Revisão Sistemática Cidades Inteligentes e Internet das Coisas - Análise Bibliométrica

Revisão sistemática de cidades inteligentes e internet das coisas como tópico de pesquisa BELMIRO DO NASCIMENTO JOÃO 1 CRISOMAR LOBO DE SOUZA 1 FRANCISCO ANTONIO SERRALVO 1 1 PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DE SÃO PAULO PUCSP DEPARTAMENTO DE ADMINISTRAÇÃO SÃO PAULO SP BRASIL Resumo Este estudo tem por objetivo analisar a literatura acadêmica atual sobre cidades inteligentes Smart Cities e internet das coisas Internet utilizando análise bibliométrica e análise de conteúdo quantitativa Essencialmente consiste em extrair dados das bases Web of Science citações idiomas países autores e trabalhos mais relevantes palavraschave instituições conferências e periódicos Os resultados confirmam que a literatura mais proeminente sobre cidades inteligentes CIs e IoT Internet das Coisas se concentrou em países avançados com longa tradição de inovação e pesquisa em tecnologia da informação TI mostrando um padrão similar O estudo se inspira em percepções dessa análise e observa algumas advertências e oportunidades para futuras pesquisas Desenvolveuse uma agenda de pesquisa e sugestões de novas questões teóricas para pesquisadores em CIs e IoT Palavraschave Revisão sistemática Mineração de texto Cidades inteligentes Internet das coisas Inovação A systematic review of smart cities and the internet of things as a research topic Abstract This study aims to analyze the current academic literature on Smart Cities and the Internet of Things using bibliometric analysis and quantitative content analysis It primarily consists of extracting data from the webofscience citations languages countries most prolific authors the most relevant works keywords institutions conferences and journals Results confirm that the most preeminent literature on Smart Cities and the Internet of Things focuses on developed countries with a long tradition of innovation and IT research showing a similar pattern From this analysis limitations and opportunities for future studies are observed A research agenda and suggestions for new theoretical questions were developed for scholars of Smart Cities and the Internet of Things Keywords Systematic Review Text mining Smart Cities Internet of Things Innovation Revisión sistemática de las ciudades inteligentes e internet de las cosas como tema de investigación Resumen Este estudio tiene como objeto analizar la literatura académica actual sobre ciudades Inteligentes smart cities e internet de las cosas utilizando análisis bibliométrico y análisis de contenido cuantitativo Esencialmente consiste en extraer datos de las bases Web of Science citas idiomas países autores y trabajos más relevantes palabras clave instituciones conferencias y periódicos Los resultados confirman que la literatura más prominente sobre ciudades inteligentes e internet de las cosas se concentró en países avanzados con una larga tradición de innovación e investigación en TI mostrando un patrón similar El trabajo se inspira en percepciones de este análisis y observa algunas advertencias y oportunidades para futuras investigaciones Se desarrolló una agenda de investigación y sugerencias de nuevas cuestiones teóricas para investigadores de ciudades inteligentes e internet de las cosas Palabras clave Revisión sistemática Minería de textos Ciudades inteligentes Internet de las cosas Innovación Artigo submetido em 31 de março de 2018 e aceito para publicação em 07 de dezembro de 2018 Versão traduzida DOI httpdxdoiorg1015901679395174442 Cad EBAPEBR v 17 nº 4 Rio de Janeiro OutDez 2019 ISSN 16793951 11151130 INTRODUÇÃO As tecnologias digitais estão transformando a maneira como vivemos Exemplos são computação em nuvem cloud computing internet das coisas Internet of things IoT cidades inteligentes CIs robótica avançada big data inteligência artificial artificial intelligence AI impressão tridimensional realidade virtual biotecnologia internet de banda larga e mobilidade sem fio A internet de banda larga a mobilidade sem fio a digitalização da informação e a globalização dos negócios não são novidade e oferecem novas possibilidades No entanto os avanços em tecnologia da informação TI vêm alterando a dinâmica do crescimento econômico e o modo como as cidades e tais avanços se relacionam com os cidadãos Este artigo tem por objetivo levantar o estado atual da literatura acadêmica sobre CIs e IoT e assim identificar e analisar sua base de conhecimento utilizando análise bibliométrica e análise quantitativa de conteúdo Em estudos anteriores o método de análise bibliométrica foi aplicado em diferentes áreas DURISIN e PUZONE 2009 DI STEFANO PETERAF e VERONA 2010 Especificamente em relação às CIs a pesquisa incluiu o trabalho de De Jong Joss Schraven et al 2015 Este artigo refletindo desenvolvimentos recentes identifica novas categorias como cidades sustentáveis cidades verdes cidades digitais CIs cidades de informação cidades do conhecimento cidades resilientes cidades ecológicas cidades de baixo carbono e cidades habitáveis há ainda combinações como cidades ecológicas de baixo carbono e cidades ecológicas onipresentes bem como as propostas por Bayulken e Huisingh 2015 Em outro trabalho recente Ojo Dzhusupova e Curry 2016 usam a metodologia bibliométrica para discutir o fenômeno em CIs e adotam uma compreensão emergente do conceito de cidade inteligente Além disso Mondall e Zulfi 2017 discutiram a IoT e a rede de sensores sem fio wireless sensor network WSN estão se tornando uma realidade e suas interconexões para dispositivos inteligentes vêm aumentando Dispositivos inteligentes são integrados com sensores e sistemas embarcados para oferecer serviços avançados e combinamse com a IoT para o desenvolvimento de uma CI Mostrase desafiador realizar uma revisão bibliométrica completa devido à falta de consenso na literatura sobre o que são CIs e à diversidade de denominações que são usadas como sinônimos Não é fácil identificar padrões claros nos dados ou generalizar os resultados de estudos que