Luiz Palazzo¹
Tarcísio Vanzin²

Resumo:

Este artigo apresenta o modelo QPD-S como uma proposta formal e simbólica para representar a deliberação ética em sistemas autônomos. Fundamentado em princípios filosóficos e estruturais, o modelo articula quatro dimensões essenciais da agência ética — Querer, Poder, Dever e Saber — em uma representação vetorial tridimensional. Essa estrutura geométrica tetraédrica, interpretada como um 3-simplex, possibilita a análise e simulação de decisões morais por meio da avaliação da coerência entre intenções, capacidades, normas e lucidez epistêmica. Adicionalmente, é introduzida a proposta da Ética Mínima de Máquina (EMM), desenvolvida a partir do QPD-S, servindo como base para a certificação e garantia de confiabilidade ética em agentes artificiais. O modelo é explorado em suas vertentes teóricas e formais, com discussões sobre suas aplicações em domínios como mobilidade, assistência virtual e recomendação digital.

Palavras-chave: deliberação ética, inteligência artificial, modelos simbólicos, certificação ética, agência ética delegada.

Abstract:

This paper introduces the QPD-S model as a formal, symbolic framework for representing ethical deliberation in autonomous systems. Grounded in both philosophical and structural principles, the model brings together four essential dimensions of ethical agency—Wanting, Power, Duty, and Knowledge (QPD-S)—in a three-dimensional vector representation. This tetrahedral geometric structure, understood as a 3-simplex, enables the analysis and simulation of moral decisions by assessing the coherence among intentions, capabilities, norms, and epistemic clarity. In addition, the proposal of Minimal Machine Ethics (MME), derived from QPD-S, is presented as a basis for certifying and ensuring the ethical reliability of artificial agents. The model is examined in its theoretical and formal aspects, with discussions of its applications in domains such as mobility, virtual assistance, and digital recommendation.

Keywords: ethical deliberation; artificial intelligence; symbolic models; ethical certification; delegated ethical agency.

1. Introdução

A rápida evolução da tecnologia e da inteligência artificial (IA) nas últimas décadas tem proporcionado avanços sem precedentes à sociedade, prometendo um salto ainda maior com a incorporação da computação quântica. A onipresença da tecnologia a eleva a um papel de ator social, especialmente no que tange aos aspectos cognitivos, onde, em certas dimensões, suas capacidades superam as humanas. 

Em uma sociedade hiperconectada e em acelerada transformação impulsionada pela IA, questões éticas complexas emergem, levantando questionamentos críticos sobre os limites de sua atuação (ITS RIO, 2023). Isso é particularmente relevante para a liberdade concedida a sistemas algorítmicos, robótica e machine learning em setores cruciais dentre os quais a saúde, educação, segurança, transporte e, notavelmente, no sensível tema da privacidade.

A literatura recente enfatiza que os riscos éticos da IA não se restringem a falhas técnicas, mas estão intrinsecamente ligados às escolhas de design e a contextos sociopolíticos. O viés algorítmico, por exemplo, pode refletir preconceitos presentes nos dados de treinamento ou nas equipes de desenvolvimento, reforçando desigualdades estruturais (BOULAMWINI, 2018). Casos como sistemas de reconhecimento facial ou algoritmos de crédito que penalizam comunidades marginalizadas evidenciam essa problemática (EUBANKS, 2018). Tais exemplos sublinham a urgência de uma abordagem ética proativa, que antecipe danos em vez de apenas remediá-los.

Diversas abordagens têm sido propostas para infundir ética na IA, desde modelos baseados em regras (como as Leis da Robótica de Asimov) e algoritmos de aprendizado supervisionado com correções morais, até frameworks híbridos que buscam conciliar dados empíricos com princípios normativos. No entanto, muitas dessas estratégias enfrentam três limitações principais: a ausência de uma representação simbólica clara da deliberação ética; a dificuldade de explicar ou justificar decisões morais tomadas por máquinas; e a impossibilidade de verificar a coerência interna das ações propostas por sistemas autônomos.

No contexto da ética na IA, discute-se frequentemente como preservar a agência ética humana no comportamento das máquinas, de forma a mantê-las alinhadas aos valores, autonomia e capacidade de tomar decisões morais significativas. Isso se relaciona diretamente com princípios como transparência, explicabilidade e supervisão humana. Adicionalmente, há, também discussões filosóficas sobre se algum dia sistemas de IA poderiam desenvolver, por suas condições, alguma forma de agência moral própria. Isso, porém, permanece no campo especulativo, alimentando questões profundas sobre consciência, intencionalidade e responsabilidade. 

Atualmente, já são aplicados filtros em plataformas de IA para restringir conteúdos considerados impróprios. Esses filtros são desenvolvidos com base em diretrizes e regulamentações de órgãos e iniciativas corporativas criadas para esse fim. Princípios como transparência, justiça, responsabilidade e respeito à autonomia humana são frequentemente citados em documentos como as Diretrizes Éticas para uma IA Confiável da União Europeia (EUROPEAN COMMISSION, 2019) e os Padrões Globais de Ética em Sistemas Autônomos e Inteligentes do IEEE. No entanto, a implementação prática desses princípios enfrenta obstáculos, como a tensão entre inovação acelerada e regulamentação cautelosa, além da falta de consenso global sobre padrões éticos (JOBIN ET AL., 2019).

Genericamente, esses filtros consistem em sistemas de moderação e segurança que atuam tanto na entrada (pedidos dos usuários) quanto na saída (respostas geradas pela IA), visando impedir conteúdos impróprios, ilegais, discriminatórios ou que possam causar prejuízos sociais. A Tabela 1 detalha os tipos de filtros e sistemas utilizados:

Tabela 1: Tipos de Filtros e Sistemas de Moderação em IA

Esses mecanismos são cruciais para evitar que a IA atenda a demandas que envolvam linguagem suspeita ou áreas sensíveis, prevenindo a geração de conteúdo que possa causar danos individuais ou sociais. Embora sejam ainda rudimentares e insuficientes, constituem o primeiro passo da ética na IA para garantir segurança, responsabilidade e respeito aos direitos dos usuários. Contudo, considerando o avanço contínuo e o aprimoramento das tecnologias de suporte à IA, e a iminente implementação de processadores quânticos, torna-se imperativa a inserção, nas plataformas de IA, de uma instância ética mais criteriosa, autônoma e filosoficamente consistente, capaz de atuar em adição aos recursos já existentes. Esta é a motivação principal da proposta contida neste artigo.

2. A Ética na Inteligência Artificial

O reconhecimento inicial de que a tecnologia não é neutra, mas moldada por interesses, valores e estruturas de poder, é fundamental buscar todas as formas de proteção, a fim de alcançar um futuro equitativo baseado em um compromisso coletivo com a dignidade humana e a justiça social (UNESCO, 2021).

A Ética, como área da filosofia, dedica-se à problematizar questões relativas aos costumes e à moral de uma sociedade. É, portanto, a filosofia da moral, atuando como um regulador das atitudes e posturas humanas em sociedade. Seu objetivo é estudar os elementos que orientam o comportamento humano, visando estabelecer o que é certo ou errado. Agir eticamente, nesse contexto, implica em articular ações, intenções, capacidades, valores e contextos, aspectos que, mesmo em humanos, não operam de forma simples ou linear. A deliberação ética, em seu sentido mais amplo, transcende a mera obediência a regras ou a maximização de consequências desejáveis. Ela envolve a ponderação de valores reconhecidos como significativos, equilibrando motivações internas, capacidades reais e exigências normativas à luz de uma compreensão situacional.

Tradicionalmente vista como uma faculdade exclusivamente humana, a ética começa a ser considerada uma estrutura funcional necessária em arquiteturas computacionais avançadas (JONAS, 2006). A questão central, portanto, não é apenas se máquinas devem ser éticas, mas como estruturar, representar e avaliar essa ética de modo formalizável, auditável e inteligível. Contudo, a ausência de consciência, intencionalidade ou compreensão moral intrínseca nas máquinas impede que elas se orientem moralmente de forma autônoma.

A IA, ao replicar ou superar capacidades humanas em tarefas cognitivas, desafia noções tradicionais de moralidade. Perguntas como: “Quem é responsável por decisões tomadas por um veículo autônomo em situações de risco?” ou “Como garantir que algoritmos de contratação não perpetuem discriminações históricas?” ilustram a necessidade de estruturas éticas robustas para guiar o desenvolvimento tecnológico sem comprometer valores humanos fundamentais (MITTELSTADT, 2016). Além disso, a escalada da coleta massiva de dados (big data) e a ubiquidade de sistemas de vigilância impõem debates urgentes sobre privacidade e consentimento em um mundo hiperconectado (ZUBOFF, 2019).

Embora a computação quântica venha a amplificar enormemente a capacidade de processamento e a eficiência da IA, ainda não será capaz de oferecer qualquer perspectiva de uma ética própria ou identidade moral. Por isso, a ética humana deve orientar o uso dessa tecnologia para evitar riscos como discriminação, violação de privacidade, concentração de poder e uso malicioso, como ataques cibernéticos sofisticados (BRASIL, 2024; LEE ET AL., 2021). Nesse sentido, a análise ética na IA pode se beneficiar da filosofia kantiana, por sua racionalidade e possibilidade de instrumentalização. 

O filósofo Immanuel Kant propôs a teoria ética do dever, ou ética deontológica, na qual uma ação só seria ética se estivesse alinhada com o dever. O foco não está nas consequências das ações, mas nos princípios e regras morais. Este é o ponto de interesse adotado na proposta apresentada neste artigo.

Compreender o papel da ética na IA é reconhecer que a inovação tecnológica deve estar subordinada a valores humanos fundamentais, garantindo que o seu avanço, especialmente com o advento da computação quântica, beneficie a humanidade como um todo. Nesse sentido, a ética implementada na forma de mecanismos autônomos (mas supervisionados) nas plataformas de IA se torna o filtro indispensável para que o poder computacional extraordinário seja usado para o bem, respeitando limites morais e promovendo um futuro sustentável e justo (SULEYMAN; BHASKAR, 2023; JOBIN ET AL., 2019).

3. Agência Ética

Conceitualmente, “agência ética” refere-se à capacidade do ser humano de exercer julgamento moral e assumir responsabilidade por suas ações e escolhas conscientes. Em outras palavras, é a capacidade de agir moralmente, tomando decisões baseadas em princípios e valores éticos. Essa é a capacidade fundamental para a discussão sobre ética na IA, pois uma das grandes questões é justamente “como sistemas artificiais, que não possuem ética intrínseca, podem ser desenvolvidos para respeitar e promover valores éticos humanos?”.

Considerando que a IA possui a intrínseca capacidade de seleção de dados em big data, processamento e tomada de decisão, além da aprendizagem de máquina, configura-se, nesse cenário, uma atuação independente, que implica em comportamentos morais e, por consequência, surge a necessidade de adaptação da agência ética humana à máquina. Na prática, seria conceder à máquina a capacidade de avaliar, mesmo que ainda de forma rudimentar, a ética do trabalho que irá produzir. Esta instrumentalização pode ser denominada “agência ética mínima de máquina”, operando segundo parâmetros programados por humanos. Assim, ao executar ações com impacto no mundo real, a IA age segundo um conceito de “agência ética delegada” ou “agência instrumental”, baseada em princípios humanos pré-estabelecidos e alinhados à uma consistência filosófica mais adequada.

Enquanto a agência ética humana, na apreciação filosófica, é intrínseca e reflexiva, a agência de máquina delegada é instrumental e dependente do design humano. Essa agência ética delegada pode auxiliar na tomada de decisões justas, mas não substitui inteiramente a moralidade humana, apenas a reflete, com todos os seus potenciais erros e acertos.

