Professor Flávio Teles, coordenador do Cerise UFG (Imagens: Arquivo Cerise UFG)

 

Kharen Stecca

Medir a frequência respiratória de um paciente a distância, monitorar pragas em plantações por meio de imagens, utilizar redes inteligentes de comunicação e criação de robôs colaborativos, estes são alguns dos projetos que a Universidade Federal de Goiás desenvolve em parceria com o setor público e privado, com o objetivo de criar soluções de comunicação por meio de protótipos tecnológicos. A Escola de Engenharia Elétrica, Mecânica e de Computação (EMC-UFG) é sede do Centro de Excelência em Redes Inteligentes Sem Fio e Serviços Avançados - CERISE, um centro de pesquisa em tecnologias associadas à comunicação 5G e pós-5G, tecnologias imersivas e conectividade de máquinas inteligentes. “Redes que pensam, aplicações que sentem”, esse é o mote do projeto que utiliza sistemas inteligentes e comunicação para criar soluções.

O centro existe desde 2024 e foi criado com investimento inicial da Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Goiás (Fapeg) da ordem de R$24 milhões. O objetivo é desenvolver projetos baseados em protótipos de tecnologia e inovação por meio de parcerias com o Estado de Goiás, mas também com o setor privado e público. O CERISE contará com um laboratório de 800m² localizado na Escola de Engenharia, no Câmpus Colemar Natal e Silva (Praça universitária). O professor Flávio Henrique Teles Vieira coordena o centro e apresentou ao Jornal UFG uma série de projetos vinculados ao Centro. 

O CERISE tem a participação de mais 50 pesquisadores entre professores e estudantes de pós-graduação, graduação e também pós-doutorado de diferentes instituições como UnB e IFG, mas principalmente da UFG. As pesquisas se dividem em oito eixos temáticos que trabalham conectados: Localização e sensoriamento; Navegação Autônoma e Robótica; Comunicação (Redes 5G, Open RAN, IoT, etc), Gêmeos Digitais e Metaversos, Realidade Virtual e Aumentada, Pesquisa Avançada, Inteligência Artificial e Segurança Cibernética, sendo esses 2 últimos transversais a todos os outros eixos. Os coordenadores de eixo temático são: Flávio Geraldo Coelho Rocha, Alisson Assis Cardoso, Carlos Galvão Pinheiro Júnior, Henrique Pires Corrêa e Rodrigo Pinto Lemos. 

Eixos temáticos trabalhados pelo Centro de Pesquisa

 

O eixo de Localização e Sensoriamento reúne projetos que trabalham com monitoramento de ambientes e de pessoas, assim como localizações de pessoas, objetos e dispositivos. Abaixo alguns exemplos de projetos desenvolvidos:

Frequência respiratória e Batimentos cardíacos

Já imaginou monitorar os sinais vitais de um paciente sem precisar de uma série de eletrodos em seu corpo? Esse é o objetivo deste projeto que criou um protótipo capaz de observar, por exemplo, a respiração de alguém a uma distância. A técnica pode facilitar o monitoramento de um paciente e auxiliar em seu conforto. Ao respirar, o ser humano acaba alterando os sinais de radiofrequência introduzidos no ambiente pelo protótipo projetado pelo CERISE, tornando possível fazer uma estimativa do número de respirações das pessoas neste ambiente, e até mesmo de suas frequências cardíacas. 

Tecnologia aplicada à saúde

 

Sensoriamento e Localização

Sistemas inteligentes utilizando sensores e dispositivos de radiofrequência desenvolvidos no laboratório podem perceber a presença e determinar a posição de um indivíduo no ambiente. Atualmente, o protótipo desenvolvido no CERISE atinge acertos de localização de pessoas próximos a 93%. Esse mecanismo é eficiente em ferramentas de segurança em locais onde ela precisa ser reforçada, em locais sem ou baixa iluminação e onde se é necessário monitorar de forma não invasiva (sem câmeras) um determinado ambiente. O CERISE vem desenvolvendo protótipos que envolvem localização e sensoriamento tanto de forma ativa,  como por exemplo, localização de pessoas portando algum dispositivo de comunicação, quanto de forma passiva, ou seja, por meio de análise do comportamento das ondas eletromagnéticas no ambiente. De forma surpreendente, estes protótipos desenvolvidos ainda permitem, por exemplo, determinar a pose e dimensões de uma pessoa sem o uso de câmeras de vídeo.  