mostram contextos específicos de países Buscamos fazer um uso mais sofisticado da metodologia bibliométrica e da análise quantitativa de conteúdo mineração de texto e desse modo uma avaliação mais abrangente da literatura Esta investigação é motivada por duas questões de pesquisa 1 Quais contribuições recentes têm impulsionado a agenda de pesquisa para cidades inteligentes e internet das coisas 2 Quais tópicos emergentes na literatura são suscetíveis de definir o cenário para futuros trabalhos Este artigo se estrutura da seguinte forma a próxima seção apresenta uma revisão conceitual das CIs e da IoT A seção 3 descreve o método e os dados explicando os termos adotados pela pesquisa para recuperar os dados e apresentando as ferramentas usadas para analisálos A seção 4 apresenta os resultados das análises Por fim a seção 5 apresenta os achados do presente trabalho concluindo avenidas viáveis para novas pesquisas e outras abordagens promissoras para informar a investigação sobre de discutir as limitações do trabalho BASES TEÓRICAS Internet das coisas A rede de pessoas coisas e dados é conhecida como a IoT e traz aumento do bemestar das pessoas por meio de sistemas de automação residencial e estacionamento inteligente entre outros BATALLA MASTORAKIS MAVROMOUSTAKIS et al 2017 Para De Matos Amaral e Hessel 2017 a ideia básica da IoT é a presença generalizada em torno das pessoas e uma variedade de coisas ou objetos como etiquetas de identificação por radiofrequência radiofrequency IDentification RFID e sensores entre outros recursos que se conectam para atingir objetivos comuns O termo internet das coisas veio dos fundadores do MIT AutoID Center com menção de Kevin Ashton em 1999 e David L Brock em 2001 ASHTON 2009 BROCK 2001 O termo AutoID se refere às tecnologias de identificação utilizadas para automatizar reduzir erros e aumentar a eficiência nas indústrias elas incluem códigos de barras cartões inteligentes sensores reconhecimento de voz e biometria SANTUCCI 2010 Segundo Santucci 2010 foi somente em 2005 que o conceito de IoT ganhou destaque quando a União Internacional de Telecomunicações UIT publicou o primeiro relatório sobre o assunto Em seguida adotando uma abordagem abrangente e holística sugerindo que a IoT irá conectar os objetos de forma sensorial e inteligente combinouse a identificação dos itens sensores redes sem fio e nanotecnologia Para Sundmaeker Guillemin Friess et al 2010 esse é apenas o começo os autores preveem entre 50 e 100 bilhões de dispositivos conectados até 2020 Nos últimos anos a IoT vem gerando novos desafios para a área de tecnologia da informação e comunicação TIC A conexão dos mundos físico e virtual faz com que as características das fontes de dados sofram mudanças constantes ativando novas formas de comunicação entre pessoas e coisas e entre coisas Portanto a IoT promete criar um mundo onde todos os objetos ao nosso redor estejam conectados à internet e comuniquemse com a menor intervenção humana possível DE MATOS AMARAL e HESSEL 2017 Para o sucesso dessas implementações a IoT conta com a solução prática para alguns desafios técnicos incluindo recursos aperfeiçoados de sensores miniaturização de sensores manipulação de big data e gerenciamento eficiente de dados remotos bem como a implementação de processos abertos e seguros para os vários cenários de IoT BATALLA MASTORAKIS MAVROMOUSTAKIS et al 2017 Segundo Vashi Ram Modi et al 2017 a proliferação de dispositivos de comunicação com ativação o acesso a novas fontes de informação e a evolução do sistema móvel favorecem novas aplicações revolucionárias que contribuem para a evolução da IoT Segundo o autor o uso de uma estrutura escalável baseada em nuvem proporciona a flexibilidade necessária para atender às diversas necessidades de diferentes setores Possibilita que redes computação armazenamento e visualização se separem permitindo assim um crescimento independente em todos os setores mas se complementando em um ambiente compartilhadо VASHI RAM MODI et al 2017 Vashi Ram Modi et al 2017 afirmam que vem ocorrendo uma revolução radical da internet não se trata apenas de uma rede que interage com os objetos conectados extraindo informações do ambiente sensorial e interage com o meio físico ela também verifica padrões na rede para fornecer informações novas aplicações e comunicação Tudo isso é impulsionado pela tecnologia sem fio como Bluetooth RFID WiFi e serviços de dados por telefone todos incorporados com dispositivos sensores e gatilhos Com os avanços e a convergência da tecnologia de sistemas microeletromecânicos microelectromechanical systems MEMS digitais a nova miniatura sem fio surgiu com a capacidade de detectar computar e comunicar em curtas distâncias Esses dispositivos formam uma WSN com aplicação completa em monitoramento ambiental monitoramento de infraestrutura monitoramento de tráfego e varejo VASHI RAM MODI et al 2017 Vashi Ram Modi et al 2017 apresentam uma classificação de três componentes necessários para a IoT a hardware composto por sensores e triggers agrupados com comunicação b middleware software de interface para vários dispositivos armazenamento sob demanda e ferramentas de desenvolvimento para análise de dados e c interface de exibição para novas ferramentas de visualização e interpretação que podem ser amplamente acessadas em diferentes plataformas e podem ser projetadas para diferentes aplicações VASHI RAM MODI et al 2017 Kim 2016 considera três fatores essenciais para a difusão da IoT a humanos b fábricas e c cidades Para o autor as fábricas são consideradas mais críticas devido à rápida inovação que vem ocorrendo na produção assim recomendase que na fase inicial os agentes econômicos de IoT se concentrem no setor de hardware e posteriormente no setor de software como serviços baseados em big data KIM 2016 Elementos da tecnologia da internet das coisas A IoT vem ganhando força rapidamente dos fabricantes e mais recentemente das empresas de serviços A adoção dessa tecnologia decorre das pressões tecnológicas sociais e competitivas que