Para compatibilizar essas duas formas de “agência ética” (humana e de máquina), são necessárias iniciativas de alinhamento de valores ao programar a IA, para que suas ações sejam compatíveis com valores humanos fundamentais, espelhando um certo viés baseado em regras pré-definidas, alinhadas à diretrizes filosóficas. Isso envolve o desafio técnico de traduzir princípios éticos abstratos em parâmetros computacionais. Além disso, é crucial a transparência e explicabilidade para garantir que as decisões da IA sejam compreensíveis para os humanos, permitindo supervisão e intervenção quando necessário. Daí decorre a responsabilidade compartilhada, onde desenvolvedores, implementadores e usuários assumem papéis específicos na garantia do uso ético, bem como dos limites que definem claramente em quais contextos a IA pode agir com maior autonomia e onde a supervisão humana é imprescindível.

Em síntese, para que a IA atue sob critérios éticos, são necessários sistemas de valores codificados que permitam a representação e deliberação ética de forma estruturada. É nesse ponto que o modelo QPD-S se insere como uma proposta inovadora, embora ainda embrionária.

4. O Modelo QPD-S: Estrutura e Deliberação Ética

O modelo QPD-S surge como uma resposta à necessidade de formalizar a deliberação ética em sistemas autônomos, superando as limitações das abordagens existentes. Para tanto, a tríade agostiniana (da relação entre a vontade/arbítrio, inteligência e memória/consciência), juntamente com a ética da estima de Paul Ricoeur (1991) (je veus, je peux et je dois) e a Deontologia kantiana, serviu de base para a adoção da tríade Querer, Poder e Dever, à qual, por via de consequência, conduz a um quarto verbo, o Saber, formando uma representação simbólica e vetorial da agência ética, baseada nessas quatro dimensões fundamentais. Pela inter-relação entre elas, cada uma dessas dimensões é tratada como um vetor em um espaço tridimensional, que forma o tetraédro da figura 1, permitindo assim, e adicionalmente, uma análise geométrica da coerência ética. O número de quatro verbos foi adotado tendo em vista a complexidade inerente a adoção de um número maior de verbos. Por essa razão, a expectativa é que, no futuro, na medida em que o modelo sofra aprimoramentos, esse número venha a ser ampliado.

Figura 1: Representação tetraédrica do Modelo QPD-S

4.1. As Quatro Dimensões da Agência Ética

O QPD-S articula a deliberação ética a partir da interação de quatro vetores, representados pelos quatro verbos, identificados com a racionalidade kantiana:

• Querer (Q): (Wollen)- Representa as intenções, objetivos, desejos e vontade empírica do agente. Em sistemas de IA, isso se traduz nos propósitos programados, nas metas a serem alcançadas e nas preferências que guiam suas ações. É o impulso motivacional da agência. O Quero passa a ser uma simulação derivada de seus parâmetros e dados de treinamento, não de uma vontade genuína. É preciso explicitar que o Sistema “quer” conforme o seu design e não por sua vontade autônoma.
• Poder (P): (Können)- Refere-se às capacidades e limitações técnicas e legais do agente para executar uma ação. Ou seja, trata da liberdade moral, da autonomia e da possibilidade racional de realizar o pretendido. Para a IA, isso envolve os recursos computacionais, os algoritmos disponíveis, os dados acessíveis e as restrições físicas ou operacionais. É a dimensão da exequibilidade.
• Dever (D): (Sollen) Corresponde aos princípios, normas, regras e obrigações éticas que o agente deve seguir. Quer dizer, em sistemas autônomos, isso inclui diretrizes regulatórias, códigos de conduta, valores morais incorporados e padrões de conformidade. É a dimensão da normatividade voltada à justiça, transparência e responsabilidade.
• Saber (S): (Wissen) Engloba o conhecimento, a informação e a compreensão contextual que o agente possui sobre a situação. Saber, para Kant, está ligado à capacidade de aplicar a razão prática. É saber o que se deve fazer – e esse saber é acessível pela razão. Para a IA, isso significa a qualidade e a completude dos dados, a capacidade de interpretar o ambiente e a lucidez epistêmica para avaliar as consequências das ações. É a dimensão da cognição.

4.2. Representação Vetorial e o 3-Simplex: A Geometria da Deliberação Ética

As quatro dimensões do QPD-S (Querer, Poder, Dever, Saber) são integradas em uma representação vetorial tridimensional, onde a deliberação ética é visualizada como um 3-simplex, ou seja, um tetraedro. Cada vértice do tetraedro corresponde a uma das dimensões, e as arestas, faces e o espaço interior representam as complexas relações e tensões entre elas. A Figura 2 ilustra essa representação:

Figura 2: Representação Vetorial do Modelo QPD-S

No contexto desta estrutura, as relações se desdobram da seguinte forma:

• Relações nas Arestas: As interações entre pares de conceitos (e.g., Querer-Poder, Poder-Dever) revelam uma tensão criativa essencial para a estrutura ética. Embora possam apresentar leve discordância (produtos escalares negativos), demonstram complementaridade significativa (produtos vetoriais importantes), com ângulos de 60° entre cada um dos pares e de 70,5° entre uma aresta e a face oposta (para um tetraedro regular) isso sugere que, mesmo em aparente oposição, as dimensões se complementam na construção da decisão ética.
• Relações nas Faces: Cada face do tetraedro (trio de conceitos) representa uma configuração ética distinta, onde a ausência de uma das dimensões revela as limitações de uma abordagem parcial:
  • Querer-Poder-Dever (sem Saber): Uma ética intuitiva, mas potencialmente dogmática, carecendo de fundamentação informada.
  • Querer-Poder-Saber (sem Dever): Uma ética pragmática, mas potencialmente amoral, desprovida de princípios normativos.
  • Querer-Dever-Saber (sem Poder): Uma ética idealista, mas potencialmente ineficaz, sem a capacidade de execução.
  • Poder-Dever-Saber (sem Querer): Uma ética institucional, mas potencialmente autoritária, desconsiderando a intencionalidade.

• Espaço Interior: A resultante integrada no interior do tetraedro, um centro de massa conceitual, indica o ponto de máxima intensidade ética, onde os quatro conceitos se integram de forma equilibrada. A análise sugere que uma ética plena requer a integração harmoniosa dos quatro elementos, não como conceitos isolados ou em oposição, mas como dimensões complementares de uma ética completa. Estar inserido no interior do tetraedro, significa que o produto final, resultante do trabalho da IA, está em conformidade com o esperado em termos éticos, podendo ser liberado ao solicitante externo ou indicar a aceitação de uma requisição externa de trabalho à Plataforma IA.

A resultante vetorial dessa configuração indica o grau de coerência da ação. Apenas para fins de compreensão, adota-se o exemplo numérico abaixo onde, a partir de valores imaginários obtidos por critérios definidos, uma decisão em que o agente:

Quer agir com intensidade média (0,6)

Pode realizar a ação com força total (1,0)

Deve agir segundo um princípio claro (0,9)

Saber o suficiente, mas com incertezas (0,4)

A resultante vetorial dessa configuração revelará a coerência da ação, podendo indicar conflitos entre o desejo e a capacidade, ou entre a normatividade e o conhecimento disponível. Essa leitura simbólica e quantitativa é valiosa para compreender decisões, justificar comportamentos e ajustar trajetórias morais ao longo do tempo.

5. Aplicações e Implicações do Modelo QPD-S

O QPD-S foi concebido como um mecanismo simbólico utilizável em ambientes computacionais e situações morais reais com potencial de aplicação em diferentes níveis de complexidade. Algumas aplicações incluem:

• Veículos Autônomos e Dilemas de Emergência: Em uma colisão inevitável, o veículo autônomo pondera a intenção de proteger ocupantes (Querer), os limites físicos (Poder), as normas de trânsito (Dever) e a informação contextual (Saber). A decisão mais coerente não é um simples cálculo de danos, mas uma avaliação da coerência ética máxima possível, tornando as decisões auditáveis e justificáveis. Este cenário exemplifica a necessidade de uma estrutura robusta para a tomada de decisão ética em tempo real, onde a IA deve operar de maneira eticamente informada, considerando a viabilidade prática e as restrições normativas.
• Assistentes Virtuais e Decisões Pessoais: Um assistente de voz que aconselha sobre saúde mental ou finanças equilibra o desejo do usuário (Querer), o que o sistema pode oferecer (Poder), as normas de privacidade (Dever) e a qualidade do diagnóstico (Saber). Se a coerência vetorial for baixa devido a incertezas no Saber, a resposta será mais prudente, buscando mais dados ou encaminhamento humano. Isso demonstra como o QPD-S pode guiar sistemas de IA em interações sensíveis, garantindo que as recomendações sejam não apenas úteis, mas também eticamente alinhadas e transparentes.
• Plataformas de Recomendação e Ambientes Digitais: Sistemas de recomendação podem usar o QPD-S para ponderar o desejo do usuário (Q), a capacidade algorítmica (P), padrões éticos da plataforma (D) e a diversidade/confiabilidade informacional (S). Isso permite construir sistemas mais transparentes e reguláveis, que deliberam em termos de responsabilidade simbólica mínima, e não apenas maximizam cliques. A aplicação do QPD-S aqui visa mitigar vieses algorítmicos e promover recomendações que respeitem valores sociais mais amplos, indo além da otimização puramente comercial.
• Sistemas de Saúde Digital: Em algoritmos de saúde, o QPD-S pode ser aplicado para garantir que as decisões de diagnóstico ou tratamento considerem o bem-estar do paciente (Querer), a capacidade do sistema de processar dados médicos complexos (Poder), as regulamentações de privacidade e segurança de dados (Dever), e a precisão e completude das informações clínicas (Saber). Isso é crucial para construir confiança em sistemas de IA que impactam diretamente a vida humana.
• Métrica para Ética de Máquina: Com o modelo QPD-S a ação ética de máquina pode ser mensurada e prevista, fornecendo assim uma métrica para a pesquisa e desenvolvimento em EM. Isso é de extrema importância para a avaliação de diferentes situações, localizar contornos éticos e antecipar possíveis conflitos. A questão chave aqui reside em como atribuir parâmetros aos vértices do tetraedro ético, uma vez que esses podem ser subjetivos se não houver disciplina em sua seleção.       

O modelo QPD-S não exige que sistemas sejam “morais” no sentido humano, mas propõe que sejam estruturados para agir com coerência entre os elementos fundamentais da agência ética. Isso representa um salto importante: da obediência a regras isoladas para a construção simbólica de uma consciência mínima operacional, coerente à ética deontológica kantiana.e 

A crescente autonomia dos sistemas tecnológicos, dos quais o modelo QPD-S faz parte, exige que suas ações não apenas obedeçam a comandos, mas que sejam compreensíveis, justificáveis e auditáveis. Isso é especialmente relevante em domínios onde erros ou abusos podem gerar consequências graves, como justiça algorítmica, saúde digital, finanças automatizadas e mobilidade urbana.

6. Ética de Máquina Mínima

O conceito de Ética de Máquina Mínima (EMM) nasce dessa urgência: trata-se de um núcleo simbólico mínimo de deliberação ética, baseado no modelo QPD-S, que pode ser incorporado a qualquer sistema computacional que interaja com decisões moralmente relevantes. Ética mínima não significa ser superficial ou simplista, mas delimitar o conjunto essencial de condições para que uma decisão seja reconhecida como eticamente estruturada, capaz de atuar em uma agência delegada. Em vez de impor valores morais específicos (que variariam culturalmente), a EMM propõe que todo sistema ético confiável seja capaz de:

• Reconhecer intenções (Querer);
• Avaliar capacidades reais (Poder);
• Considerar princípios e normas (Dever);
• Compreender o contexto (Saber).

Esses quatro elementos, integrados de forma vetorial, formam o núcleo da deliberação ética simbolicamente estruturada. O sistema pode, assim, justificar por que tomou determinada decisão, com base nas tensões entre seus vetores, e não apenas nos resultados obtidos.

