Internet Tátil

Como sentir texturas através da internet? A Internet Tátil é a resposta. 

O conceito da Internet Tátil é o próximo passo no avanço das comunicações e na forma como interagimos com a web em direção ao metaverso. Ela tem um grande potencial de impactar em diversos setores, como: varejo online, e-commerce, automação, logística, saúde, educação, trânsito, entre outros. 

Neste artigo, explicamos os principais conceitos relacionados à internet tátil.

O que é a Internet Tátil? 

Pesquisas na área de redes estão abrindo caminho a uma nova geração de Internet, chamada de “Internet Tátil” ou em inglês “tactile internet”, capaz de revolucionar alguns setores ao transmitir sensações por meio da rede, com o auxílio de dispositivos táteis, como luvas tácteis. 

A internet tátil deriva da tendência de evolução e natural do conceito da Internet das Coisas (Internet of Things, IoT). Ela permite a conexão de variados dispositivos à Internet, promovendo assim a ampliação de suas possibilidades de uso tanto para sistemas de realidade virtual (VR) quanto de realidade aumentada (qual a diferença entre entre realidade virtual e aumentada?). 

Para que a internet tátil funcione é necessário um conjunto de tecnologias (stack tecnológico) desenhadas para transmitir a sensação tátil (o tato) por meio da internet. Isso mesmo, com ela se torna possível sentir texturas de forma remota. Em outras palavras:

A Internet Tátil permite a troca de mensagens com dados táteis entre dispositivos físicos (computadores, celulares e tablets) por meio do uso de luvas e sensores táteis vestíveis. 

A partir dessa tecnologia, surgem diversas possibilidades interessantes, tais como: poder sentir a textura, o peso ou o formato de um objeto virtual em um ambiente virtual. 

Para que a experiência de cenários de controle remoto através de dispositivos vestíveis sejam o mais próximo possível da realidade, a internet tátil deve utilizar redes de baixa latência (muito rápidas) em linha com as evoluções das telecomunicações e as vias 5G.  

O que são os dados táteis?

Dados táteis representam a codificação de sensações táteis de um objeto virtual, aquelas que conseguimos sentir com a ponta dos dedos, como: 

• Textura (rugosidade);
• Umidade;
• Peso;
• Espessura.

Figura 1 – Associação entre sensações táteis, vibrações e faixas de frequência. 

Na imagem abaixo, está o modelo digital de uma sensação de rugosidade grossa. Isso significa que o processo de captura das sensações se assemelha ao processo de capturas de sons analógicos dos microfones e são então digitalizados.

Em outras palavras, com esta tecnologia será possível ver um objeto na tela do computador e sentir sua textura usando uma luva tátil. 

Modo de funcionamento da Internet Tátil

No sistema de internet tátil, devem existir no mínimo três entidades: 

• Dispositivo de captura (Sensor) capaz de interpretar as texturas do objeto real (utilizado poucas vezes);
• Um dispositivo principal que pode ser uma luva composta de sensores táteis que reproduzem os sinais capturados de determinado objetivo
• Uma rede de comunicação que transmite os sinais táteis (gerados em tempo real ou armazenados em uma base de dados) para um dispositivo secundário (computador ou dispositivo móvel).

Imagine, por exemplo, os dados táteis de uma blusa (textura e peso).

Em um cenário de e-commerce, os dados já capturados de cada produto podem estar armazenados em uma base de dados e serem transmitidos pela rede de comunicação para uma luva tátil para que o cliente decida se quer comprar a blusa. Os dados podem ser tratados de forma similar às fotos dos produtos. 

Um outro cenário possível é a transmissão em tempo real de uma luva tátil para outra luva tátil (com sensores de captura) por meio da rede de alta velocidade. Em outras palavras, seria um cenário de videoconferência transmitindo dados táteis. 

Na figura abaixo está um desenho de um usuário utilizando uma luva tátil e a integração do dispositivo com a internet e o computador pessoal. Podemos imaginar uma luva com acesso direto à internet móvel (4G, 5G, Wi-Fi), enviando os dados pela internet. 

Barreiras para implementação

Em nossos estudos, verificamos que este é um campo relativamente novo de pesquisa e por esse motivo há diversas complexidades a serem resolvidas. 

A internet tátil é intrinsecamente dependente de dispositivos com baixa latência, alta taxa de resposta e dispositivos palpáveis, que transmitem sensações. Nos artigos estudados, os maiores esforços estão em diminuir o tempo de latência que, para ter uma sensação real de toque, deve ficar entre 1 ms até 10 ms. 