impulsionam as empresas a inovar e transformar KIM 2016 Além disso à medida que a tecnologia avança a capacidade de comunicação e processamento para aumentar a interconectividade se torna mais acessível SUNDMAEKER GUILLEMIN FRIESS et al 2010 Embora cada autor tenha uma peculiaridade em relação aos fatores mais críticos da IoT todos concordam que a conectividade e os dados big data são essenciais para o desenvolvimento de novas aplicações BATALLA MASTORAKIS MAVROMOUSTAKIS et al 2017 KIM 2016 VASHI RAM MODI et al 2017 Nesse contexto três tecnologias estão avançando rapidamente a RFID b WSN e c big data e business analytics 1 A RFID utiliza ondas de rádio para capturar dados permite a identificação automática KIM 2016 2 As WSN têm atraído atenção para pesquisas em diferentes disciplinas devido à crescente disponibilidade de microprocessadores com comunicação sem fio LANGMANN NIEDERMEIER MEER et al 2013 A WSN que consiste Cad EBAPEBR v 17 nº 4 Rio de Janeiro OutDez 2019 11171130 em dispositivos equipados com sensores autônomos para monitorar condições físicas ou ambientais junto com os sistemas RFID pode rastrear o status de itens como localização temperatura e movimentos KIM 2016 Nos últimos anos a tecnologia de sensores avançou nas redes possibilitando novas aplicações principalmente com IoT Seu uso aparece nos campos de segurança e proteção bem como nos dispositivos de IoT que vêm sendo implantados para construir as chamadas CIs LANGMANN NIEDERMEIER MEER et al 2013 3 Big data e business analytics IoT com seus sensores incorporados capturam grandes quantidades de dados e os transmitem para ferramentas de business intelligence e analytics Esses dados são usados para resolver problemas de negócios e fornecer serviços de valor agregado aos clientes KIM 2016 Essa quantidade significativa de dados requer inteligência computacional e técnicas de software para análise de dados com vistas a manter recuperar armazenar e enviar informações Assim big data contém informações extensas geradas pela tecnologia da IoT DEY HASSANIEN BHATT et al 2018 A análise de big data é o tema atual da pesquisa entretanto para o manejo de dados estruturados e não estruturados é necessário usar ferramentas e técnicas de conhecimento altamente especializado para entender seus conceitos FOWDUR BEEHARRY HURBUNGS et al 2018 Cidades inteligentes Os estudos sobre o fenômeno das CIs são relativamente recentes surgiram a partir do início dos anos 1990 HAJDUK 2016 e ganharam força após o levantamento de Béatrice Van Bastelaer o caso da cidade digital de Amsterdã VAN BASTELAER e LOBETMARIS 1998 A partir de então foi surgindo uma série de avanços sucessivos no assunto Para Cocchia 2014 situações tecnológicas como o surgimento da internet situações de política ambiental global investimentos e estratégias em cidades digitais e pesquisas sobre esses temas foram as causas do aumento do número de artigos publicados sobre cidades inteligentescidades digitais após 2009 O conceito de cidade inteligente tem várias definições cidade do conhecimento cidade sustentável e cidade digital Até a década de 1990 cidades digitais era o termo mais usado hoje o mais frequente é cidades inteligentes Entendese por digital o acesso a computadores e a implantação da internet no espaço urbano QI e SHAOFU 2001 Inteligente se refere a processos de computador sensíveis ao contexto lidando com um grande volume de dados big data redes em nuvem e comunicação independente entre vários objetos IoT SU LI e FU 2011 Inteligente aqui é sinônimo de uma cidade em que tudo é ambientalmente sensível e que produz consome e distribui muita informação em tempo real DAMERI 2013 Muitos elementos e dimensões que caracterizam uma CI emergiram da análise da literatura ALBINO BERARDI e DANGELICO 2015 As descrições de CI incluem melhor qualidade para pessoas e comunidades bem como TIC O contexto de uma CI está relacionado a uma área geográfica definida onde os cidadãos se beneficiam com o bemestar das altas tecnologias logística produção de energia entre outros fatores possibilitando a inclusão e participação dos cidadãos na qualidade ambiental DAMERI 2013 Para Cocchia 2014 a difusão das CIs é impulsionada principalmente pelo progresso tecnológico e esse fenômeno está se espalhando rapidamente o resultado tem sido uma ideia nova e inovadora sobre a cidade e a vida urbana mais bonita mais inclusiva mais verde e limpa Agora as CIs são vistas como uma estratégia vital para melhorar a qualidade de vida de bilhões de pessoas que vivem em cidades ao redor do mundo COCCHIA 2014 Na nova economia digital a percepção das CIs está aumentando proporcionada pela integração de infraestruturas urbanas com TIC permitindo que organizações públicas e privadas desenvolvam projetos de novos produtos ou serviços mais focados no cliente LI NUCCIARELLI RODEN et al 2016 Embora a discussão sobre cidades inteligentes tenha ganho força nos últimos anos sua definição ainda não está totalmente consolidada e é por isso que o planejamento estratégico nesse campo ainda não é amplamente explorado ANGELIDOU 2014 2015 Para Angelidou 2014 o planejamento estratégico para CIs ainda é uma ideia um tanto abstrata porque o assunto ainda não é amplamente explorado e existem interesses conflitantes de partes interessadas governos locais instituições de pesquisa e provedores de tecnologia Além disso há uma tendência a acreditar que a inovação tecnológica transformou automaticamente uma cidade em uma CI Komninos 2011 argumenta que as soluções inteligentes adotadas pelas cidades tiveram impactos limitados na competitividade no emprego e na sustentabilidade das cidades Para o autor as CIs ainda não estão prontas para os desafios das cidades As soluções ocorrem devido ao avanço da tecnologia e não à demanda e às necessidades geradas Também há o fato de que as cidades não implementam soluções de maneira eficiente e uma compreensão mais profunda do que faz uma cidade ser classificada como cidade inteligente Para Angelidou 2014 o tema das CIs ainda está sendo explorado É moldado por suas