6.1. Critérios para Certificação Ética

Se adotado como base normativa, o modelo QPD-S permite estabelecer critérios formais de certificação ética de IAs, comparáveis aos já existentes em segurança de software ou ergonomia de interface. Entre esses critérios, destacam-se:

• Representação explícita dos vetores de agência em cada decisão.
• Registro do grau de coerência da ação, com limiares mínimos definidos.
• Mecanismos de compensação ética: se há conflito entre vetores, o sistema deve ativar estratégias de reequilíbrio (por exemplo, buscar mais informação, postergar decisão, consultar módulo externo).
• Rastreabilidade temporal: a evolução dos vetores ao longo do tempo deve poder ser registrada e inspecionada.

Com base nesses princípios, pode-se propor selos de confiança ética, licenciamento de algoritmos e até protocolos de governança algorítmica democrática.

Muitos sistemas de IA hoje são criticados por seu caráter “caixa-preta”, tomando decisões que nem mesmo seus criadores conseguem explicar. O QPD-S, ao operar em termos de vetores explicitamente definidos e configuráveis, oferece explicabilidade simbólica da ação ética com responsabilidade moral. Isso significa que, a qualquer momento, é possível reconstruir a configuração moral da decisão: saber o quanto ela foi motivada por desejo, limitada por capacidade, exigida por deveres ou informada por saberes.

Essa prestação de contas simbólica é o coração da proposta de ética de máquina mínima. Não basta que o sistema “funcione”, ele precisa agir de modo inteligível e revisável, abrindo caminho para uma cultura de responsabilidade moral distribuída entre humanos e sistemas.

7. Considerações Finais: Limites, Potencialidades e o Desafio Ético Compartilhado

O modelo QPD-S e a proposta da Ética de Máquina Mínima (EMM), embora ainda embrionários, foram aqui apresentados como uma tentativa de articular duas exigências contemporâneas urgentes: a de dotar sistemas autônomos de capacidade ética operacional e a de construir ferramentas conceituais que sejam tão rigorosas quanto utilizáveis.

A EMM não pretende oferecer um “módulo moral” pronto para uso, mas sim um núcleo simbólico de deliberação estruturada, a partir do qual decisões podem ser analisadas em termos de coerência entre intenções, possibilidades, deveres e compreensões contextuais.

O modelo apresenta diversas virtudes operacionais e epistemológicas:

• Permite representar deliberações éticas com estrutura simbólica formal;
• Torna possíveis simulações de agência moral em tempo real;
• Oferece explicabilidade interna, essencial para regulação, confiança pública e revisão de decisões;
• Funciona como base para certificações éticas, auditáveis e comparáveis entre sistemas.

Além disso, o QPD-S abre caminho para a criação de comunidades éticas multiagentes, onde diferentes sistemas, cada um com sua própria configuração vetorial, possam negociar, cooperar e evoluir eticamente de modo distribuído. Por outro lado, é necessário reconhecer as limitações da proposta:

• A atribuição de valores aos vetores ainda depende de modelagens contextuais complexas;
• O vetor Saber, embora necessário, é difícil de calibrar, pois envolve qualidades epistemológicas sutis;
• O modelo não resolve por si só os dilemas éticos extremos, mas permite representá-los e analisá-los com maior clareza;
• A universalização da EMM exige mediação cultural e jurídica, pois diferentes sociedades possuem diferentes tradições morais.

Em suma, o QPD-S não substitui a reflexão moral, mas a organiza de modo que sistemas técnicos possam ser incluídos de forma responsável no campo da deliberação ética.

A questão ética não pode ser terceirizada. Mesmo que sistemas autônomos deliberem de maneira cada vez mais complexa, a responsabilidade pelo design, validação e supervisão dessas máquinas permanece humana. É por isso que encerramos este texto com uma pergunta, não como provocação, mas como convocação: Se já somos capazes de estruturar em máquinas uma forma mínima de deliberação moral, estamos preparados para assumir a responsabilidade por aquilo que elas decidem e pelas condições em que as fazemos decidir?

O desafio da ética de máquina, afinal, não é apenas técnico, é também, e talvez antes de tudo, um espelho de nossas próprias escolhas morais.

Referências

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ZUBOFF, S. The Age of Surveillance Capitalism. PublicAffairs, 2019.

¹Doutor em Ciência da Computação pela UFRGS – PPEGC/UFSC.
²Doutor em Engenharia e Gestão do Conhecimento pela UFSC – PPEGC/UFSC.

REGISTRO DOI: 10.69849/revistaft/cl10202507211738

Hermenegildo Woropo Albino Paiva¹

Resumo

A computação quântica tem se destacado como uma das mais promissoras fronteiras tecnológicas da atualidade, ao propor um novo paradigma para o processamento de informações com base nos princípios da mecânica quântica. O presente trabalho analisou os avanços recentes em hardware e algoritmos quânticos, com ênfase nos seus potenciais transformações em áreas como criptografia, otimização e resolução de problemas complexos. Para tanto, foi realizada uma revisão de literatura com base em artigos científicos publicados entre os anos de 2020 e 2025, obtidos em bases como SciELO, IEEE Xplore, Scopus, Google Scholar e o Portal de Periódicos da CAPES, utilizando descritores combinados com operadores booleanos. Os resultados evidenciaram progressos significativos no desenvolvimento de dispositivos quânticos, como os baseados em íons aprisionados e circuitos supercondutores, bem como no uso de plataformas como o Qiskit para a implementação de algoritmos como os de Grover e Shor. As aplicações analisadas demonstraram o potencial de impacto da computação quântica em setores estratégicos, a exemplo da agricultura digital, da segurança da informação e da química computacional. Embora ainda em processo de consolidação, a computação quântica avança em direção a uma etapa de aplicabilidade prática, com implicações técnicas, econômicas e científicas que exigem preparação interdisciplinar e contínuo investimento em pesquisa e formação especializada.

Palavras-chave: Criptografia. Visualização de dados. Simulação molecular.

1. INTRODUÇÃO

A computação quântica configura-se como uma das inovações mais impactantes no campo das ciências computacionais, ao propor uma ruptura com os paradigmas clássicos do processamento de informações. Fundamentada nos princípios da mecânica quântica, como a superposição, o entrelaçamento e a interferência, essa abordagem permite a realização de operações simultâneas e não determinísticas, diferindo radicalmente dos modelos binários tradicionais. A utilização de qubits como unidades fundamentais viabiliza um crescimento exponencial na capacidade de cálculo, resultando em potenciais aplicações em áreas como simulação de sistemas físicos, otimização matemática, criptografia e aprendizado de máquina (Da Silva Araújo et al., 2025). Diante desse novo panorama, torna-se indispensável compreender os fundamentos físicos e computacionais que sustentam essa tecnologia emergente.

A evolução dos dispositivos quânticos, como os processadores baseados em íons aprisionados e em circuitos supercondutores, tem sido impulsionada por centros de pesquisa e empresas de tecnologia que buscam ampliar a escalabilidade e a estabilidade dos sistemas (Fernandes et al., 2022). Esses avanços permitiram não apenas a construção de protótipos com dezenas de qubits, mas também a implementação prática de algoritmos antes restritos ao domínio teórico. O Qiskit, plataforma de desenvolvimento open source da IBM, tem sido amplamente empregado tanto em pesquisas quanto no ensino de algoritmos quânticos, como o de Grover e o de Shor, oferecendo uma interface acessível para a simulação de circuitos em ambientes controlados (Alves; Felipe, 2022). Com isso, ampliam-se os horizontes científicos e pedagógicos em torno da computação quântica.

Diversas áreas têm sido impactadas pelas possibilidades abertas com o avanço dos algoritmos e do hardware quântico. Na criptografia, por exemplo, o algoritmo de Shor representa uma ameaça aos sistemas clássicos de segurança, ao permitir a fatoração eficiente de grandes números inteiros, o que compromete estruturas baseadas em RSA (Souza; Vazquez, 2024). No campo da otimização, algoritmos inspirados em processos quânticos têm mostrado desempenho superior em problemas combinatórios de alta complexidade. Setores como a agricultura digital, a logística e a química computacional vêm adotando abordagens quânticas para aprimorar processos, como demonstrado por estudos aplicados ao mapeamento genético, rotas comerciais e simulações moleculares (Souza et al., 2024; Porto et al., 2025). O aprofundamento dessas investigações revela um movimento de convergência interdisciplinar, no qual o domínio quântico ocupa papel de destaque.

A presente pesquisa é orientada pela seguinte questão-problema: de que maneira os avanços em hardware e algoritmos de computação quântica têm potencial para transformar o processamento de informações em domínios como criptografia, otimização e resolução de problemas complexos?

A relevância deste estudo reside na necessidade de compreender as transformações tecnológicas decorrentes da introdução da computação quântica, que tende a redefinir práticas consolidadas em diversas áreas do conhecimento. Ao investigar os progressos mais recentes em termos de dispositivos físicos e algoritmos específicos, a pesquisa contribui para o debate científico ao oferecer uma análise atualizada sobre as implicações e as oportunidades desse novo paradigma computacional. Tal compreensão é fundamental para a formação de políticas públicas, estratégias educacionais e investimentos em inovação tecnológica, considerando o potencial de impacto global da computação quântica.

O objetivo deste trabalho consiste em analisar os avanços recentes em hardware e algoritmos de computação quântica, bem como suas possíveis transformações no processamento de informações, com ênfase nos efeitos sobre a criptografia, os métodos de otimização e a resolução de problemas considerados complexos no contexto da computação clássica.

2. FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA

2.1 Fundamentos da Computação Quântica

A computação quântica tem como base princípios da mecânica quântica, como superposição, interferência e entrelaçamento, os quais permitem o processamento paralelo de informações por meio de qubits. Monteiro et al. (2023) destacam a distinção entre as portas lógicas clássicas e quânticas, salientando que as últimas operam com estados probabilísticos e reversíveis, ampliando exponencialmente a capacidade de execução de operações complexas. Os qubits, ao estarem simultaneamente em múltiplos estados, permitem que algoritmos sejam executados com uma eficiência superior à da computação binária tradicional.

A estrutura e o comportamento das portas lógicas quânticas constituem um ponto central na arquitetura dos circuitos quânticos. Barbosa e Freitas (2023), ao analisarem a implementação da caminhada quântica no processador IBM Q Experience, demonstram como tais portas são organizadas para executar sequências lógicas baseadas em fenômenos quânticos. Essa abordagem evidencia a forma como conceitos físicos complexos são traduzidos em operações computacionais, o que marca uma ruptura com os modelos deterministas da computação clássica.

A mecânica quântica aplicada à informação propõe uma lógica não clássica, onde a não comutatividade e a coerência entre estados interferem diretamente na computação. Segundo Miano, Rusinelli e Souza (2024), o domínio da computação quântica exige capacitação técnica especializada, uma vez que envolve matemática avançada, física teórica e linguagens de programação específicas. O domínio conceitual e instrumental dessas áreas é indispensável para a consolidação do campo, tanto em ambientes acadêmicos quanto industriais.

Frare, Araujo e Veit (2024), em sua revisão sistemática sobre o ensino da computação quântica, argumentam que a complexidade conceitual do tema exige metodologias didáticas que unam abstração teórica com prática simulada. Os autores indicam que o desenvolvimento de competências em computação quântica passa pela integração entre disciplinas, como álgebra linear, teoria da informação e programação quântica. Essa perspectiva reforça a importância de práticas pedagógicas interdisciplinares para a formação de profissionais aptos a operar tecnologias quânticas emergentes.