Alguns trabalhos da literatura mostraram que 30% do tempo de resposta (ou latência) é gasto com o dispositivo principal e secundário, porque eles precisam calcular várias operações complexas como os cálculos de cinemática direta e inversa, funções trigonométricas, algoritmos de controle de malha fechada e outros. O restante do tempo de resposta (70%) é gasto na rede de comunicação, ou seja, para 40ms da latência 28ms é para o sistema de comunicação. 

Impactos e Aplicações reais

É esperado que a internet tátil introduza diversas aplicações que irão enriquecer aquelas que já existem hoje. De acordo com o IEEE, tais características disruptivas desta nova tecnologia demonstram potencial para pesquisa e utilidade prática para um amplo espectro de áreas, como e-commerce, automação, logística, saúde, trânsito e outras.

Em outro artigo,  os autores discutem o papel da Internet tátil para vários sistemas industriais e identificam os principais casos de uso com os respectivos requisitos de conectividade. Eles analisam o papel da inteligência artificial e das plataformas de computação de ponta na superação das imperfeições dos ambientes sem fio.

De acordo com as citações mais influentes na área (link dos artigos 1 e 2) a inclusão de algoritmos de aprendizado de máquina em determinados cenários, como a identificação de um objeto a partir de suas características, o potencial desta tecnologia se mostra elevado .

Saúde

Um exemplo valioso para sociedade é a operação de médicos e profissionais da saúde a distância, conforme apresentado nos artigos A Comprehensive Survey of the Tactile Internet: State-of-the-Art and Research Directions e Challenges in Haptic Communications Over the Tactile Internet. 

Cirurgias remotas podem ser realizadas a partir de locais distantes, reduzindo o risco de pacientes que não podem se locomover. Cenários de urgência também são beneficiados, como quando um paciente necessita de um especialista que se encontra em outro hospital (Open Air).

No âmbito de tratamento de fobias, a exposição do paciente ao estímulo temido se mostra eficaz. Entretanto, esta é uma técnica de confronto que apresenta 45% de desistência. Em um ambiente virtual que pode ser controlado em níveis de intensidade gradativos e com a possibilidade de alternância entre estímulos visuais, auditivos e táteis, enxerga-se um menor risco para o paciente. Tais sessões também poderão ser executadas de quaisquer localizações devido à característica remota da internet tátil.

Comércio Eletrônico

Outro setor que será muito afetado é o de compras online. Além da apresentação visual a internet tátil irá proporcionar também a sensação de toque, textura, rugosidade e etc. 

A figura abaixo mostra um site de vendas online de roupas. Além das informações que já estamos acostumados a encontrar, como tipo da roupa, cor, tamanho e uma imagem representativa, com a internet tátil teremos a possibilidade de sentir a textura da roupa clicando em um botão que irá enviar esses dados para o dispositivo tátil que os clientes terão em casa.

Figura 2 – Site de comércio eletrônico de roupas. Além das informações convencionais (tamanho, preço, cor, imagem), o site irá disponibilizar dados táteis que representam a textura da roupa.

Educação

Muitos setores serão afetados e até remodelados pela internet tátil. Na educação, por exemplo, as tarefas de treinamentos poderão ser mais eficientes e menos custosas. Com uma melhor utilização de recursos, o aprendiz poderá utilizar-se desse novo meio de treinamento para adquirir experiência, evitando assim riscos desnecessários. Este novo tipo de treinamento será capaz de reproduzir o movimento de mãos do professor que está guiando para ensinar pintura e caligrafia, por exemplo [10]. 

Papel da IA no universo da Internet Tátil

A Inteligência Artificial é um dos principais pilares não apenas da internet tátil, mas de praticamente todas as tratativas ligadas à transformação digital e à indústria 4.0. A IA tem sido uma ferramenta chave para criar informações faltantes de datasets (o que são datasets?), detecção de outliers (o que são outliers?), previsão de demandas e comportamentos, simulações computacionais e até recentemente no controle de operações de alta complexidade de reatores de fusão nuclear.

Especificamente, para a questão da transmissão do tato a IA pode executar um papel importante em casos de falha de comunicação, já que dependendo da localização geográfica dos dispositivos, a latência de rede ainda trará uma sensação de atraso na recepção dos sinais táteis, algo indesejável nesse contexto. Por isso, segundo a IEEE, quando houver um atraso ou uma perda de sinal, o sistema fará uma predição para preencher esta lacuna e garantir que o usuário tenha a sensação tátil esperada. 

Mesmo em situações em que não há falha de comunicação, a IA desempenhará um papel fundamental na predição dos movimentos dos usuários (o que são análises preditivas?). Usando IA, será possível prever os próximos movimentos dos usuários (gestos com as mãos, por exemplo) e enviar esses sinais antes que eles aconteçam, garantindo assim a sincronia de comunicação e sensação tátil que temos no mundo físico.