características locais prioridades necessidades e tecnologia disponível além de ser influenciado pelas forças do mercado global Na revisão bibliográfica não se observou uma estratégia única para a concepção de CIs e existem várias maneiras que levam a diferentes decisões com resultados diferentes ANGELIDOU 2014 Muitos pesquisadores apoiam a visão integrada de uma CI argumentando que nenhum sistema único opera isoladamente transporte energia educação saúde edifícios infraestrutura alimentos água e segurança pública DIRKS e KEELING 2009 Para Kanter e Litow 2009 esse conceito deve ser difundido em cada subsistema de uma CI para ser visto como um todo orgânico Vários outros autores compartilham a ideia de CIs no entanto o conceito de cidade inteligente está longe de limitarse à aplicação de tecnologias às cidades Os usos do termo cidades inteligentes estão proliferando sem definições acordadas e isso cria confusão entre os formuladores de políticas urbanas ALBINO BERARDI E DANGELICO 2015 Para Albino Berardi e Dangelico 2015 as cidades devem encontrar formas de gerenciar novos desafios como algumas que buscam soluções com efeitos positivos a longo prazo na economia Hoje para criar CIs mais inovadoras e eficientes elas enfatizam o uso de TICs mas negligenciam a necessidade de integração entre diversos atores que apoiam CIs KOMNINOS 2011 Nesse sentido Komninos 2011 afirma que a pesquisa deve enfocar mais as arquiteturas de integração entre os aspectos digitais e físicos das cidades Porque a necessidade de soluções que ligam o espaço físico e os elementos digitais das cidades é muito mais significativa do que a demanda por aplicativos independentes e soluções digitais portanto segundo o autor criar soluções integradas é a chave para maior inteligência espacial em CIs Embora o número de pesquisas detalhadas sobre CIs tenha aumentado nas últimas duas décadas não existe uma estrutura sistemática para analisar e catalogar modelos de operações para CIs Há necessidade de análise mais aprofundada bem como mais detalhes para ajudar na implementação de iniciativas de CIs KOMNINOS 2011 Pesquisas sobre a estrutura espacial e econômica das cidades incluem cada vez mais novos fatores de desenvolvimento como entre outras coisas a tecnologia que é importante no desenvolvimento urbano proporcionando novas possibilidades e permitindo economia de tempo e energia A cidade contemporânea não é apenas uma estrutura física mas também uma vasta rede de tecnologias modernas com o objetivo de otimizar o consumo dos recursos e processos para prevenir efeitos adversos resultantes de seu funcionamento Nos últimos anos têm surgido ideias que visam a economizar recursos com planejamento espacial e rede para evitar o aumento de custos decorrente da ampliação das cidades Uma cidade cada vez mais tecnológica é como as CIs que estão empenhadas em economizar dinheiro e todos os tipos de recursos inclusive tempo ou energia O conceito de cidade inteligente é um dos mais importantes e altamente desenvolvidos para melhorar a qualidade de vida e a competitividade dos habitantes das cidades Essa ideia envolve a gestão inteligente do espaço urbano típico por autoridades municipais cidadãos e representantes da indústria de novas tecnologias CIs são cidades que usando TICs tornamse mais inteligentes e eficientes na utilização de recursos e como resultado da economia de custos e energia melhoram as condições de prestação de serviços e a qualidade de vida dos moradores Aplicações da internet das coisas em cidades inteligentes Os sistemas de IoT se tornarão uma ferramenta vital para a comunicação entre as empresas e seus clientes e melhorarão significativamente o funcionamento das aglomerações urbanas A importância desse contexto levanta o fato de que uma proporção crescente da população passa por urbanização e até 2045 quase 70 da humanidade viverá em cidades Então o número de pessoas engajadas nessa tecnologia é enorme A IoT constitui um novo paradigma que combina aspectos de tecnologias de computação redes de sensores sem fio protocolos de comunicação da internet tecnologias de sensoriamento comunicação e dispositivos com tecnologias incorporadas As CIs avançam para um ambiente integrado e inteligente onde a IoT é usada para interconectar interagir controlar e fornecer insights sobre os vários sistemas fragmentados dentro das cidades Um grande número de dispositivos interconectados bem como uma quantidade significativa de dados gerados por eles oferece oportunidades sem precedentes para enfrentar os desafios urbanos Tais tecnologias são mescladas a sistemas urbanos para formar um ambiente onde os mundos real e digital se encontram e estão continuamente em interação sinérgica Várias indústrias e esforços acadêmicos foram colocados em tecnologias da IoT aplicadas a CIs A IoT em CIs e comunidades inteligentes envolvendo fluxos de dados em tempo real cresceu continuamente Esses fluxos incluem a detecção de tráfego de veículos ocupação e reservas de vagas de estacionamento segurança e vigilância monitoramento da qualidade do ar e até latas de lixo inteligentes Essas aplicações prometem melhorar a vida dos cidadãos em termos de saúde segurança e conveniência KRISHNAMACHARI POWER KIM et al 2018 RASSIA e PARDALOS 2017 No entanto a primeira geração de implantações de IoT para CIs apresenta vários desafios que representam uma barreira para maior adoção Os fornecedores estavam desenvolvendo soluções proprietárias verticalmente integradas e competiam pelos padrões da IoT A adoção pela cidade é inibida porque as cidades entendem que produtos de fornecedores diferentes não funcionam entre si Essa falta de interoperabilidade limita a possibilidade de conectar diferentes fluxos de dados ou desenvolver novas aplicações para alcançar maior valor ao longo do tempo KRISHNAMACHARI POWER KIM et al 2018 No entanto as tecnologias estão próximas de ser padronizadas e os agentes do setor já estão ativos na produção de dispositivos que aproveitam essas tecnologias para permitir aplicativos de interesse para CIs As tecnologias