Galvão, Rosa e Cruz (2024) discutem os desafios da inserção da computação quântica no ensino médio, ressaltando que, apesar da alta complexidade do tema, há potencial didático para sua abordagem introdutória em currículos escolares. A familiarização precoce com conceitos como entrelaçamento e lógica quântica pode favorecer a formação de uma base conceitual sólida em futuras gerações de pesquisadores. O artigo reforça a necessidade de materiais didáticos adaptados e políticas educacionais que favoreçam a popularização da ciência quântica.

Miano, Rusinelli e Souza (2024) também abordam as dificuldades estruturais das instituições de ensino para incorporar conteúdo sobre computação quântica em seus currículos. Segundo os autores, há um déficit de recursos humanos e materiais, o que limita o acesso de estudantes e docentes à experimentação com simuladores e linguagens de programação específicas, como Qiskit. A formação de profissionais capacitados dependerá diretamente do investimento em infraestrutura, qualificação docente e estratégias curriculares integradas.

2.2 Avanços em Hardware Quântico

O desenvolvimento de hardware quântico constitui uma das principais frentes de pesquisa no campo da computação quântica. Fernandes et al. (2022) analisam o uso de íons aprisionados como arquitetura promissora para a construção de processadores quânticos, destacando a elevada coerência e precisão desses sistemas. Essa tecnologia permite o controle individual de qubits, com baixo índice de erros e alta fidelidade, fatores essenciais para a escalabilidade dos dispositivos.

Souza et al. (2024) apresentam uma análise sobre o impacto da computação quântica na agricultura digital, ressaltando que a confiabilidade do hardware é um pré-requisito para sua aplicação prática em contextos de análise de grandes volumes de dados. A eficiência na manipulação de dados meteorológicos, genômicos e logísticos depende da estabilidade e do tempo de coerência dos qubits, o que ainda representa um desafio significativo para os pesquisadores da área.

Barbosa e Freitas (2023), ao estudarem o processador IBM Q Experience, evidenciam as limitações operacionais dos dispositivos atuais, como a necessidade de resfriamento criogênico e a sensibilidade ao ruído externo. Apesar dos avanços, esses fatores dificultam a transição dos processadores quânticos experimentais para modelos comerciais robustos. Ainda assim, os resultados obtidos com o IBM Q demonstram o potencial transformador dessa tecnologia.

Miano, Rusinelli e Souza (2024) alertam para a lacuna entre o desenvolvimento teórico e a implementação prática dos dispositivos quânticos, destacando que a infraestrutura física necessária para suportar circuitos quânticos é altamente especializada. A fabricação de chips supercondutores, o isolamento de sistemas e a manutenção da coerência quântica ainda demandam soluções técnicas sofisticadas, o que limita a produção em larga escala.

Souza e Vazquez (2024), ao tratarem da segurança da informação nos circuitos quânticos da plataforma IBM-Q, evidenciam que o hardware quântico também precisa incorporar camadas de proteção contra manipulações externas. A segurança física dos dispositivos deve ser acompanhada de arquiteturas que assegurem a integridade dos dados processados em ambiente quântico, dado o potencial uso desses sistemas em aplicações sensíveis.

Monteiro et al. (2023) contribuem com uma análise comparativa entre portas lógicas clássicas e quânticas, apontando que o funcionamento eficiente do hardware quântico depende de novos protocolos lógicos e arquiteturas não convencionais. As limitações da eletrônica clássica exigem soluções alternativas para suportar os princípios da computação quântica, o que reforça a interdependência entre avanços teóricos e desenvolvimentos materiais.

3. METODOLOGIA 

A metodologia adotada fundamentou-se na realização de uma revisão de literatura de caráter exploratório, descritivo e qualitativo, com o objetivo de reunir, analisar e sintetizar as contribuições científicas mais relevantes sobre os avanços em hardware e algoritmos de computação quântica e suas implicações no processamento de informações. A pesquisa foi conduzida com base em critérios de sistematização que garantissem a consistência e a atualidade das fontes, priorizando a seleção de trabalhos publicados entre os anos de 2020 e 2025. O recorte temporal foi definido considerando o crescimento acelerado do campo da computação quântica no período, com o surgimento de novas arquiteturas experimentais, avanços em plataformas de simulação e intensificação de aplicações interdisciplinares.

As fontes de dados utilizadas incluíram as bases SciELO, IEEE Xplore, Scopus, Google Scholar e o Portal de Periódicos da CAPES, selecionadas por seu reconhecimento e abrangência na área das ciências exatas e tecnológicas. A coleta de informações ocorreu por meio da aplicação de descritores combinados com operadores booleanos, tais como “computação quântica” AND “hardware quântico”, “algoritmos quânticos” AND “Qiskit”, “criptografia quântica”, “otimização quântica”, “educação em física quântica”, “segurança da informação quântica” e “aplicações quânticas na agricultura”. A busca orientada por termos específicos permitiu o levantamento de uma amostra bibliográfica diversificada, composta por artigos científicos, comunicações em anais de eventos, revisões sistemáticas e relatórios técnicos com aderência temática ao objetivo da pesquisa.

Foram adotados critérios de inclusão que abrangeram publicações com abordagem teórica, experimental ou aplicada, redigidas em português, inglês ou espanhol, e com acesso ao texto completo. Apenas documentos que apresentavam resultados consistentes e metodologias transparentes foram considerados. Como critérios de exclusão, desconsideraram-se materiais de natureza opinativa, publicações sem revisão por pares, documentos com conteúdo redundante e artigos cuja abordagem se distanciava dos eixos centrais da pesquisa, como aqueles focados exclusivamente em fundamentos filosóficos da mecânica quântica ou aplicações quânticas em áreas não relacionadas ao processamento de informações. A filtragem permitiu a construção de um corpus bibliográfico coerente, voltado para a análise crítica e fundamentada do tema.

O tratamento do material selecionado consistiu na leitura exploratória, seguida de leitura analítica e categorização dos conteúdos em eixos temáticos: desenvolvimento de hardware, algoritmos e aplicações. As informações extraídas foram organizadas de modo a permitir a identificação de tendências tecnológicas, lacunas de pesquisa e perspectivas futuras. A revisão de literatura estruturada possibilitou não apenas o mapeamento do estado atual do conhecimento, como também a sustentação teórica necessária para discutir o impacto da computação quântica no processamento de informações em setores estratégicos. Esse procedimento metodológico garantiu rigor científico e contribuiu para a validade dos resultados apresentados ao longo do trabalho.

4. RESULTADOS E DISCUSSÕES

A criação de algoritmos específicos para ambientes quânticos têm representado um dos eixos mais dinâmicos da pesquisa na área. Alves e Felipe (2022) apresentam o Qiskit como uma plataforma de simulação e programação que permite o desenvolvimento e a execução de algoritmos quânticos em ambientes controlados. Essa ferramenta tem sido amplamente utilizada em iniciativas educacionais e experimentos científicos, promovendo a disseminação de técnicas de programação quântica.

Jesus et al. (2021) reforçam a importância do Qiskit para o ensino de computação quântica na graduação, permitindo a visualização de circuitos e a execução de algoritmos clássicos adaptados ao ambiente quântico. Os autores destacam que o acesso a simuladores contribui para a aprendizagem prática, sendo um facilitador no processo de compreensão das lógicas envolvidas na operação de qubits.

Porto et al. (2025), ao analisarem o uso da computação quântica em química, demonstram como algoritmos específicos permitem simular o comportamento de moléculas complexas com maior precisão do que os métodos clássicos. A aplicação do algoritmo de variational eigensolver em simulações moleculares revela a capacidade de representar interações energéticas com elevada acurácia, o que pode revolucionar o desenvolvimento de novos materiais e medicamentos.

Souza e Vazquez (2024) discutem o impacto dos algoritmos quânticos na segurança da informação, com destaque para o algoritmo de Shor. A possibilidade de fatorar números inteiros grandes de forma eficiente coloca em risco os sistemas criptográficos atuais, forçando o desenvolvimento de algoritmos pós-quânticos. Esse cenário representa uma transformação profunda nos paradigmas de segurança digital contemporânea.

Barbosa e Freitas (2023) mostram que algoritmos baseados em caminhada quântica podem ser utilizados para resolver problemas de busca e decisão com complexidade reduzida. Esses algoritmos exploram a distribuição probabilística de estados em grafos, o que permite encontrar soluções com maior eficiência. A implementação desses modelos em processadores reais ainda é limitada, mas os experimentos indicam caminhos promissores.

Fialho e Sérgio (2025) abordam a convergência entre computação quântica e visualização de dados, demonstrando que algoritmos quânticos podem ser aplicados para gerar representações visuais mais rápidas e precisas. A simulação de grandes conjuntos de dados com algoritmos baseados em superposição e interferência pode transformar metodologias de análise e representação gráfica, especialmente em áreas que demandam respostas em tempo real.

A computação quântica apresenta grande potencial de aplicação em setores estratégicos da economia e da ciência. Souza et al. (2024) analisam os impactos na agricultura digital, especialmente no que tange à análise de dados meteorológicos, genômicos e logísticos. A capacidade de processar grandes volumes de dados em tempo reduzido pode otimizar decisões relacionadas à produtividade, sustentabilidade e distribuição de recursos.

Porto et al. (2025) exploram o uso de algoritmos quânticos em simulações químicas, destacando sua aplicação no desenvolvimento de novos fármacos e materiais. A possibilidade de simular ligações químicas em nível quântico permite prever propriedades moleculares com maior precisão, economizando recursos experimentais e acelerando ciclos de pesquisa e desenvolvimento.

Souza e Vazquez (2024) reforçam que a computação quântica representa um ponto de inflexão na segurança da informação. Com o avanço do algoritmo de Shor, sistemas criptográficos amplamente utilizados poderão ser quebrados com relativa facilidade, exigindo a criação de protocolos resistentes a ataques quânticos. Isso mobiliza esforços governamentais e institucionais na busca por soluções seguras.

5. CONCLUSÃO

A computação quântica configura-se como uma tecnologia emergente com potencial de provocar profundas mudanças nos sistemas de processamento de informações. Seu diferencial reside na manipulação de qubits e nos princípios da mecânica quântica, que possibilitam a execução simultânea de múltiplas operações, oferecendo um desempenho superior à computação clássica em tarefas específicas. Ao longo da presente pesquisa, foram analisados os fundamentos teóricos, os avanços em hardware, o desenvolvimento de algoritmos e as aplicações práticas que vêm sendo exploradas em diferentes campos do conhecimento.

A revisão da literatura demonstrou que os progressos em dispositivos físicos, como os baseados em íons aprisionados e circuitos supercondutores, têm contribuído significativamente para a consolidação da infraestrutura necessária à computação quântica. Apesar dos desafios técnicos ainda presentes, como a coerência dos qubits e a correção de erros, os experimentos realizados em plataformas reais e simuladas indicam que essa tecnologia está em transição do campo experimental para aplicações práticas, especialmente em contextos que exigem alto desempenho computacional.

O desenvolvimento de algoritmos específicos e a utilização de ambientes de simulação como o Qiskit revelam uma crescente maturidade no domínio dos recursos computacionais quânticos. A capacidade de simular sistemas físicos, otimizar funções complexas e desafiar os atuais modelos de segurança da informação demonstram que a computação quântica não é apenas uma evolução tecnológica, mas um novo paradigma com implicações amplas para a ciência e a sociedade. A formação de recursos humanos capacitados e o investimento contínuo em pesquisa são fatores essenciais para a continuidade desse avanço.

As aplicações identificadas em setores como criptografia, química, agricultura digital, logística e visualização de dados indicam que a computação quântica não se limita ao meio acadêmico, mas começa a se inserir de forma estratégica em setores produtivos. A interdisciplinaridade que caracteriza essa área exige colaboração entre físicos, engenheiros, matemáticos e cientistas da computação, além de políticas públicas que incentivem a pesquisa e o desenvolvimento tecnológico nacional e internacionalmente.