Internet Tátil – Conclusão e Recomendações

Neste artigo, descrevemos o conceito da internet tátil e dados táteis com um roteiro para o futuro, investigando o papel da Internet tátil em sistemas industriais e comerciais da próxima geração na área da saúde, educação e comércio eletrônico, com algumas direções e desafios para pesquisas futuras. 

Como ponto central, o desenvolvimento desta inovação tecnológica se torna possível graças aos recentes avanços nas áreas de redes de computadores (tecnologias 4G e 5G), hardware (desenvolvimento de micro sensores e micromotores),  software para plataformas web (linguagens de programação, nuvens computacionais, armazenamento e processamento de grandes volumes de dados) e segurança computacional.

Espera-se que toda a sociedade se beneficie da internet tátil. Acreditamos que as escolas poderão utilizar esta tecnologia para abrandar seus métodos de ensino, ao passo que os hospitais e centros de saúde conseguirão ampliar seu atendimento com exames e diagnósticos mais precisos e feitos a distância. 

No campo de vendas e entretenimento, vislumbra-se a concretização do metaverso como uma nova forma de interação entre as pessoas e um uso intensivo de algoritmos de inteligência artificial para a otimização da comunicação e aperfeiçoamento de cada experiência, seja ela totalmente virtual ou de realidade aumentada. 

Gostaria de se aprofundar mais sobre Internet Tátil? 

Aqui separamos mais alguns links da nossa pesquisa como material extra. 

L2 – 01 – ComNets 3 – Tactile Internet – YouTube

L2 – 01 – ComNets 2 – Tactile Internet – YouTube

https://g1.globo.com/economia/tecnologia/video/facebook-demonstra-prototipo-de-luva-tatil-com-foco-no-metaverso-10046242.ghtml

Ainda, caso tenha interesse em participar do grupo de estudo, confira o link do Lapesd (Laboratório de Pesquisa em Sistemas Distribuídos – UFSC) . 

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Referências

[1] Junior, J.C.V.S.; Torquato, M.F.; Noronha, D.H.; Silva, S.N.; Fernandes, M.A.C. Proposal of the Tactile Glove Device. Sensors 2019, 19, 5029. https://doi.org/10.3390/s19225029

[2] Junior, J. C. V. S., Torquato, M. F., Mahmoodi, T., Dohler, M., and Fernandes, M. A. C., Reconfigurable Computing Applied to Latency Reduction for the Tactile Internet, 2020.

[3] Ahmed Slalmi, Hasna Chaibi, Abdellah Chehri, Rachid Saadane, Gwanggil Jeon, Nadir Hakem. On the Ultra-Reliable and Low-Latency Communications for Tactile Internet in 5G Era. Procedia Computer Science, Volume 176, 2020, Pages 3853-3862, ISSN 1877-0509.

[4] A. Aijaz and M. Sooriyabandara, “The Tactile Internet for Industries: A Review” in Proceedings of the IEEE, vol. 107, no. 2, pp. 414-435, Feb. 2019, doi: 10.1109/JPROC.2018.2878265.

[5] N. Promwongsa et al., “A Comprehensive Survey of the Tactile Internet: State-of-the-art and Research Directions,” in IEEE Communications Surveys & Tutorials, doi: 10.1109/COMST.2020.3025995.

[6] M Dohler, G Fettweis, “The Tactile Internet – IoT, 5G and Cloud on Steroids,” Telefonica Guest Blog Post, 30 October 2014, >100k views; http://bit.ly/1BpOG3H.

[7] Aijaz, M. Dohler, A. H. Aghvami, V. Friderikos, and M. Frodigh. Realizing the tactile internet: Haptic communications over next generation 5g cellular networks. IEEE Wireless Communications, PP(99):2–9, October 2016

[8] D. Van Den Berg et al., “Challenges in Haptic Communications Over the Tactile Internet,” in IEEE Access, vol. 5, pp. 23502-23518, 2017, doi: 10.1109/ACCESS.2017.2764181.

[9] S. K. Sharma, I. Woungang, A. Anpalagan and S. Chatzinotas, “Toward Tactile Internet in Beyond 5G Era: Recent Advances, Current Issues, and Future Directions,” in IEEE Access, vol. 8, pp. 56948-56991, 2020, doi: 10.1109/ACCESS.2020.2980369.

[10] M. Aazam, K. A. Harras and S. Zeadally, “Fog Computing for 5G Tactile Industrial Internet of Things: QoE-Aware Resource Allocation Model”, IEEE Transactions on Industrial Informatics, vol. 15, 2019.

[11] Alves, Pedro V. A., Plataforma de teste em tempo real para internet Tátil, em LOCAL DO TCC DO PEDRO, Agosto 2021

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