facilitadoras também atingiram um nível de maturidade que permite a realização prática de soluções e serviços de IoT a partir de testes de campo que ajudarão a esclarecer a incerteza que ainda impede a adoção massiva do paradigma da IoT AVIJIT e CHINNAIYAN 2018 ZANELLA BUI CASTELLANI et al 2014 O sucesso dessas iniciativas implica a contribuição de todas as partes da cidade A política as partes interessadas a empresa a comunidade e o cidadão devem trabalhar juntos de modo mais transparente Por outro lado muitas iniciativas de CIs estão sendo usadas intensivamente CHOURABI NAM WALKER et al 2012 Assim pesquisadores acadêmicos e profissionais ainda precisam fazer um ótimo trabalho sobre desafios técnicos e tecnológicos Vários campos das TIC como IoT AI análise de big data nanotecnologia estão envolvidos na criação de cenários para mais CIs ARROUB ZAHI SABIR et al 2016 MÉTODO Com base no princípio bibliométrico de que o conhecimento das disciplinas está concentrado em apenas uma pequena proporção de periódicos acadêmicos críticos recuperamos os dados de citações da Web of Science para realizar as buscas e recuperar os dados de publicação Todas as bases de dados de índice de citação disponíveis foram usadas na pesquisa Esses índices de citação também contêm um registro das referências citadas pelos autores das publicações cobertas Isso permite o uso de pesquisas de referência citadas e várias análises de citações Pesquisar todos os bancos de dados de índice de citação proporciona uma noção de todas as disciplinas científicas que contribuem para as CIs e a IoT como área de pesquisa O método de mineração de texto também conhecido como análise de texto é o caminho para a compreensão de dados de um arranjo de documentos Esta pesquisa adotou um procedimento de bag of words e o registro primário consistiu nas palavraschave do autor e foi projetado para levantar conhecimento relevante acerca do conteúdo Recorremos a uma etapa de préprocessamento com estudo preliminar de outputs da Web of Science por exemplo a frequência de cada palavra correlação entre palavras associação entre palavras de acordo com os resultados aplicados a um conjunto de técnicas para reduzir o problema de dimensionalidade converter o texto em minúsculas remover números pontuações espaços em branco extras palavras stop words descartar termos convencionais stemming geralmente se refere a um processo heurístico bruto que corta as extremidades das palavras na esperança de atingir essa meta corretamente na maioria das vezes e muitas vezes inclui a remoção de afixos de derivação seleção de recursos A segunda etapa com modelagem de dados conjunto de dados de treinamento e transformação de outputs em um conjunto de dados bag of words ngramas Para obter respostas o modelo de análise de texto usou para redução de dimensão modelagem de tópico aprendizado não supervisionado com agrupamento kmeans para minimizar a distância euclidiana média quadrática de documento de seus centros de cluster onde um centro de cluster é definido como a média ou centroide dos documentos em um cluster Técnicas adicionais incluem verificação de redes sociais para análise de texto ambos lidam com grandes quantidades de dados muitos deles não estruturados clusterização correlação e assim por diante Na Web of Science se usou uma string de pesquisa para busca por tópico incluindo nos resultados título da publicação resumo autor palavrachave e assim por diante Isso resultou em 486 acessos na Web of Science da Clarivate Analytics Web of Science Core Collection Tópico smart cit e internet of thing onde o asterisco representa qualquer grupo de caracteres incluindo nenhum caractere apenas artigos e anais em todo o período sem exceção Índices SCIEXPANDED SSCI A e HCI CPCIS CPCISSH ESCI Foram removidos capítulos de livros editoriais resenhas de livros Foram aplicados filtros eliminando artigos de biotecnologia microbiologia química óptica oceanografia e veterinária Pesquisamos todos os dados sobre smart cities e IoT de 2011 a 2018 Os dados para 2018 estão incompletos mas mesmo assim foram analisados neste estudo Em decorrência aplicaramse restrições à área temática Todos os dados foram levantados em 31 de outubro de 2018 Os registros descrevem todo o corpus de publicações para o tópico Uma vez que foram identificados 486 artigos relevantes de 1404 hits os autores os leram de modo independente e avaliaram e codificaram seu conteúdo sobre as seguintes categorias autores e instituições citações periódicos palavraschave país e idioma Uma análise mais aprofundada foi realizada por meio do software R p ex NLP FactoMinerR tm SnowballC wordcloud que examina um texto contando a frequência das palavras mais mencionadas como palavraschave ANÁLISE DE DADOS Informações primárias sobre dados artigos 486 fontes 194 palavraschave do autor 1561 média de citações por artigo 9586 média considerada baixa devido ao breve período de pesquisa do tema autores 1626 aparências do autor 1968 autores de artigos com autoria única 39 autores de artigos com autoria múltipla 1587 artigos por autor 0299 autores por artigo 335 coautores por artigo 405 e índice de colaboração 357 O autor mais produtivo é Muñoz 8 artigos seguido por Barnaghi Sanchez Skarmeta e Sotres 6 trabalhos cada seguidos por Ahmad Chang Curry Gutierrez Kantarci e Moessner 5 publicações cada Os 15 principais manuscritos por citação são Zanella Bui Castellani et al 2014 Botta Donato Persico et al 2016 Jin Gubbi Marusic et al 2014 Perera Zaslavsky Christen et al 2014 Sánchez Muñoz Galache et al 2014 Vlacheas Giaffreda Stavroulaki et al 2013 Bellavista Cardone Corradi et al 2013 Gravina Alinia Ghasemzadeh et al 2017 Sun Yan Zhang et al 2016 Raza Kulkarni Sooriyabandara et al 2017 Khorov Lyakhov Krotov et al 2015 Rathore Ahmad Paul et al 2016 Hashem Chang Anuar et al 2016 Perera Liu Jayawardena et al 2015 e Mohanty Choppali Kougianos et al 2016 Zanella Bui Castellani et al 2014 oferece uma pesquisa abrangente sobre tecnologias protocolos e arquitetura de capacitação para uma IoT urbana e discute as