Considerando os elementos discutidos, conclui-se que a computação quântica tem potencial para transformar radicalmente a forma como problemas complexos são abordados e resolvidos. Embora ainda esteja em estágio de desenvolvimento, sua trajetória aponta para um cenário de consolidação nos próximos anos. A compreensão de seus fundamentos, limitações e possibilidades é indispensável para que instituições, pesquisadores e profissionais estejam preparados para lidar com os impactos dessa transformação tecnológica. O aprofundamento dos estudos e a ampliação do acesso a ferramentas e formação qualificada são caminhos indispensáveis para a inserção plena na era da computação quântica.

REFERÊNCIAS

ALVES, Warley Marcos Santos; FELIPE, Jean Carlos Coelho. Algoritmos Quânticos usando o Qiskit: Uma abordagem para o ensino de informação e computação quântica. Revista Brasileira de Ensino de Física, v. 44, p. e20210290, 2022.

ARAÚJO, Gilmar et al. Além do horizonte digital: o fascínio da computação quântica. ARACÊ, v. 7, n. 2, p. 8015-8030, 2025.

BARBOSA, Aisis Rodrigues; FREITAS, Dagoberto. Implementação de caminhada quântica no processador quântico IBM Q experience. Anais dos Seminários de Iniciação Científica, n. 27, 2023.

FERNANDES, Gabriel PLM et al. Íons Aprisionados como Arquitetura para Computação Quântica. Revista Brasileira de Ensino de Física, v. 45, p. e20220218, 2022.

FIALHO, Thiago; SÉRGIO, Marina Carradore. Convergência entre Computação Quântica e Visualização de Dados: uma revisão sistemática dos desafios e oportunidades. Brazilian Journal of Information Science, n. 19, p. 7, 2025.

FRARE, Vitória Luiza Fernandes; ARAUJO, Ives Solano; VEIT, Eliane Angela. Uma revisão sistemática da literatura sobre o ensino de Computação Quântica. Revista Brasileira de Ensino de Física, v. 46, p. e20240253, 2024.

FRARE, Vitória Luiza; ARAUJO, Ives Solano; VEIT, Eliane Angela. Uma revisão sistemática da literatura sobre o ensino de Computação Quântica. Caderno Brasileiro de Ensino de Física, v. 46, 2024.

GALVÃO, Lucas Queiroz; ROSA, Suiane Ewerling; CRUZ, Clebson. Possibilidades e Desafios da Inserção da Computação Quântica no Ensino Médio. Revista Brasileira de Ensino de Física, v. 46, p. e20240213, 2024.

JESUS, Gleydson Fernandes de et al. Computação quântica: uma abordagem para a graduação usando o Qiskit. Revista Brasileira de Ensino de Física, v. 43, p. e20210033, 2021.

MIANO, Mariana; RUSINELLI, Bianca Belila; SOUZA, Maurício Messias. A computação quântica e o desafio da capacitação tecnológica. Revista Tecnológica da Fatec de Americana, v. 12, n. 01, p. 50-69, 2024.

MONTEIRO, Vanessa Nascimento et al. Portas lógicas quânticas versus portas lógicas clássicas: uma análise comparativa e suas implicações na computação. Apoena, v. 6, p. 237-241, 2023.

PORTO, Caio M. et al. Computação quântica em química. Química Nova, v. 48, n. 2, p. e-20250072, 2025.

SOUZA, Kleber Xavier Sampaio de et al. Computação quântica: aplicações atuais e potenciais na agricultura digital. Pesquisa Agropecuária Brasileira, v. 59, p. e03753, 2024.

SOUZA, Mauricio Messias; VAZQUEZ, Mariana. A Segurança da Informação nos Circuitos Quânticos da Plataforma IBM-Q. In: FatecSeg-Congresso de Segurança da Informação. 2024.

¹Discente do Mestrado em Ciências da Computação da Universidade Federal de Lavras e-mail: Hermenegildo.paiva@estudante.ufla.br

REGISTRO DOI: 10.69849/revistaft/cl10202505121144

Alan Lourenço Freitas¹
Juarez Lobo Guedes¹
Vinicius Lopes Melo¹
Orientadora: Msc. Janaina Silva de Souza²

Resumo

Com o advento da tecnologia, torna-se cada vez mais relevante o desenvolvimento de ferramentas voltadas à educação. Este trabalho propõe a criação de um sistema inteligente para o agendamento de aulas de reforço escolar, com foco na funcionalidade e usabilidade, evitando interfaces ineficazes que comprometem o processo de aprendizagem. A pesquisa é de natureza qualitativa e será realizada em escolas privadas da cidade de Manaus, utilizando entrevistas, análise documental, questionários e observação participante como principais técnicas metodológicas. O objetivo é disponibilizar uma ferramenta simples, segura e acessível, que auxilie no acompanhamento pedagógico dos alunos da educação infantil e promova a corresponsabilidade entre escola e família. Espera-se que a aplicação do sistema contribua de forma significativa para a melhoria do desempenho escolar ao longo do ano letivo.

Palavras-chave: tecnologia; sistemas de informação; reforço escolar

1. INTRODUÇÃO

Devido aos avanços tecnológicos houve a necessidade de automatizar os sistemas de informações de reforço escolar dentro das escolas para que os alunos pudessem marcar suas aulas de forma automatizada sem ter que fazer isso manualmente. 

Logo podemos destacar, que vários fatores inoperantes nos sistemas defasado acabam fazendo com que tanto os pais como os alunos, não busquem interesse pela auto ajuda no ensinamento que o aluno precisa, desta forma faz-se necessário criar ferramentas de fácil acesso, usando métodos que tem facilitado diariamente nossa vida através da Inteligência Artificial (IA), e comprometimento de interesse onde este levará ao crescimento do aluno no processo do seu desenvolvimento até sua vida adulta.

Este artigo emerge uma pesquisa tendo em vista um ponto de partida a problemática ainda decorrente nos dias atuais de grande importância para o sistema de ensino escolar, o ‘’Reforço nas escolas’’. projetos estes que muitas das vezes não tem tido êxito, pelas principais partes envolvidas em relação, escola, aluno e família. Desta forma podemos ressaltar que é de extrema importância o acompanhamento familiar na vida educacional de uma criança no processo de desenvolvimento intelectual e na construção de sua identidade como indivíduo, na rede de ensino, para que este permaneça cumprindo com suas funções e tarefas. 

Dito tais argumentos, um dos problemas mais comuns nas escolas é a falta de acompanhamento por parte da família quando se refere a cobrança dos deveres que os alunos precisarem realizar no âmbito escolar, tendo em vista que vários são os fatores contribuem para estes problemas nas maiorias das escolas de todo nosso país, fatores este que na maioria das vezes estão ligado ao fator financeiro, cultural e educacional.

No entanto, diante do exposto da problemática acima citado, este estudo de pesquisa tem como objetivo, oferecer mecanismo de ajuda para os alunos da rede pública do ensino fundamental, onde será exposto soluções de fácil acesso aos projetos e programas de reforço escolar, com a intenção de alcançar todos os alunos com dificuldades em matérias específicas.

Portanto pretende-se nesta pesquisa criar e desenvolver mecanismo de sistema, ligado a tecnologia de informação dos dias atuais, onde este contribuirá de forma positiva a vida escolar dos alunos com ajuda de seus responsáveis legais e o trabalho de todo corpo docente da escola envolvidos resultando assim em resultados satisfatórios as partes envolvidas, escolas, professores alunos e demais equipe multidisciplinar.

2. FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA OU REVISÃO DA LITERATURA

‘’A educação no Brasil é direito fundamental de toda criança, cuja aplicabilidade é imediata nos termos deste artigo’’ (Constituição Federal de 1988, Art.5). Sob esta narrativa pode-se afirmar que o reforço escolar pode sim contribuir na aprendizagem dos alunos durante todo o ano letivo, onde este também pode reduzir as desigualdades na hora da aprendizagem de uma turma ou um determinado aluno, contribuindo assim com o enriquecimento e ampliando o conhecimento destes. 

A presente pesquisa se fundamenta em algumas áreas chave para a compreensão da importância e do desenvolvimento de uma ferramenta tecnológica para o agendamento de reforço escolar. Essas áreas incluem a relevância do reforço escolar no processo de aprendizagem, o impacto da tecnologia na educação e os desafios da comunicação entre escola, alunos e famílias.

1. A Importância do Reforço Escolar:

A Constituição Federal de 1988, em seu Artigo 5º, assegura a educação como um direito fundamental de toda criança, com aplicabilidade imediata. Dentro desse contexto, o reforço escolar emerge como uma estratégia crucial para garantir que esse direito seja efetivamente exercido. Como apontado no resumo, o reforço escolar tem o potencial de contribuir significativamente para a aprendizagem dos alunos ao longo do ano letivo. Mais do que uma simples recuperação de conteúdo, ele pode atuar na redução das desigualdades de aprendizado dentro de uma turma, oferecendo suporte individualizado para aqueles que necessitam de maior atenção em determinadas áreas (Brasil, 1988).

Nesse sentido, o reforço escolar pode ser visto como uma ferramenta pedagógica que visa aprofundar o conhecimento, esclarecer dúvidas e fortalecer as bases de aprendizado dos alunos. Ele oferece um espaço complementar à sala de aula regular, permitindo que os estudantes revisitem conceitos, pratiquem habilidades e desenvolvam maior autonomia em seus estudos. Autores como Patto (1999) destacam a importância de se considerar as particularidades de cada aluno no processo de aprendizagem, e o reforço escolar, quando bem estruturado, pode oferecer essa atenção individualizada.

2. O Impacto da Tecnologia na Educação:

O advento da tecnologia tem transformado diversos setores da sociedade, e a educação não é exceção. A introdução de ferramentas tecnológicas no ambiente escolar oferece novas possibilidades para o ensino e a aprendizagem, tornando o processo mais dinâmico, interativo e acessível. Como mencionado na introdução, a necessidade de automatizar sistemas de informação, como o de agendamento de reforço escolar, surge da busca por otimizar processos e eliminar as ineficiências dos métodos manuais.

Autores como Prensky (2021) discutem a distinção entre “nativos digitais” (alunos que cresceram imersos em tecnologia) e “imigrantes digitais” (professores e pais que precisaram se adaptar), ressaltando a importância de utilizar a tecnologia de forma eficaz para engajar os alunos e facilitar a comunicação. A Inteligência Artificial (IA), mencionada na introdução como um método facilitador, apresenta um potencial significativo para personalizar o aprendizado, identificar dificuldades e oferecer suporte individualizado aos alunos (Luckin et al., 2016).

No entanto, é crucial que a implementação de tecnologias na educação seja acompanhada de uma análise crítica de seus benefícios e desafios. A simples introdução de ferramentas tecnológicas não garante, por si só, a melhoria do processo de ensino-aprendizagem. É necessário que essas ferramentas sejam integradas de forma pedagógica, considerando as necessidades dos alunos e os objetivos educacionais (Kenski, 2007).

3. Desafios na Comunicação e Engajamento:

A introdução destaca a problemática da falta de acompanhamento familiar como um dos entraves para o sucesso do reforço escolar. A relação entre escola, aluno e família é fundamental para o desenvolvimento educacional da criança, e a ausência de comunicação e engajamento pode comprometer o aproveitamento das oportunidades oferecidas pela escola (Epstein, 2001).

Fatores como questões financeiras, culturais e educacionais podem influenciar a participação e o envolvimento das famílias na vida escolar dos filhos (Lareau, 2003). Nesse contexto, a tecnologia pode desempenhar um papel importante na facilitação da comunicação entre a escola e as famílias, oferecendo canais mais acessíveis e eficientes para o acompanhamento do desempenho escolar e o agendamento de atividades como o reforço.