Sensores podem facilitar localização e presença de indivíduos em espaços

 

Navegação Autônoma e Robótica

Grupo temático de pesquisa e desenvolvimento do CERISE criado a partir da junção de professores de Robótica e Automação e pesquisadores da Escola de Engenharia Elétrica, Mecânica e de Computação e participantes do Projeto Pequi Mecânico da UFG, a ideia central é permitir que robôs realizem atividades de forma autônoma. O grupo vem desenvolvendo soluções que possibilitam que os robôs se comuniquem para efetuar uma ou mais tarefas de forma coordenada. Segundo Flávio Henrique, essas soluções envolvendo múltiplos robôs e seus respectivos gêmeos digitais representam uma tecnologia de ponta que avança em relação a outros centros ou empresas. “A comunicação entre robôs é fundamental para que os robôs possam trabalhar juntos, mapeando ambientes e compartilhando informações para completar tarefas, como encontrar uma pessoa”, destaca Flávio. O grupo mantém conversas com  diferentes empresas para aplicações utilizando múltiplos robôs, sendo que o controle dos robôs, braços robóticos e outras máquinas pode ser de forma autônoma ou manual, de acordo com cada projeto.

Desenvolvimento de robôs autônomos

 

Comunicação e Redes 5G Privativas

Neste eixo são desenvolvidas diferentes tecnologias de comunicação, como redes sem fio Open RAN e redes 5G privativas. No CERISE, há uma rede 5G privativa Open RAN desagregada já em operação e é a primeira no Centro-Oeste. Esta rede funciona como uma rede de operadora, mas é própria, independente das grandes operadoras. Uma característica é ser aberta, o que significa que não depende de um único fornecedor de equipamentos ou softwares, que também são livres. Isso a torna interessante para usos específicos que requerem uma solução dedicada e por permitir que seja embutida inteligência na mesma. 

Desenvolvimento de redes 5G independentes das operadoras

1ª Rede 5G Privativa Open RAN Desagregada do Centro-Oeste

Essa rede privativa é vista como uma opção para locais onde a intensidade do sinal de celular é baixa, como hospitais, oferecendo uma rede interna confiável. Também pode ser usada por questões de segurança, isolando a comunicação para evitar interferências ou acesso indesejado, especialmente em áreas médicas com equipamentos sensíveis. Empresas com problemas de integração de dados de sensores também se beneficiam, pois a rede pode ser usada para coletar dados de motores, sensores de vibração, temperatura, etc., e enviá-los para visualização em dashboards (quadros de monitoramento digital). Para aplicações de automação que exigem alta confiabilidade e baixa latência, como acionar um dispositivo de controle para reconfigurar um sistema, essa rede é apresentada como uma solução mais robusta do que por exemplo redes Wi-Fi. A rede é descrita como inteligente e permite total controle e programação.

O professor explica que o centro está trabalhando ativamente para baratear esse tipo de rede de modo que as empresas tenham acesso a esta tecnologia. “O CERISE visa tornar a tecnologia mais acessível para implantação em empresas e indústrias no Brasil. Há uma colaboração com a RNP (Rede Nacional de Ensino e Pesquisa), que tem um projeto similar (OpenRAN Brasil)”, ressalta o professor.  

Flávio Henrique informa que o centro foi selecionado, juntamente com a UnB, para ser uma "ilha da RNP". Ser uma ilha significa que pesquisadores de todo o Brasil poderão ter acesso a essa rede para realizar testes, o que é um motivo de orgulho e impulsiona o que o centro está fazendo. Essa parceria com a RNP pode auxiliar também não só com o apoio federal, mas na atração de novos recursos.

O grupo realiza também testes como fatiamento de rede, handover de dispositivos entre células e inserção de inteligência artificial nessas redes privativas de forma a torná-las de fato inteligentes. Além disso, testam transferência de dados de longa distância, por exemplo conectando a rede local a núcleo distante fisicamente, e estuda a possibilidade de ter um único núcleo controlando várias estações rádio base. “A tecnologia é aberta, não propriedade de operadoras. Testes de segurança são feitos na rede, verificando vulnerabilidades como clonagem de celular, tentativas de derrubar a rede ou ataques a sites”, afirma o professor. Uma estação de rádio privativa proprietária adquirida pelo centro custou R$ 750 mil. Esses valores evidenciam a necessidade de baratear a tecnologia para popularizá-la”, ressalta o professor.

 

Gêmeos Digitais e Tecnologias Imersivas

Aqui a proposta é criar representações virtuais de algo físico. A ideia principal é que, o que acontece no gêmeo digital se reflita no objeto real, e vice-versa. O centro desenvolve essa tecnologia e explora diversas aplicações. Os exemplos incluem um gêmeo digital de um braço robótico, onde movimentos feitos no ambiente digital (controlados até mesmo com as mãos) são replicados pelo braço real, e vice-versa. Isso tem potencial para aplicações na área da saúde, como por exemplo para pessoas que não têm braços. Gêmeos digitais podem representar pessoas (monitorando batimentos cardíacos ou posição em tempo real), sistemas, processos, ambientes, ou seja, possibilitam diversas aplicações.  