soluções técnicas e as diretrizes de melhores práticas adotadas em Padova na Itália Botta Donato Persico et al 2016 destacam a integração da computação em nuvem e da IoT e desenvolvem um middleware comum para serviços de CIs orientados ao futuro Jin Gubbi Marusic et al 2014 apresentam uma estrutura para a realização de CIs por meio da IoT que engloba todo o sistema de informações urbanas desde o nível consciente e estrutura de suporte de rede até o gerenciamento de dados e a integração baseada em nuvem dos respectivos sistemas e serviços e forma uma parte transformacional do sistema ciberfísico existente Perera Zaslavsky Christen et al 2014 investigam o conceito de sensoriamento como um modelo de serviço nas perspectivas tecnológica econômica e social e identificam os significativos desafios e as questões em aberto Sánchez Muñoz Galache et al 2014 descrevem a arquitetura de implantação e experimentação da instalação da IoT sendo implantada na cidade de Santander na Espanha projeto SmartSantander Vlacheas Giaffreda Stavroulaki et al 2013 identificam as principais questões que podem impedir que a IoT desempenhe esse papel crucial como a heterogeneidade entre os objetos conectados e a natureza imprevisível dos serviços associados Em relação à língua o inglês é visivelmente a língua dominante de todas as publicações com 481 de um total de 486 segundo a Web of Science apenas 2 em língua portuguesa RIZZON BERTELLI MATTE et al 2017 mas Smart city a concept under construction publicado em inglês assim como Santiago e Payao 2018 Uma revista espanhola com Solarte Pena Almario et al 2017 mas publicado em inglês Urban eyes platform for city information management uma revista francesa LEMOS 2016 mas publicada em inglês Performative sensitivities e finalmente em polonês Rot 2017 Muitos autores de países como a Espanha Lanza Sánchez Gutiérrez et al 2016 e TolosanaCalasanz Bañares Pham 2016 Itália Chatzigiannakis Vitaletti e Pyrgelis 2016 e Barcelo Correa Llorca et al 2016 e Portugal Abreu Velasquez Curado et al 2017 publicam seus trabalhos em inglês Considerando a China temos Li Cao e Yao 2015 e Peng Fang Ranaei et al 2017 também produzidos em inglês Uma análise mais detalhada mostra portanto toda a produção em inglês A China a Espanha e os Estados Unidos da América EUA são os países dominantes mais produtivos com 56 52 e 50 artigos respectivamente Na sequência temos os seguintes países Itália 41 Índia 33 Reino Unido 31 Coreia 20 Austrália 16 Arábia Saudita 14 Canadá 13 Paquistão 10 Grécia Japão e Malásia 9 cada e finalmente França 8 Cad EBAPEBR v 17 nº 4 Rio de Janeiro OutDez 2019 11211130 Quanto à citação total por país total de citações citação média do artigo temos Itália 1412 34439 Austrália 530 33125 China 469 8375 Espanha 412 7923 EUA 249 8032 Reino Unido 249 8032 Coreia 218 10900 Grécia 157 17444 Malásia 93 10333 Rússia 81 40500 e Alemanha 71 11833 As publicações podem listar vários países Devemos destacar o papel de países europeus como Itália Espanha Reino Unido Grécia e Alemanha acrescendo o papel dos países asiáticos como China Coreia e Malásia A Itália é líder com mais citações totais ZANELLA BUI CASTELLANI et al 2014 BOTTA DONATO PERSICO et al 2016 Há dispersão significativa nas citações médias dos artigos para os 9 principais países de 5980 a 40500 A Figura 1 ilustra a colaboração entre países Podemos destacar o polo europeu com Itália Espanha Alemanha Grécia e Reino Unido EUA Índia Coreia Paquistão e Austrália formam outro agrupamento A China é um novo hub de pesquisa Podemos destacar que todos os países produtores de pesquisa significativos na área têm parcerias internacionais Figura 1 Colaboração entre países Fonte Elaborada pelos autores Instituições universidades As universidades que produzem as publicações Web of Science estão muito dispersas com concentração nas universidades europeias e asiáticas Tabela 1 Da Universidade de Surrey Pozza Nati Georgoulas et al 2015 e Kolozali Puschmann BermudezEdo et al 2016 Da Universidade de Múrcia Sanchez Lopez Skarmeta et al 2013 Jara Fernandez Lopez et al 2014 e GarciaCarrillo e MarinLopez 2016 Da Universidade de Cantábria Sánchez GonzálezContreras Agudo et al 2017 PérezGonzalez e DíazDíaz 2015 DíazDíaz Muñoz e PérezGonzalez 2017 e Lanza Sánchez Gutiérrez et al 2016 Cad EBAPEBR v 17 nº 4 Rio de Janeiro OutDez 2019 11221130 Tabela 1 Publicaçõesuniversidades Universidade País Artigos University of Surrey Reino Unido 12 University of Bologna Itália 10 King Saud University Arábia Saudita 9 Universidad de Cantábria Espanha 9 Comsats Institute of Information Technology CIIT Paquistão 7 Dalian University of Technology China 7 University of Murcia Espanha 7 Chinese Academy of Sciences China 6 Kyungpook National University Coreia do Sul 6 University of Granada Espanha 6 Fonte Elaborada pelos autores Conferências e periódicos A Tabela 2 apresenta os periódicos ou conferências mais produtivos na pesquisa sobre CIs e IoT por número de artigos publicados Tabela 2 Periódicos e conferências Fontes Artigos IEEE ACCESS 45 FUTURE GENERATION COMPUTER SYSTEMS THE INTERNATIONAL JOURNAL OF ESCIENCE 38 IEEE INTERNET OF THINGS JOURNAL 38 SUSTAINABLE CITIES AND SOCIETY 11 IEEE COMMUNICATIONS MAGAZINE 10 INTERNATIONAL JOURNAL OF ADVANCED COMPUTER SCIENCE AND APPLICATIONS 9 SUSTAINABILITY 9 IEEE TRANSACTIONS ON INDUSTRIAL INFORMATICS 8 INTERNATIONAL JOURNAL OF DISTRIBUTED SENSOR NETWORKS 8 Fonte Elaborada pelos autores O principal periódico de pesquisa sobre CIs e IoT é o IEEE Access com 45 artigos seguido por Future Generation Computer Systems International Journal of eScience 44 IEEE Internet of Things Journal 38 Sustainable Cities and Society 11 e IEEE Communications 10 Outro periódico importante é o IEEE Sensors Journal Tratase de revista arbitrada publicada pelo IEEE O Sensors publica artigos que se concentram nas inúmeras tecnologias de sensores abrangidas pelo IEEE e nas tecnologias de sensores emergentes Merece destaque o fato de ser uma área de pesquisa recente Devemos destacar a importância das conferências Muitas