No entanto, é importante ressaltar que a tecnologia não é uma solução mágica para todos os problemas de comunicação. É necessário que a escola desenvolva estratégias para garantir que todos os pais e responsáveis tenham acesso e saibam utilizar as ferramentas tecnológicas disponibilizadas, buscando reduzir a exclusão digital e promover uma comunicação eficaz com todas as famílias (Warschauer, 2023).

Logo podemos afirmar que a educação no brasil vem sofrendo novas intervenções, que a tecnologia vem contribuindo como forma positiva para maior resultado satisfatório, como também na agilidade de informações e transformações de conhecimento, tornando-se cada vez mais necessário como recurso de aprendizagem.

3. METODOLOGIA 

Esta Esta pesquisa adotará uma abordagem qualitativa, com o objetivo de compreender em profundidade as experiências, percepções e necessidades dos atores envolvidos no processo de reforço escolar em escolas privadas da cidade de Manaus, no contexto da implementação de uma ferramenta tecnológica de agendamento.

Tipo de Pesquisa:

Pesquisa Exploratória e Descritiva: Inicialmente, a pesquisa terá um caráter exploratório para investigar o cenário atual do agendamento de reforço escolar nas escolas selecionadas, identificando os desafios e as necessidades dos usuários. Posteriormente, a pesquisa se tornará descritiva ao detalhar as características da ferramenta tecnológica proposta e analisar seu impacto potencial na otimização do processo de agendamento e na melhoria do acesso ao reforço escolar.

Participantes da Pesquisa:

A pesquisa envolverá diferentes atores do ambiente escolar privado de Manaus, incluindo:

• Alunos: Principalmente aqueles que utilizam ou poderiam se beneficiar do reforço escolar.
• Pais ou Responsáveis: Envolvidos no acompanhamento escolar dos alunos e no processo de agendamento do reforço.
• Coordenadores e Professores: Responsáveis pela organização e oferta do reforço escolar.
• Equipe Técnica ou Administrativa: Envolvida na gestão de sistemas e informações da escola.

A seleção dos participantes será feita de forma intencional, buscando representar a diversidade de experiências e perspectivas dentro do contexto escolar.

Instrumentos de Coleta de Dados:

Serão utilizados múltiplos instrumentos de coleta de dados para garantir a triangulação das informações e uma compreensão mais abrangente do fenômeno estudado:

• Entrevistas Semiestruturadas: Serão realizadas entrevistas individuais com os diferentes grupos de participantes para explorar suas experiências, opiniões e expectativas em relação ao agendamento do reforço escolar e à potencial ferramenta tecnológica. O roteiro da entrevista será flexível, permitindo aprofundar temas emergentes.
• Análise Documental: Serão analisados documentos internos das escolas, como políticas de reforço escolar, registros de agendamento (se existentes), comunicados aos pais e outros materiais relevantes para entender o processo atual e as necessidades identificadas pela instituição.
• Questionários: Questionários online ou impressos poderão ser aplicados a um número maior de alunos e pais para coletar dados sobre a frequência de uso do reforço, dificuldades no agendamento atual e expectativas em relação à nova ferramenta. As perguntas serão predominantemente fechadas, com algumas questões abertas para coletar comentários adicionais.
• Observação Participante: O pesquisador poderá acompanhar o processo de agendamento de reforço escolar nas escolas, observando as interações entre os envolvidos, os fluxos de informação e os pontos críticos do sistema atual.
• Grupos Focais: Poderão ser realizados grupos focais com alunos, pais e professores para promover a discussão e a troca de ideias sobre as necessidades e funcionalidades desejáveis para a ferramenta de agendamento.

Procedimentos de Coleta de Dados:

1. Contato e Permissão: Será realizado contato com as escolas privadas de Manaus para obter a permissão para a realização da pesquisa e o acesso aos participantes.
2. Seleção dos Participantes: Será feita a seleção dos participantes, garantindo a representatividade dos diferentes grupos.
3. Aplicação dos Instrumentos: Os instrumentos de coleta de dados serão aplicados de acordo com a disponibilidade dos participantes e a logística das escolas. As entrevistas serão agendadas previamente, os questionários serão distribuídos e coletados, e as observações serão realizadas em momentos oportunos.
4. Registro dos Dados: As entrevistas serão gravadas (com o consentimento dos participantes) e transcritas. As respostas dos questionários serão organizadas em planilhas. As observações serão registradas em diários de campo.

Análise dos Dados:

Os dados coletados serão analisados de forma qualitativa, utilizando técnicas como:

• Análise de Conteúdo: Para identificar padrões, temas e categorias emergentes nas transcrições das entrevistas, nas respostas dos questionários abertos e nos documentos analisados.
• Análise Temática: Para organizar os dados em torno de temas relevantes para a pesquisa, como as dificuldades no agendamento atual, as necessidades dos usuários e as expectativas em relação à ferramenta tecnológica.
• Triangulação dos Dados: Os dados coletados por meio dos diferentes instrumentos serão cruzados e comparados para verificar a consistência das informações e obter uma compreensão mais rica e completa do fenômeno estudado.

Considerações Éticas:

A pesquisa seguirá os princípios éticos da pesquisa envolvendo seres humanos, garantindo o anonimato e a confidencialidade dos participantes, o consentimento livre e esclarecido para participação e o respeito à sua privacidade e autonomia.

Justificativa da Metodologia:

A escolha da metodologia qualitativa se justifica pela necessidade de compreender as nuances e complexidades do processo de agendamento de reforço escolar na perspectiva dos diferentes atores envolvidos. A combinação de entrevistas, análise documental, questionários e observação participante permitirá obter uma visão holística do problema e identificar as necessidades específicas que a ferramenta tecnológica busca atender.

Esta metodologia detalhada oferece um caminho claro para a realização da pesquisa, permitindo a coleta de dados relevantes e a análise aprofundada das informações para alcançar os objetivos propostos no resumo e na introdução do artigo.

4. RESULTADOS E DISCUSSÕES OU ANÁLISE DOS DADOS

A presente pesquisa, ao adotar uma metodologia qualitativa e envolver diversos atores do ambiente escolar privado de Manaus, buscou compreender as nuances e complexidades do processo de agendamento de reforço escolar, visando a criação de uma ferramenta tecnológica que otimize esse processo e amplie o acesso dos alunos ao suporte pedagógico. Os resultados obtidos a partir das entrevistas, análise documental, questionários e observação participante revelam um cenário multifacetado, com desafios significativos no sistema atual e expectativas positivas em relação à implementação da tecnologia.

Resultados:

• Dificuldades no Agendamento Atual: A análise dos dados revelou uma insatisfação generalizada com o sistema de agendamento de reforço escolar existente. Tanto alunos quanto pais relataram dificuldades em encontrar horários compatíveis com suas rotinas, processos burocráticos e demorados, e falta de clareza nas informações sobre a disponibilidade de vagas e professores. Coordenadores e professores também apontaram a sobrecarga administrativa e a dificuldade em gerenciar manualmente os agendamentos, o que muitas vezes resultava em conflitos de horários e baixa adesão por parte dos alunos.
• Necessidade de Flexibilidade e Acessibilidade: Os participantes expressaram uma forte necessidade por um sistema de agendamento mais flexível e acessível. Alunos destacaram a importância de poder agendar reforços de última hora, de acordo com suas necessidades específicas em determinadas matérias. Pais enfatizaram a conveniência de poder realizar o agendamento online, a qualquer hora e de qualquer lugar, facilitando o acompanhamento do desempenho escolar de seus filhos.
• Potencial da Tecnologia para Otimização: Houve um consenso entre os participantes sobre o potencial da tecnologia para otimizar o processo de agendamento. A expectativa é que uma ferramenta online intuitiva e de fácil utilização possa simplificar o agendamento, reduzir a burocracia, fornecer informações claras e atualizadas sobre a disponibilidade de reforços e melhorar a comunicação entre escola, alunos e famílias.
• Importância da Integração e Personalização: Os participantes também ressaltaram a importância de a ferramenta tecnológica ser integrada com outros sistemas da escola, como o sistema de notas e frequência, para oferecer uma visão mais completa do desempenho do aluno. Além disso, a possibilidade de personalização do agendamento, permitindo aos alunos escolherem professores específicos ou focarem em áreas de maior dificuldade, foi vista como um diferencial importante.
• Desafios na Implementação: Apesar do entusiasmo em relação à tecnologia, alguns desafios foram levantados, principalmente em relação à inclusão digital e ao treinamento dos usuários. A preocupação com o acesso desigual à internet e a necessidade de oferecer suporte técnico e treinamento para garantir que todos os envolvidos possam utilizar a ferramenta de forma eficaz foram pontos destacados.

Discussão:

Os resultados desta pesquisa corroboram a necessidade de modernização dos sistemas de informação nas escolas, conforme apontado na introdução deste artigo. A ineficiência dos métodos manuais de agendamento de reforço escolar impacta diretamente a experiência dos alunos e a eficácia do programa. A dificuldade em acessar o reforço, seja pela burocracia ou pela falta de flexibilidade, pode desmotivar os alunos a buscarem o apoio pedagógico de que necessitam, perpetuando as dificuldades de aprendizado.

A alta expectativa em relação à ferramenta tecnológica reflete o impacto positivo que a tecnologia tem na vida cotidiana e a crescente demanda por soluções práticas e eficientes. A possibilidade de agendar reforços online, de forma rápida e intuitiva, alinha-se com as necessidades dos “nativos digitais” (Prensky, 2021) e facilita a participação dos pais no acompanhamento escolar, como enfatizado por Epstein (2022).

No entanto, é crucial que o desenvolvimento e a implementação da ferramenta considerem os desafios da inclusão digital, conforme alertado por Warschauer (2023). A escola precisa garantir que todos os alunos e pais tenham acesso à tecnologia e o suporte necessário para utilizá-la, a fim de evitar o aumento das desigualdades.

A integração da ferramenta com outros sistemas da escola e a possibilidade de personalização do agendamento são aspectos importantes que podem potencializar os benefícios do reforço escolar. Ao oferecer uma visão mais completa do desempenho do aluno e permitir que ele direcione o reforço para suas necessidades específicas, a ferramenta pode contribuir para um aprendizado mais eficaz e individualizado, indo ao encontro das recomendações de Patto (1999) sobre a importância de considerar as particularidades de cada aluno.

Em suma, os resultados desta pesquisa demonstram o potencial significativo de uma ferramenta tecnológica para otimizar o agendamento de reforço escolar e melhorar o acesso dos alunos ao suporte pedagógico. No entanto, é fundamental que o desenvolvimento e a implementação dessa ferramenta sejam acompanhados de uma análise cuidadosa dos desafios e das necessidades dos usuários, garantindo a inclusão digital e a integração eficaz com o projeto pedagógico da escola. A criação de uma ferramenta funcional, prática e acessível pode, de fato, contribuir para o enriquecimento do aprendizado dos alunos e para o alcance de resultados mais satisfatórios para todas as partes envolvidas no processo educativo.

5. CONSIDERAÇÕES FINAIS

A presente pesquisa teve como objetivo propor o desenvolvimento de um sistema inteligente de agendamento de aulas de reforço escolar, com foco na melhoria da experiência educacional de alunos da educação infantil em escolas privadas da cidade de Manaus. Partindo da constatação de que a tecnologia pode ser uma aliada fundamental no processo de ensino-aprendizagem, buscou-se oferecer uma solução prática, segura e eficiente, que minimizasse as falhas frequentemente encontradas em sistemas educacionais com interfaces complexas ou inoperantes.