Braço robótico desenvolvido no Cerise

 

“Há um projeto de gêmeo digital da escola de engenharia, permitindo navegação virtual e mostrando dados de sensores (temperatura, umidade, qualidade do ar) e a presença de alunos em tempo real”, explicou o professor. Os gêmeos digitais podem ser usados para controlar o ambiente físico a partir do digital (ex: desligar uma lâmpada). Em parceria com empresas, o CERISE vem criando gêmeos digitais de equipamentos para monitoramento e detecção preditiva de falhas usando IA.

Gêmeos digitais são úteis em projetos de monitoramento de ambientes

 

Segundo Flávio, os ambientes virtuais e de imersão podem ter vários níveis de realismo ou complexidade. “Temos um ambiente criado no Minecraft, com gráficos simples até modelos mais complexos e realistas baseados em modelagem 3D avançada, fotos de objetos e ambientes reais e outras técnicas”, explica o professor. Exemplos de uso desses gêmeos digitais são alguns projetos realizados como: o monitoramento de filas em hospitais, de interesse da Secretaria de Saúde, e monitoramento de equipamentos para empresas. “Para construtoras há um interesse na criação de ambientes virtuais antes da construção, por exemplo”. 

Sobreposição de imagens virtuais e reais podem auxiliar na detecção de problemas em um ambiente

 

Realidade Aumentada e Virtual

Neste eixo são trabalhados projetos que envolvem a sobreposição de imagens virtuais a um ambiente real. A técnica pode ser aplicada na agricultura, por exemplo. O usuário pode usar óculos para ver informações sobrepostas indicando pragas em plantações. Em parceria com empresas, pode ser usada para que técnicos vejam informações e dados sobre equipamentos diretamente no ambiente real através de óculos ou tablets, incluindo a indicação de problemas detectados por IA. “É algo que lembra o jogo Pokémon Go”, como explica o professor, mas utilizado para criar soluções para diversas áreas. 

Exemplo de realidade aumentada 

O centro tem projetos na área de treinamento e educação, criando ambientes virtuais com elementos de realidade aumentada e virtual, como por exemplo, um ambiente imersivo integrado com ChatGPT que responde perguntas com voz aos usuários. A técnica de realidade aumentada também pode ser usada em locais turísticos, permitindo que as pessoas apontem o celular ou tablet para monumentos e recebam informações sobrepostas na tela, usando geolocalização para posicionamento sem a necessidade de QR Codes. “O governo do Estado demonstrou interesse nessa aplicação para disponibilizar informações referentes a algumas regiões, monumentos, praças etc do estado de Goiás”, informou o professor.

Ambientes virtuais podem auxiliar em ambientes turísticos e museológicos

 

Pesquisas Avançadas

Este eixo, como explica Flávio, é o eixo que olha para o futuro, como tecnologias 6G e posteriores. Investiga conceitos como a possibilidade de celulares se conectarem a qualquer rede funcional (sem célula específica) e o controle de sinal usando superfícies refletoras inteligentes para melhorar a recepção. A IA está fortemente presente neste grupo. “A IA é um eixo transversal e está presente em todos os grupos: É usada para detecção e reconhecimento (ex: detectar pragas em plantações usando visão computacional, contar pessoas ou gado, reconhecer alunos). Também é fundamental na rede inteligente desenvolvida pelo grupo de comunicação e para detectar falhas em equipamentos no contexto do gêmeo digital. A IA é parte integrante das pesquisas avançadas, incluindo o desenvolvimento de algoritmos. É um trabalho transdisciplinar”, ressalta o coordenador.

Eixo de pesquisas avançadas olha para o futuro como as tecnologias 6G

 

Segurança Cibernética

Este também é um eixo que atua de forma transversal, olhando para os protótipos desenvolvidos pelos outros grupos com foco em segurança. Realizam testes para identificar e mitigar vulnerabilidades, como tentar gerar um sinal para derrubar drones ou testar a segurança da rede 5G privativa contra clonagem, tentativas de derrubar a rede e ataques a sites. 

Equipe de pesquisadores do Cerise UFG

 

Para conhecer mais sobre o Centro acesse: https://cerise.ufg.br

https://www.instagram.com/centro_excelencia_cerise_ufg/

https://www.youtube.com/@Centro_Excel%C3%AAncia_CERISE_UFG/shorts