delas conferências publicam anais em formato de livro tornando assim mais amplamente divulgada a questão da pesquisa Vale ressaltar a importância dos eventos científicos no desenvolvimento da área de pesquisa onde temos por exemplo IEEE 27th International Conference on Advanced Information Networking and Applications Workshops WAINA IEEE International Conference on Future IoT Technologies Future IoT e International Conference on Intelligent and Collaborative Systems INCoS Cad EBAPEBR v 17 nº 4 Rio de Janeiro OutDez 2019 11231130 Palavraschave e associações de palavras Uma nuvem de palavras Figura 2 é outro tipo de exemplo visual do espírito da Lei de Zipf BURKETTE 2015 As frequências de palavras em muitos idiomas seguem a lei de Zapf na medida em que a palavra mais frequente ocorre duas vezes mais que a segunda mais frequente e três vezes mais que a terceira e assim por diante A nuvem de palavras foi testada para a Lei de Zipf com uma equação de regressão de 5043 a 0742x A Lei de Heaps descreve o crescimento sublinear do tamanho do vocabulário com o comprimento de um documento e a atualidade das coleções de documentos que codificam correlações dentro e entre documentos ausentes em modelos nulos aleatórios 0654 0788x Sua frequência relativa determina o tamanho de cada palavra na nuvem no texto selecionado Quanto mais frequentemente uma palavra é encontrada mais significativa ela é na nuvem A Figura 2 mostra a nuvem de palavras para CIs e o campo de pesquisa da IoT Tentamos uma pesquisa com uma palavrachave representativa para o período 20112018 As frequências das palavras são representadas entre parênteses para cada palavrachave As palavras mais frequentes são internet 290 coisas 260 smart 257 cidade 196 IoT 130 dados 126 rede 83 computação 82 sensor 59 big 56 e cloud 51 Para melhorar a granularidade de palavraschave com tokenização ngramas internet das coisas 191 cidade inteligente 105 cidades inteligentes 87 internet das coisas IoT 61 IoT 46 big data 45 cloud computing 35 segurança 21 smart computing 21 fog computing 19 redes de sensores sem fio 12 Edge computing 11 energia 11 privacidade 11 Para as palavraschave da Web of Science temos internet 117 coisas 99 redes 48 cidades inteligentes 37 desafios 35 redes de sensores sem fio 35 gestão 32 nuvem 30 IoT 29 sistemas 29 e big data 19 Encontramos o termo de associação para buscar as palavras relacionadas às palavraschave na matriz de documentos de termo Definição do limite do coeficiente de correlação de Pearson para 02 1 Para IoT desafios da privacidade 034 conjuntos de dados 025 prevenção de intrusão 025 segurança de IoT 025 internet de segurança militar 025 previsão de segurança 025 self healing 025 transição 022 colaborativa 022 e vulnerabilidades 022 2 Para computação nevoeiro fog 064 edge 057 computação dew 036 multicloud 027 3 Para sensor sem fio 061 redes 041 qian 037 parâmetros 037 coisas sem fio 024 4 Para big dados 064 forense digital 026 forense 026 prontidão 026 redução 026 sistema forense 026 analítica 024 5 Para cloud software as 038 based 030 nevoeiro fog 028 pervasivo 026 comunidade 026 middleware de sistemas 025 controle de multidões 025 robótica 025 tarefa 025 edge 024 físico 020 off loading 020 Para uma análise especial do termo coisas internet 074 inteligente 023 representacional 021 Sensores REST representational state transfer 021 estado 021 e transferência 021 Para o agrupamento hierárquico precisamos remover os termos esparsos Definimos a dispersão em 095 para que os termos com pelo menos essa porcentagem esparsa sejam removidos Em seguida calcular a matriz de distância e por fim plotar o dendrograma Cortando o dendrograma em 5 clusters Figura 3 Observase que smart e city estão em seus clusters Outro cluster com internet e coisas e o terceiro cluster com big e data Temos muitos termos para o cluster 5 Isso faz sentido porque os termos constituem as CIs e a arena IoT descrevendo informações recentes sobre o tema como IoT computação em nuvem redes de sensores sem fio gerenciamento de energia segurança e computação em nevoeiro fog Uma rede de sensores sem fio WSN é uma rede sem fio que consiste em dispositivos autônomos distribuídos espacialmente usando sensores para monitorar condições físicas ou ambientais O gerenciamento de energia é usado como uma solução para reduzir a demanda e economizar energia durante o período de pico e melhorar a eficiência energética e a qualidade de vida e proteger o meio ambiente Um desafio mais significativo e uma questão vital é a segurança de IoT para o desenvolvimento seguro e a operação de aplicativos de IoT escaláveis e finalmente a integração da computação em nuvem e a IoT para CIs Como a pesquisa de Wiratunga Jorge Torgo et al 2005 geramos todas as coocorrências de palavraschave de pares possíveis Figura 4 convertendo apenas aquelas que passam em um teste de significância para uma análise de redes sociais e seus clusters O segundo e mais complexo cluster com a IoT big data cloud arquitetura gerenciamento sistemas de segurança e redes de sensores sem fio O primeiro com foco nos protocolos e esquema como MQTT message queue telemetry transport e CoAP constrained application protocol Um método de copalavra CHEN CHEN WU et al 2016 baseado em palavraschave de CIs e IoT foi proposto para mapear as tendências da pesquisa Em primeiro lugar as palavraschave de CIs e a IoT são usadas para descrever o tópico de pesquisa estatisticamente Em seguida a análise conjunta Figura 5 incluindo a análise de cluster é adotada para estudar a relação de cada tópico de pesquisa Os resultados mostram que o foco de pesquisadores constituído por dois segmentos descreveu um seguimento 1 eficiente energeticamente redes ad hoc protocolo redes de sensores sem fio protocolo de roteamento seguro redes de malha 2 saúde privacidade segurança big data sensor perspectiva tecnologias mobilidade desempenho algoritmo demanda modelos rede de sensores arquitetura privacidade entre outros DISCUSSÃO E CONCLUSÕES O futuro das cidades inteligentes e a internet das coisas agenda de