Um termostato doméstico estabelece automaticamente um ambiente confortável para seus ocupantes. Uma máquina de lavar envia uma mensagem de texto quando seu ciclo termina. As luzes em toda a casa são controladas com um toque e deslize em um tablet, salvando papai de uma última viagem escada abaixo antes de dormir.

Da mesma forma que essa tecnologia inteligente transformou a casa, as tecnologias de infraestrutura inteligente prometem revolucionar a forma como as cidades, cidades e comunidades operam e mudam a maneira como as pessoas interagem umas com as outras e com a sociedade.

Em 30 de janeiro, 2018, Dan Lopresti, professor e presidente do departamento de ciência da computação e engenharia da Lehigh University, está moderando um briefing sobre infraestrutura inteligente para a Ciência da Câmara dos Representantes dos EUA, Comitê de Espaço e Tecnologia em Washington, DC.

O evento está sendo organizado pela Computing Research Association (CRA), uma parceria entre a indústria, governo e academia, e uma voz de liderança na comunidade de pesquisa de computação. Os co-anfitriões honorários do evento são o representante do Texas, Lamar Smith, quem preside o Comitê, e o deputado Eddie Bernice Johnson, também do Texas, que é um membro graduado do comitê.

De acordo com o CRA, infraestrutura inteligente é definida como "a incorporação profunda de detecção, Informática, e capacidades de comunicação em infraestruturas físicas urbanas e rurais tradicionais, como estradas, edifícios, e pontes com o objetivo de aumentar a eficiência, resiliência, E segurança."

Lopresti, um pesquisador amplamente respeitado, cujo trabalho em questões algorítmicas fundamentais e relacionadas a sistemas no reconhecimento de padrões, bioinformática e segurança informática, também atua no comitê executivo do Consórcio da Comunidade de Computação do CRA. Desde que ingressou no corpo docente de Lehigh em 2003, ele ajudou a lançar e liderar o programa DataX de sucesso de Lehigh, bem como sua inovadora Iniciativa Mountaintop, e serviu como reitor interino do P.C. de Lehigh. Rossin College of Engineering and Applied Science em 2014-2015.

Durante o evento de 30 de janeiro, Lopresti guiará um painel de pesquisadores da academia e da indústria para discutir o papel da infraestrutura inteligente para atender às necessidades de infraestrutura mais amplas do país, identificar lacunas e barreiras críticas para implantações bem-sucedidas e a importância da pesquisa contínua para abordar o campo. Os painelistas incluem Henning Schulzrinne, Universidade Columbia, quem falará sobre a necessidade de resiliência e adaptabilidade; Matthew Wansley, conselho geral de nuTonomy, quem tratará da robustez e interoperabilidade; Nadya Bliss, Arizona State University, quem irá discutir segurança e confiabilidade; e Elizabeth Mynatt, Georgia Tech, quem vai falar sobre acessibilidade e usabilidade.

A liderança de Lopresti no painel é indicativa da reputação emergente de Lehigh em dados e pesquisa computacional, em particular, por meio da ciência da equipe interdisciplinar em áreas de aplicação cruciais, como infraestrutura inteligente e comunidades conectadas.

Capacitando a cidade inteligente

Um relatório das Nações Unidas de 2014 projetou que a população urbana global aumentaria de 54% em 2014 para 66% em 2050. Grande parte desse crescimento ocorrerá em áreas desfavorecidas e mal equipadas para acomodar o maior número e densidade de pessoas. À medida que as populações urbanas aumentam, eficiências terão que ser identificadas na expansão dos elementos finitos da infraestrutura urbana. Haverá um desgaste proporcionalmente maior de energia, sistemas de comunicação e transporte. Os mecanismos vitais que tornam as cidades habitáveis ​​estarão sob pressão cada vez mais severa.

"Vemos as cidades inteligentes como sistemas adaptativos, onde a interação entre a infraestrutura da cidade e os humanos é modelada como um ciclo de feedback contínuo e habilitada por um sistema cibernético de apoio, "explica Hector Muñoz-Avila, professor de ciência da computação e engenharia. “As próprias infraestruturas estão conectadas, compartilhando informações, que deriva de interdependências de infraestrutura, permitindo que as cidades se adaptem às mudanças ao longo do tempo. Isso inclui mudanças de longo prazo, como crescimento populacional e respostas imediatas de curto prazo, como eventos climáticos severos. "

Muñoz-Avila, junto com Lopresti, faz parte de uma equipe de pesquisadores da Lehigh que busca soluções no que chama de "Infraestrutura Inteligente para Comunidades Conectadas". E embora a abordagem da equipe inclua necessidades de engenharia focadas neste espaço, também aborda questões sistêmicas e políticas mais amplas que podem impedir que esses sistemas complexos funcionem sem problemas. É uma abordagem ampla que aborda problemas gerais e cria soluções que podem ser transferidas para aplicativos específicos.

Comunidades conectadas apresentarão novas oportunidades para aumentar a segurança pública, limpar o meio ambiente, permitem a agricultura urbana e a manufatura sob demanda, e criar caminhos ainda não vistos para o empreendedorismo que irão acelerar ainda mais o ciclo de mudança. Durante os minutos gastos no ônibus indo para o trabalho, nas interações com o governo civil, dentro das quatro paredes de suas casas, os moradores das cidades verão a mudança da forma de suas vidas. E conforme eles interagem com os mecanismos da cidade, usar sua infraestrutura, e se comunicarem - por meio de suas ações, dispositivos móveis e pessoais, e computadores - os cidadãos fornecerão informações que alterarão os sistemas da cidade.

Mas a tarefa de criar cidades inteligentes de sucesso é gigantesca. Os pesquisadores terão que encontrar uma maneira de integrar as informações das usinas, pontes, túneis, meios de transporte, eletrodomésticos e tudo mais. Os dados de sensores e dispositivos terão que ser comunicados de forma confiável e segura aos data centers, que irá analisar as informações. As ações ou notificações necessárias terão que ser transmitidas aos dispositivos de controle de tráfego, ônibus e trens, redes eléctricas, lares e instalações de saúde. Para completar, nenhum desses sistemas funcionará perfeitamente até que seus elementos estejam conectados e sejam interdependentes.

De acordo com Muñoz-Avila, a cultura interdisciplinar em Lehigh, em particular, torna-o um lugar frutífero para desenvolver respostas para as comunidades urbanas de amanhã. "Estou em Lehigh há cerca de 15 anos, e uma coisa que sempre me faz sentir bem é a baixa barreira entre as disciplinas, "ele diz." Tenho a liberdade de dedicar muito tempo ao trabalho interdisciplinar, e isso é exatamente o que é necessário para criar cidades inteligentes - pessoas de várias disciplinas trabalhando juntas. "