.
Conclusões • Através das sub-questões de pesquisa foi possível
direcionar a análise das publicações de forma atingir os objetivos geral e específicos, definidos para este estudo.
• O objetivo geral foi alcançado ao realizar-se a análise bidimensional dos resultados das sub-questões de pesquisa.
• Pôde-se verificar que pessoas e sensores possuem grande importância no desenvolvimento das Smart Cities, variando de acordo com o grau de desenvolvimento tecnológico e social que cada cidade se encontra, bem como das necessidades de cada uma.
Conclusões • Foi possível também classificar os estudos obtidos sob
vários critérios, técnicos e científicos, e identificar várias áreas que necessitam de mais atenção no âmbito científico, no que diz respeito a participação popular e a utilização de sensores para o desenvolvimento das Smart Cities. De modo que os resultados obtidos podem direcionar a realização de pesquisas futuras nestas áreas mais carentes.
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