pesquisa Em análise anterior avaliamos criticamente as CIs e a pesquisa de IoT e desenvolvemos uma agenda de pesquisa que fornece uma base para estimular novos rumos da pesquisa A agenda de pesquisa que estamos sugerindo neste artigo vem diretamente das lacunas que identificamos em nossa revisão CIs e IoT são um fenômeno em expansão que tem sido relatado usando principalmente amostras do contexto de países desenvolvidos Figura 1 como Espanha China EUA Itália Reino Unido Austrália Coreia No entanto estudos anteriores indicam que essas regiões estão aparecendo em países com inovação e realidade muito diferentes das economias desenvolvidas p ex Arábia Saudita Paquistão Romênia Malásia Brasil e Portugal nesta pesquisa A compreensão das CIs e da IoT nas economias em desenvolvimento é bastante limitada Consequentemente uma abordagem de pesquisa mais sistemática se mostra necessária para melhorar nossa compreensão de CIs e fenômenos de IoT em uma ampla gama de contextos culturais e institucionais O contexto institucional das CIs e da IoT faz diferença no comportamento do país Nossa revisão expõe que a relação entre CIs IoT e inovação é pouco investigada no contexto de países desenvolvidos e é ainda menor em comparação com países em desenvolvimento Existem alguns estudos recentes sobre CIs e IoT abordando alguns dos trabalhos que analisamos em particular os qualitativos concentraramse exclusivamente em histórias de sucesso globais Singapura Seul San Francisco Barcelona MAHIZHNAN 1999 MARINEROIG e CLAVÉ 2015 ou exemplos típicos de CIs como smart parking serviços de compartilhamento de carros tráfico transporte público mobilidade energia limpa edifício inteligente depósito de lixo proteção ambiental participação cidadã digitalização do governo planejamento urbano educação ecossistema de negócios 5G LTE velocidade de internet pontos de acesso WiFi penetração de smartphones padrão de vida Como a cidade está se tornando mais inteligente futuras pesquisas podem fazer perguntas como O que faz uma cidade ou região se tornar uma CI A análise de conteúdo quantitativa está em sua infância Várias saídas não foram utilizadas neste artigo como análise discriminante múltipla MDA análise de correspondência dimensionamento multidimensional técnica de aprendizado não supervisionado mapa auto organizável análise de sentimento algoritmo de aprendizado de máquina com LDA entre outros A computação em nuvem baseada em IoT e milhões de dispositivos ou sensores conectados a seus aplicativos não criam um ambiente homogêneo e estão expostos a inúmeras ameaças Isso resulta em uma questão de pesquisa crítica relacionada à gestão não apenas da infraestrutura de uma CI mas da segurança de seu sistema e dos cidadãos As aplicações do conceito de IoT nas CIs aumentam um desafio significativo para os arquitetos de sistemas de segurança e podem abrir as portas para ameaças à segurança desde vulnerabilidades nos ataques DDoS a ataques crosssite scripting XSS Os hackers podem obter rapidamente uma senha para acessálos com privilégios de administrador e modificar seu software de sistema para adaptálos a objetivos criminosos por exemplo coletando dados pessoais de cidadãos que usam serviços públicos redes de transporte urbano com pontos fracos na autorização ou autenticação sistema Medidores inteligentes como energia rede inteligente água redes inteligentes de água saúde pública e segurança transporte Estes são desafios tanto para a academia como para a administração municipal Uma linha crescente de pesquisa é aquela que conecta o blockchain com CIs e como o blockchain pode ser um facilitadorchave para resolver muitos problemas de segurança do IoT Pesquisas como Sun Yan Zhang et al 2016 Khan e Salah 2018 Banerjee Lee e Choo 2018 Sharma e Park 2018 e finalmente Hammi Hammi Bellot et al 2018 abordaram esta questão em suas pesquisas recentes Algumas limitações deste estudo devem ser levadas em conta Os resultados consistiram principalmente em artigos de periódicos Monografias dissertações livros ou capítulos de livros não foram cobertos pelas buscas embora também representem parte da discussão científica em CIs Publicações mais antigas podem ter recebido mais citações no total ao longo dos anos do que as mais recentes Não foram utilizados fatores de impacto na análise dos dados deste estudo exceto os trabalhos mais relevantes como mostrado na análise Existem várias outras críticas comuns ao uso da Web of Science como principal fonte de dados para análise bibliométrica e consequentemente para a análise de texto constituindo um viés em relação às publicações em língua inglesa e a dependência dos fatores de impacto dos periódicos Artigos publicados em outras línguas tendem a ter menos impacto na frente de pesquisa como é o caso desta pesquisa com 100 dos artigos em inglês Uma grande porcentagem de artigos em inglês nos Índices ISI reflete assim a frente de pesquisa internacional onde até pesquisadores asiáticos como chineses ou sulcoreanos publicaram em inglês REFERÊNCIAS ABREU D P et al A resilient Internet of things architecture for smart cities Annals of Telecommunications v 72 n 12 p 1930 2017 ALBINO V BERARDI U DANGELICO R M Smart cities definitions dimensions performance and initiatives Journal of Urban Technology v 22 n 1 p 119 2015 ANGELIDOU M Smart city policies a spatial approach Cities v 41 p S3S11 2014 ANGELIDOU M Smart cities a conjuncture of four forces Cities v 47 p 95106 2015 ARROUB A et al A literature review on smart cities paradigms opportunities and open problems In INTERNATIONAL CONFERENCE ON WIRELESS NETWORKS AND MOBILE COMMUNICATIONS 2016 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Universidade de São Paulo FEA USP Professor na Pontifícia Universidade Católica de São Paulo PUCSP São Paulo SP Brasil Email clsouzapucspbr Francisco Antonio Serralvo ORCID httpsorcidorg0000000263840643 Doutor em Ciências Sociais pela Pontifícia Universidade Católica de São Paulo PUCSP Professor na Pontifícia Universidade Católica de São Paulo PUCSP São Paulo SP Brasil Email serralvopucspbr