IoT + IA, ou como reduzir custos de energia em uma empresa | IA nos negócios #88

O que é a Internet das Coisas? (IoT)

A Internet das Coisas, também conhecida como IoT, é uma tecnologia que permite a conexão e troca de dados entre vários dispositivos conectados à Internet. É uma rede de objetos físicos – “coisas” – equipados com sensores, software e tecnologias que permitem a troca de dados com outros dispositivos e sistemas pela internet. Mas por que conectar todos os dispositivos à Internet – de impressoras e geladeiras a condicionadores de ar, caminhões e máquinas industriais?

Pesquisas realizadas pela Transforma Insights indicam que a produção de novos dispositivos IoT aumentará o consumo global de eletricidade em 34 terawatts-hora (TWh) até 2030. Enquanto isso, o treinamento e uso de grandes modelos de linguagem, como o ChatGPT, podem levar os data centers a consumir até 21% da demanda mundial de eletricidade.

No entanto, as soluções da Internet das Coisas também reduzirão o consumo de eletricidade em comparação ao uso do mesmo tipo de dispositivos sem sensores em mais de 1,6 petawatts-hora (PWh). Para ilustrar a escala – essa é a quantidade de eletricidade necessária para cobrir o consumo de mais de 136,5 milhões de lares por um ano. As empresas, no entanto, não podem prosperar sem dispositivos cada vez mais novos, e a inteligência artificial pode ajudar muito a minimizar ainda mais a energia que consomem.

Fonte: Transforma Insights (https://www.6gworld.com/)

Qual é a conexão entre IoT e IA?

A Inteligência Artificial analisa dados de dispositivos da Internet das Coisas, identificando tendências e estratégias para economizar energia. Graças a isso, IoT e IA abrem novas possibilidades para gerenciar de forma eficiente o consumo de energia. Por exemplo, a IA pode ajustar sistemas de Aquecimento, Ventilação e Ar Condicionado (HVAC) com base em:

• padrões de uso dos ambientes – por exemplo, reduzindo a temperatura em um ambiente desocupado em um determinado dia,
• condições climáticas – reduzindo a potência do ar condicionado em um dia nublado ou ventoso,
• qualidade do ar interno – aumentando a eficiência da ventilação apenas durante uma reunião com muitas pessoas.

Além disso, a IA apoiada por IoT permite a criação de gêmeos digitais para otimizar processos de fabricação, como prever o consumo de peças de máquinas ou analisar a frequência e as causas de falhas que levam a paradas.

As tecnologias de IA IoT são benéficas para toda a cadeia de fornecimento de eletricidade – consumidores, distribuidores e usinas de energia. A Internet das Coisas permite a automação de vários processos, como a coleta de dados de energia para medições e análises. A aplicação de restrições de potência de hardware e a otimização do tempo de treinamento de modelos de IA podem reduzir o consumo de energia em aproximadamente 12% a 15% com impacto mínimo no desempenho do modelo.

Como IoT e IA podem reduzir os custos de energia em sua empresa?

Os sensores IoT em edifícios enviam dados de consumo de energia em tempo real para análise, acelerando reparos e reduzindo perdas de energia devido a equipamentos com defeito. Aqui estão exemplos de sensores que podem ser instalados em edifícios:

• sensores de temperatura – monitoram as mudanças de temperatura em ambientes e permitem otimizar o consumo de energia para aquecimento ou resfriamento,
• sensores de luz – detectam o nível de luz natural e ajustam automaticamente a intensidade da iluminação artificial,
• sensores de movimento – permitem a ativação do sistema apenas quando pessoas estão presentes no ambiente, reduzindo o consumo desnecessário de energia,
• medidores inteligentes – coletam dados sobre o consumo de energia, permitindo análises detalhadas e otimização,
• sensores de qualidade do ar – regulam o funcionamento dos sistemas de ventilação, garantindo a qualidade do ar adequada com consumo mínimo de energia.

Termostatos inteligentes e sistemas de iluminação podem se adaptar aos padrões de uso dos ambientes, reduzindo os custos de energia. Dispositivos IoT podem diminuir o consumo e os custos de eletricidade em edifícios durante horários de pico por meio de programas de resposta à demanda e agendamento. A implementação de soluções baseadas em IoT e IA pode levar a economias de energia de até 40%. Além disso, soluções de armazenamento de energia controladas por IA otimizam seu uso gerenciando armazenamento e distribuição.

Fonte: DALL·E 3, prompt: Marta M. Kania (https://www.linkedin.com/in/martamatyldakania/)

Benefícios do uso de IoT e IA

A introdução de tecnologias inteligentes de IoT e IA traz muitos benefícios. Não é apenas uma maneira de reduzir contas, mas também de aumentar o conforto do uso do escritório, principalmente:

• melhor controle de temperatura e economia de energia graças a termostatos inteligentes,
• controle da intensidade da iluminação, o que significa uma redução significativa no consumo de eletricidade, especialmente durante o período de outono-inverno,
• gerenciamento da umidade do ar – particularmente importante ao armazenar documentos ou equipamentos sensíveis e especializados.

Os dispositivos IoT também estão se tornando cada vez mais sofisticados, e em resposta à crescente demanda, os preços dos sensores estão diminuindo. Um exemplo é o Flex2X, uma solução criada pela empresa britânica Grid Edge (https://gridedge.ai/). Este sistema integra informações de sensores já instalados em edifícios, como detectores de temperatura ou umidade, com dados adicionais, como condições climáticas. Ele então os analisa usando algoritmos de IA, otimizando continuamente a utilização de energia no edifício.

Fonte: DALL·E 3, prompt: Marta M. Kania (https://www.linkedin.com/in/martamatyldakania/)

Desvantagens do IoT – quanta energia a IA requer?

Infelizmente, a combinação da Internet das Coisas e da IA vem com suas desvantagens. O uso de IoT e IA está principalmente associado à necessidade de um consumo significativo de energia. Informações detalhadas sobre a quantidade de energia necessária para treinar o modelo GPT-4, o mais poderoso e conhecido, que é usado na versão comercial do ChatGPT e do BingChat, não foram divulgadas publicamente. No entanto, com base em dados disponíveis, podemos delinear a escala desse empreendimento.

O modelo GPT-4 possui mais de 175 bilhões de parâmetros e foi treinado em um conjunto de dados que excede 45 TB. Isso requer um processo intensivo de análise de dados e ajuste de parâmetros do modelo, levando a uma demanda significativa por poder computacional e resultando em alto consumo de energia.

Para treinar o modelo GPT-4, foram utilizadas Unidades de Processamento Gráfico (GPUs) e Unidades de Processamento Tensorial (TPUs) avançadas, conhecidas por seu intenso consumo de energia.

Resumo

IoT e IA podem ter um impacto significativo não apenas nos resultados financeiros de uma empresa, mas também no meio ambiente, melhorando a eficiência energética. O edifício grande médio consome aproximadamente 230.000 kWh de eletricidade anualmente, o que se traduz em um custo de cerca de $25.000. A implementação da Internet das Coisas pode contribuir para a redução do consumo de energia em 10% a 15%. A integração de IoT e IA também é crucial para aproveitar totalmente o potencial das fábricas inteligentes em termos de desenvolvimento sustentável e economia de custos.

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