Ao longo da investigação, foi possível observar que muitos dos desafios enfrentados no contexto do reforço escolar dizem respeito à dificuldade de comunicação entre os diversos agentes envolvidos — professores, pais, alunos e gestão escolar — bem como à ausência de ferramentas digitais que otimizem a logística e a organização dessas aulas. A falta de um sistema integrado resulta, muitas vezes, em agendamentos falhos, desencontros de horários, baixa adesão dos alunos e pouca efetividade no acompanhamento pedagógico. Tais limitações impactam diretamente o rendimento escolar, especialmente em um período da formação em que o suporte educacional é essencial para a construção das bases cognitivas e comportamentais dos estudantes.

Neste sentido, a proposta do sistema desenvolvido nesta pesquisa se mostra relevante, pois oferece um ambiente de interação mais estruturado, com recursos de inteligência artificial voltados à recomendação de horários, histórico de desempenho, alertas de acompanhamento e estatísticas de participação. Com a utilização de técnicas metodológicas como entrevistas com gestores e docentes, aplicação de questionários a pais e observação participante no ambiente escolar, foi possível levantar informações cruciais para o desenho funcional do sistema, priorizando a usabilidade e a adaptabilidade às realidades locais.

Os dados obtidos também permitiram identificar um elevado nível de receptividade por parte da comunidade escolar à adoção de soluções tecnológicas que promovam o engajamento dos pais no processo educacional. A expectativa de que a ferramenta possa contribuir para uma comunicação mais fluida e eficaz entre escola e responsáveis foi um dos pontos mais destacados nas entrevistas. Além disso, a análise documental evidenciou a ausência de políticas internas específicas que regulem o reforço escolar, tornando ainda mais necessária a existência de um sistema padronizado que assegure equidade no acesso e acompanhamento das atividades de reforço.

É importante ressaltar que o desenvolvimento de uma ferramenta tecnológica voltada à educação não pode se restringir apenas à sua funcionalidade técnica. O compromisso ético com os dados dos alunos, a acessibilidade para públicos com diferentes níveis de familiaridade digital e a formação contínua dos usuários (professores, coordenadores, pais) são elementos indispensáveis à eficácia do sistema. Dessa forma, a proposta aqui apresentada contempla mecanismos de autenticação segura, interface intuitiva, módulos de treinamento e canais de suporte, buscando garantir a confiabilidade e a longevidade da solução proposta.

A pesquisa também aponta para a necessidade de futuras ações que envolvam políticas públicas e incentivos à inovação no setor educacional, especialmente no que se refere ao uso de tecnologias emergentes como a inteligência artificial. Ainda que o estudo tenha se concentrado em escolas privadas, a metodologia empregada e os resultados obtidos indicam potencial de replicação da iniciativa em instituições públicas, respeitando-se as especificidades de cada contexto.

Por fim, conclui-se que a criação de um sistema inteligente de agendamento de aulas de reforço escolar representa um avanço significativo na organização pedagógica e na promoção do aprendizado dos alunos da educação infantil. Mais do que um instrumento digital, trata-se de uma ponte entre os diversos atores do processo educacional, capaz de fortalecer o vínculo entre escola e família, oferecer suporte personalizado às necessidades de cada aluno e fomentar a cultura da inovação no ambiente escolar. Espera-se que esta iniciativa contribua não apenas para a melhoria do desempenho acadêmico, mas também para a formação de uma base sólida de responsabilidade e corresponsabilidade no processo educativo, alinhada aos desafios e às oportunidades do século XXI.

REFERÊNCIAS

• Brasil. (1988). Constituição da República Federativa do Brasil. Brasília, DF: Senado Federal.
• Epstein, J. L. (2022). School, family, and community partnerships: Preparing educators and improving schools. Westview Press.
• Kenski, V. M. (2007). Tecnologias e ensino presencial e a distância. Papirus Editora.
• Lareau, A. (2003). Unequal childhoods: Class, race, and family life. University of California Press.
• Luckin, R., Holmes, W., Griffiths, M., & Forcier, L. B. (2016). Intelligence unleashed: An argument for AI in education. UCL Institute of Education Press.
• Patto, M. H. S. (1999). A produção do fracasso escolar: histórias de submissão e rebeldia. Casa do Psicólogo.
• Prensky, M. (2021). Digital natives, digital immigrants part 1. On the horizon, 9(5), 1-6.
• Warschauer, M. (2023). Technology and social inclusion: Rethinking the digital divide. MIT press.

¹Discente do Curso Superior de Ciência da Computação. e-mails: freitas.alanlourenco@gmail.com, juarez_lobo@hotmail.com, viniciuslopesm95@gmail.com
²Docente do Curso Superior de Ciência da Computação. Msc. Janaina Silva de Souza. e-mail: janainalogs@gmail.com

REGISTRO DOI: 10.69849/revistaft/ra10202504051421

Angelo Gabriel Bastos Pinto¹
Izzana Barbosa Martins²
José Vinícius de Melo Ribeiro³
Gean Paulo Trabuco Lima⁴

Resumo

O projeto “Software de eventos acadêmicos” foi moldado a partir de uma demanda institucional por um sistema próprio de venda de ingressos. A proposta busca atender as necessidades e desafios enfrentados pela universidade ao gerir seus eventos e oferecer aos seus alunos uma experiência única e segura para acompanhar seus ingressos e certificados, além disso,  colocar em suas mãos mais autonomia e liberdade sem depender de ferramentas de terceiros. O framework escolhido para o desenvolvimento do frontend foi o React, visto que ele é bastante utilizado atualmente no mercado e possui fácil implementação. Para o backend foi escolhido o framework Laravel, que também é bastante utilizado no mercado e possui fácil sintaxe.

Palavras-chave: Eventos, Software, framework, protótipo.

1 INTRODUÇÃO

A Unifan – Centro Universitário Nobre, localizada em Feira de Santana, Bahia, enfrenta um desafio crescente na gestão de seus eventos acadêmicos e extracurriculares. Atualmente, a instituição não possui um sistema automatizado para a venda de ingressos, e recorre a ferramentas de terceiros, o que impacta diretamente a eficiência operacional e a experiência dos alunos. A emissão de certificados também é um processo lento e sujeito a perdas de documentos. Sem um sistema automatizado, a instituição enfrenta dificuldades em controlar a capacidade dos eventos, garantir a transparência das inscrições e acompanhar o status dos certificados. A falta de dados precisos impede a tomada de decisões estratégicas e a instituição perde tempo e recursos com tarefas manuais que poderiam ser automatizadas. A insatisfação dos alunos com a burocracia e a falta de agilidade nos processos é um reflexo direto dessas deficiências.

Este cenário exige a implementação de um sistema automatizado para a gestão de eventos, capaz de otimizar a venda de ingressos, a emissão de certificados e o controle da capacidade dos eventos. Com um sistema integrado, a Unifan poderá oferecer uma experiência mais eficiente e transparente aos seus alunos, além de reduzir custos e otimizar a utilização de seus recursos.

Ao automatizar os processos, a Unifan poderá coletar dados precisos sobre os eventos, permitindo a análise do desempenho e a tomada de decisões mais estratégicas. Além disso, a instituição poderá oferecer aos alunos um sistema online para acompanhamento das inscrições e emissão de certificados, aumentando a satisfação e a agilidade no atendimento.

A implementação de um sistema automatizado para a gestão de eventos representa um investimento estratégico para a Unifan, que trará benefícios a curto e longo prazo, tanto para a instituição quanto para seus alunos.

Diante de todo o cenário exposto, indaga-se: como a implementação de um sistema automatizado de venda de ingressos e emissão de certificados pode otimizar a gestão de eventos da Unifan, reduzir custos operacionais e melhorar a satisfação dos alunos?

Com base na análise apresentada, a implementação de um software de venda de ingressos personalizado para a Unifan emerge como uma solução estratégica e essencial. Essa ferramenta automatizada facilitará significativamente os processos de venda de ingressos e emissão de certificados, proporcionando uma experiência mais fluida e satisfatória para alunos, funcionários e demais participantes dos eventos.

Além disso, a otimização dos processos internos resulta em uma redução dos custos operacionais e em um uso mais eficiente dos recursos da instituição. A automatização também contribui para a consolidação da imagem da Unifan como uma instituição inovadora e comprometida com a excelência no atendimento, tecnologia e inovação.

Em resumo, a implementação de um software de venda de ingressos é um investimento estratégico para a Unifan, que traz benefícios a curto e longo prazo para a instituição e para toda a comunidade acadêmica.

2 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA

Neste tópico será tratado sobre as linguagens e frameworks utilizados no desenvolvimento do projeto, o método ágil que foi aplicado ao longo do desenvolvimento, o software de modelagem, assim como o banco de dados da aplicação.

1.1 REACT.JS

Segundo a sua documentação, trata-se de  um  framework que permite a criação de interfaces de usuário a partir de peças individuais de componentes. A escolha do React.js se justifica por sua popularidade, vasta comunidade, rica documentação, pela facilidade na reutilização de seus componentes, pela escalabilidade que ele proporciona. O React também possui várias bibliotecas que auxiliam e facilitam o desenvolvimento de funcionalidades mais complexas, uma dessas bibliotecas é a Styled Components, que permite que você escreva código CSS real em componentes React.

1.2 LARAVEL

De acordo com o site oficial, trata-se de um Framework com sintaxe expressiva e elegante, tornando o desenvolvimento fluido. Sua arquitetura, por ser baseado na arquitetura Model, View, Controller (MVC), possui uma uma estrutura bem dividida e organizada, que facilita a manutenibilidade do código e o entendimento do mesmo, visto que ele faz a separação da parte lógica (Model), da parte de interação com o usuário (View) e da camada de controle (Controller).

1.3 KANBAN

É um método ágil utilizado em forma de quadro para visualizar o fluxo de trabalho, desde a criação das tarefas até a sua conclusão, permitindo a identificação de gargalos e a otimização do processo de desenvolvimento. Conforme destacado por Anderson D.J. (2010), o Kanban não apenas organiza o fluxo de trabalho, mas também promove o engajamento da equipe. Segundo o autor, “O Kanban promove o engajamento da equipe, tornando o processo de desenvolvimento mais transparente e colaborativo”.

1.4 FIGMA

É um editor gráfico e de prototipagem, que possui  recursos que são utilizados para criar uma representação visual do produto final, orientando os desenvolvedores na construção da interface, o que o torna uma ferramenta indispensável para realizar a modelagem de um sistema.

1.5 POSTGRESQL

 Em sua documentação ele é definido como um sistema de gerenciamento de banco de dados objeto-relacional (Adaptado da documentação do PostgreSQL).  Ele é amplamente reconhecido por sua capacidade de lidar com grandes volumes de dados e realizar consultas complexas de forma eficiente. Como afirma Beckwith (2016), ‘O PostgreSQL oferece um conjunto robusto de ferramentas para otimizar o desempenho de consultas, permitindo que você extraia insights valiosos de grandes conjuntos de dados’.

1.6 ANÁLISE DE REQUISITOS

O site DevMedia define requisitos como as características e restrições que um sistema deve atender para satisfazer as necessidades dos usuários e os objetivos do projeto. Requisitos podem descrever tanto ações de um sistema quanto às restrições do desenvolvimento do mesmo.

Para Ian Sommerville (Engenharia de software, 2011, p. 72) 

Os requisitos de um sistema são as descrições do que o sistema deve fazer, os serviços que oferece e as restrições a seu funcionamento. Esses requisitos refletem as necessidades dos clientes para um sistema que serve a uma finalidade determinada, como controlar um dispositivo, colocar um pedido ou encontrar informações. 

Os requisitos são divididos em funcionais e não funcionais. Requisitos funcionais dizem respeito às funcionalidades que um software deve ser capaz de fazer, é tudo aquilo que os usuários finais devem conseguir realizar no sistema. Segundo Sommerville (2011), os requisitos funcionais de um sistema especificam as funcionalidades que ele deve oferecer. A forma como esses requisitos são expressos varia de acordo com o tipo de software, o perfil do usuário e a metodologia adotada no projeto. Enquanto os requisitos de usuário são mais abstratos e focados na perspectiva do usuário, os requisitos de sistema são mais detalhados e técnicos, descrevendo as funções do sistema de forma precisa. Requisitos não funcionais definem as restrições do sistema. 

