Uma arquitetura de microsserviços centrada na observabilidade multinível para espaços inteligentes baseados em visão computacional

dc.contributor.advisor1Garcia, Anilton Salles
dc.contributor.advisor1IDhttps://orcid.org/0000-0002-2869-1734
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/1029501009628001
dc.contributor.authorCarmo, Alexandre Pereira do
dc.contributor.authorIDhttps://orcid.org/0000-0002-7219-9229
dc.contributor.authorLatteshttp://lattes.cnpq.br/8442828718693318
dc.contributor.referee1Celestino Júnior, Joaquim
dc.contributor.referee1IDhttps://orcid.org/0000-0002-4256-1522
dc.contributor.referee1Latteshttp://lattes.cnpq.br/2855716620920623
dc.contributor.referee2Fernandes, Mariana Rampinelli
dc.contributor.referee2IDhttps://orcid.org/0000-0001-8483-5838
dc.contributor.referee2Latteshttp://lattes.cnpq.br/6481644695559950
dc.contributor.referee3Both, Cristiano Bonato
dc.contributor.referee3IDhttps://orcid.org/0000-0002-9776-4888
dc.contributor.referee3Latteshttp://lattes.cnpq.br/2658002010026792
dc.contributor.referee4Segatto, Marcelo Eduardo Vieira
dc.contributor.referee4IDhttps://orcid.org/000000034083992X
dc.contributor.referee4Latteshttp://lattes.cnpq.br/2379169013108798
dc.contributor.referee5Villaca, Rodolfo da Silva
dc.contributor.referee5IDhttps://orcid.org/0000000280513978
dc.contributor.referee5Latteshttp://lattes.cnpq.br/3755692723547807
dc.date.accessioned2024-05-30T00:52:49Z
dc.date.available2024-05-30T00:52:49Z
dc.date.issued2021-01-27
dc.description.abstractIntelligent spaces are physical spaces equipped with a network of sensors and actuators, in addition to computing services. They must be able to observe the environment and make decisions in order to meet the needs of their users. Different domains can be served by Intelligent Spaces, among those domains stand out those based on computer vision. The latter have cameras as the main sensor, which collect and process a variety of information. Due to the large volume of data and the complexity for its processing, computer vision applications have a set of specific and strictly correlated requirements that need to be met. Commonly the requirements of many applications are defined by elements of the infrastructure. However, there are specific requirements that are known and measured only by the application. Although the information about these requirements is in the application domain, they can be directly impacted by the resources offered by the infrastructure. Therefore, infrastructure requirements such as data transfer rate, processing capacity or response time are closely correlated with each other and with many specific application requirements. Now, knowing that simultaneously meeting all these requirements is already a non-trivial problem to be solved, it gets even worse when considering intelligent spaces based on computer vision. Such spaces must be scalable, and capable of hosting multiple applications with requirements that may or may not be dynamic. Therefore, the infrastructure must be able to adapt dynamically, in order to continuously meet the requirements, while trying to keep a rational use of available resources, avoiding their sub or over-allocation. It is in this context that the work presented in this thesis aims to contribute. The main challenge is to find a way to meet both the specific requirements of the applications and the strict and correlated requirements of the infrastructure, keeping the rational use of the available resources. Thus, the main contribution of this work is to propose an architecture for Intelligent Spaces based on computer vision with two essential functionalities: i) multilevel orchestration centered on the combined observability of applications and infrastructure layers; and ii) granular programmability of the infrastructure. The proposed architecture was implemented in different environments, with multiple applications and case studies were performed as proof of concept for its validation.
dc.description.resumoEspaços Inteligentes são espaços físicos equipados com uma rede de sensores e atuadores, além de serviços de computação. Eles devem ser capazes de observar o ambiente e tomar decisões de forma a atender as necessidades dos seus usuários. Diferentes domínios podem ser atendidos pelos Espaços Inteligentes, dentre esses domínios destacam-se aqueles baseados em visão computacional. Estes últimos possuem câmeras como principal sensor, as quais coletam e processam uma variedade de informações. Devido ao grande volume de dados e a complexidade para seu processamento, aplicações de visão computacional possuem um conjunto de requisitos específicos e rigorosamente correlacionados que precisam ser atendidos. É comum que os requisitos de uma aplicação sejam definidos por elementos da infraestrutura. Porém, há requisitos específicos que somente a aplicação tem conhecimento e apenas ela poderá mensurá-los. Ainda que as informações sobre esses requisitos estejam no domínio da aplicação, eles podem ser diretamente impactados pelos recursos ofertados pela infraestrutura. Portanto, requisitos da infraestrutura tais como a taxa de transferência de dados, a capacidade de processamento ou o tempo de resposta estão rigorosamente correlacionados entre si e aos requisitos específicos das aplicações. Se por si só, atender simultaneamente a todos esses requisitos é um problema não trivial de ser resolvido, ele se agrava ainda mais ao se considerar algumas características dos espaços inteligentes baseados em visão computacional. Tais espaços devem ser escaláveis, capazes de abrigar múltiplas aplicações com requisitos que podem ou não ser dinâmicos. Por isso, a infraestrutura deve ser capaz de se modificar dinamicamente, de forma a atender continuamente aos requisitos, ao mesmo tempo que busca o uso racional dos recursos disponíveis, evitando sua sub ou super alocação. É nesse contexto que o trabalho apresentado nessa tese busca contribuir. O principal desafio é buscar uma forma de atender tanto aos requisitos específicos das aplicações quanto aos requisitos rigorosos e correlacionados da infraestrutura, garantindo o uso racional dos recursos disponíveis. Assim, a principal contribuição desse trabalho está em propor uma arquitetura para Espaços Inteligentes baseados em visão computacional com dois habilitadores essenciais: i) orquestração multinível centrada na observabilidade conjugada das aplicações e das camadas de infraestrutura; e ii) programabilidade granular da infraestrutura. A arquitetura proposta foi implementada em diferentes ambientes, com múltiplas aplicações e estudos de caso foram realizados como prova de conceito para sua validação.
dc.formatText
dc.identifier.urihttps://dspace5.ufes.br/handle/10/15634
dc.languagepor
dc.publisherUniversidade Federal do Espírito Santo
dc.publisher.countryBR
dc.publisher.courseDoutorado em Engenharia Elétrica
dc.publisher.departmentCentro Tecnológico
dc.publisher.initialsUFES
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica
dc.rightsopen access
dc.subjectEspaço Inteligente programável
dc.subjectarquitetura de sistemas
dc.subjectorquestração hierárquica
dc.subjectobservabilidade multinível
dc.subjectmicrosserviços
dc.subject.br-rjbnsubject.br-rjbn
dc.subject.cnpqEngenharia Elétrica
dc.titleUma arquitetura de microsserviços centrada na observabilidade multinível para espaços inteligentes baseados em visão computacional
dc.title.alternativetitle.alternative
dc.typedoctoralThesis

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