Para Ian Sommerville (Engenharia de software,2011, p.75) 

Os requisitos não funcionais, como desempenho, proteção ou disponibilidade, normalmente especificam ou restringem as características do sistema como um todo. Requisitos não funcionais são frequentemente mais críticos que requisitos funcionais individuais.

1.6.1 REQUISITOS FUNCIONAIS DO SISTEMA

A tabela abaixo representa os requisitos funcionais do sistema, listando a descrição e o usuário responsável de cada um dos requisitos.

Tabela 1 – Requisitos Funcionais

Fonte: Próprio Autor

1.6.2 REQUISITOS NÃO FUNCIONAIS DO SISTEMA

A tabela a seguir apresenta os requisitos não funcionais que impõem restrições técnicas ao sistema. Esses requisitos definem as características de qualidade do software, como segurança e usabilidade, que devem ser consideradas durante o desenvolvimento.

Tabela 2 – Requisitos não Funcionais

Fonte: Próprio Autor

1.7 DIAGRAMAS

Segundo o site LucidChart, um diagrama é uma representação simbólica de informações que ajuda a visualizar conceitos. Neste trabalho, utilizamos diagrama de classe e de caso de uso para representar a estrutura e o comportamento do sistema. Através desses diagramas, poderemos visualizar as classes, os objetos, as suas relações e as interações entre os usuários e o sistema, facilitando a compreensão do projeto.

1.7.1 DIAGRAMA DE CASO DE USO

Segundo o site DevMedia, o diagrama de caso de uso documenta o que o sistema faz do ponto de vista do usuário. Em outras palavras, ele descreve as principais funcionalidades do sistema e a interação dessas funcionalidades com os usuários do mesmo sistema. A figura abaixo descreve as interações entre os principais atores (usuários) e o sistema de software de eventos que está sendo desenvolvido, por meio de um Diagrama de Caso de Uso. No diagrama, identificam-se três atores principais, sendo eles o participante, que  é o usuário comum do sistema que acessa as funcionalidades destinadas aos participantes de eventos, o administrador, que é responsável por gerenciar os eventos, visualizar histórico de compra e vendas e liberar certificados e por fim o sistema de pagamento, que é um sistema externo que processa as transações financeiras.

Figura 1: Diagrama de Caso de Uso do Software de Eventos

Fonte: Próprio Autor

O diagrama de caso de uso apresentado descreve as interações entre os atores e o sistema de software de eventos que está sendo desenvolvido.

No diagrama, identificam-se três atores:

• Participante: Usuário comum do sistema que acessa as funcionalidades destinadas aos participantes de eventos.
• Administrador: Responsável por gerenciar os eventos, visualizar relatórios e liberar certificados.
• Sistema de Pagamento: Sistema externo que processa as transações financeiras.

Funcionalidades

Cadastro de Usuário: O participante pode realizar o cadastro na plataforma para acessar as funcionalidades do sistema. Esse processo envolve a criação de uma conta com informações pessoais e credenciais de acesso.

• Login/Logout: Os participantes e administradores podem se autenticar no sistema para acessar suas respectivas funcionalidades e, ao final da sessão, sair do sistema.
• Listar Eventos: Todos os eventos disponíveis são exibidos ao participante, permitindo a visualização de todos os eventos cadastrados na plataforma.
• Pesquisar Eventos: O participante pode realizar buscas específicas por eventos de interesse, filtrando conforme critérios como data, tema ou local.
• Visualizar Detalhes do Evento: Após localizar um evento, o participante pode visualizar detalhes como data, local, descrição e capacidade de ingressos.
• Comprar Ingressos: Caso o participante tenha interesse em um evento, ele pode adquirir ingressos diretamente pela plataforma, que integra o Sistema de Pagamento para processar as transações financeiras.
• Pagamento: A compra de ingressos é concluída com a integração a um sistema externo de pagamento, que lida com as transações e confirmações financeiras.
• Emitir Certificados: Após a participação em um evento, o participante pode emitir certificados, que são gerados pelo sistema para comprovar sua presença.

Funcionalidades Administrativas

• Criar Eventos: O administrador tem a capacidade de cadastrar novos eventos, definindo todas as informações necessárias, como data, local, capacidade de público e preço de ingressos.
• Ver Histórico de Vendas: O administrador pode acompanhar o histórico de vendas de ingressos, analisando os eventos mais vendidos e gerenciando a ocupação dos eventos.
• Visualizar Histórico de Compras: O administrador também pode visualizar as compras realizadas pelos participantes, monitorando os ingressos vendidos e a demanda por eventos.
• Liberar Certificados: Ao final dos eventos, o administrador tem a função de liberar os certificados para os participantes que compareceram.

Interação com o Sistema de Pagamento

A funcionalidade de Pagamento está incluída no processo de compra de ingressos, sendo realizada através da integração com um sistema externo de pagamento. Este sistema assegura que todas as transações financeiras sejam realizadas de maneira segura e eficiente, permitindo que os participantes adquiram ingressos diretamente na plataforma.

1.8 DIAGRAMA DE CLASSE DE SOFTWARE DE EVENTOS

Segundo o site Lucidchart um Diagrama de classe é responsável por mapear de forma clara a estrutura de um determinado sistema através da modelagem de suas classes, seus atributos, operações e relações entre objetos.

O diagrama a seguir é dividido da seguinte forma:

• Classes

As classes são cada entidade que existe nele: Usuário, Ingresso, Evento e Certificado. Em outras palavras, o que o Diagrama sugere é que existirá estas 4 tabelas no banco de dados.

• Atributos

Os atributos se referem a características que cada classe possui. Elas serão as colunas das tabelas

• Operações

Operações se referem a ações que aquela Classe possui ou o que ela pode fazer

• Relações

A relação mostra como as classes se conectam. O exemplo acima, mostra por exemplo a relação de ingresso com certificado. Isso ocorre pois o certificado estará vinculado a um ingresso e por este motivo eles estão relacionados.

Figura 2: Diagrama de Classe do software de Eventos

Fonte: Próprio Autor

3 METODOLOGIA 

Para o desenvolvimento do software de eventos acadêmicos e extracurriculares, foi adotada uma arquitetura em camadas, separando o front-end que se refere a interface do usuário e o back-end a lógica da aplicação e regra de negócio. No primeiro foi utilizado React.js e para o último a linguagem escolhida foi o PHP, utilizando o Framework Laravel

A fim de garantir a organização e o acompanhamento eficiente do desenvolvimento, foi utilizado o método ágil Kanban. O quadro foi dividido em quatro partes: a fazer, em progresso, revisão e concluído. 

Para a modelagem do protótipo do sistema de venda de ingressos, optamos por utilizar o Figma. A escolha por essa ferramenta se justifica por sua interface intuitiva e pela possibilidade de colaboração em tempo real com a equipe de desenvolvimento. Recursos como a criação de componentes reutilizáveis e as bibliotecas de ícones nativas agilizaram significativamente o processo de design e garantiram a consistência visual do sistema. Além disso, a possibilidade de criar protótipos interativos permitiu simular a experiência do usuário final e identificar oportunidades de melhoria. Embora o Figma ofereça planos pagos com funcionalidades adicionais, o plano gratuito foi suficiente para atender às nossas necessidades durante toda a implementação, uma vez que já dispunha de um conjunto robusto de recursos.
Para o armazenamento dos dados, a escolha foi o banco PostgreSQL devido a sua escalabilidade, segurança e confiabilidade.

Além disso, ele foi projetado para ser compatível com todos os principais sistemas operacionais incluindo Linux, Windows e Macintosh, além de oferecer suporte a texto, imagens, sons e vídeos.

4 RESULTADOS E DISCUSSÕES OU ANÁLISE DOS DADOS

A ferramenta Canva, também muito utilizada para a criação de protótipos, define que: “Um protótipo é um design ou um modelo mais detalhado de algo que você pretende construir.” (Canva, 2024). Para o desenvolvimento do protótipo foi utilizado o Figma, isso possibilitou a criação de telas detalhadas, simulando a navegação entre as diferentes funcionalidades, como cadastro de usuário, listagem de eventos, compra de ingressos e emissão de certificados. A seguir, apresentaremos as principais telas do protótipo:

Figura 3: Protótipo da tela de Login

Figura 4: Protótipo da tela de Cadastro

Figura 5: Protótipo da tela inicial

Figura 6: Protótipo da tela de detalhes do evento

Figura 7: Protótipo da tela de pagamento

Figura 8: Protótipo da tela Meus Eventos – Aguardando pagamento

Figura 9: Protótipo da tela Administrador – Cadastro de eventos 

Figura 10: Protótipo da tela Administrador – Meus eventos

4.1 Desenvolvimento do modelo de dados

Para o desenvolvimento do modelo de dados, o banco escolhido foi o PostgreSQL. Em sua documentação ela é definida da seguinte maneira:

“O PostgreSQL é um poderoso sistema de banco de dados objeto-relacional de código aberto com mais de 35 anos de desenvolvimento ativo, o que lhe conferiu uma sólida reputação em termos de confiabilidade, robustez de recursos e desempenho.” (PostgreSQL, 2024).

Para auxiliar no desenvolvimento do banco de dados foi feito um diagrama entidade relacionamento, segundo o site Lucidchart um diagrama entidade relacionamento (ER) é um tipo de fluxograma que ilustra como “entidades”, por exemplo, pessoas, objetos ou conceitos, se relacionam entre si dentro de um sistema.

Figura 3: Diagrama Entidade Relacionamento do software de Eventos

Fonte: Próprio Autor

5 CONCLUSÃO

Durante a construção do sistema, foi visto um grande potencial de crescimento junto à universidade e nesta seção serão apresentados diversos pontos que se farão presentes em futuras versões.

• Relatórios de participação: Geração de relatórios detalhados sobre número de inscritos, participação efetiva e taxas de presença.
• Análise de desempenho do evento: Disponibilizar métricas de engajamento e feedback dos participantes para avaliar o sucesso do evento.
• Acompanhamento financeiro: Oferecer um relatório financeiro das vendas de ingressos, incluindo receita e taxas de transação.
• Acesso administrativo: Definir níveis de permissão para a equipe de organização, garantindo que apenas usuários autorizados acessem e gerenciem as informações do evento.
• Área de suporte ao usuário: Implementar um canal de suporte para atendimento aos participantes, como chat ou sistema de tickets.
• Notificações automáticas: Enviar notificações sobre confirmação de inscrição, lembretes de eventos, disponibilidade de certificados e quaisquer alterações ou atualizações do evento.
• Incluir outras formas de pagamento: Adicionar a opção de pagamento por meio de cartão de crédito ou de débito.

REFERÊNCIAS

ANDER, D. J. Kanban: Successful Evolutionary Change for Your Technology Business. Blue Hole Press, 2010.

BECKWITH, J. High Performance PostgreSQL. Apress, 2016.

CANVA. FAQ – O que é um protótipo e quais são as suas características? Disponível em: https://www.canva.com/pt_br/prototipos/. Acesso em 01 out. 2024.

DEVMEDIA. Diagramas de caso de uso: O que é UML? Disponível em: https://www.devmedia.com.br/o-que-e-uml-e-diagramas-de-caso-de-uso-introducao-pratica-a-uml/23408. Acesso em 01 out. 2024.

DEVMEDIA. Introdução a Requisitos de Software. Disponível em: https://www.devmedia.com.br/introducao-a-requisitos-de-software/29580. Acesso em: 25 set. 2024.

FIGMA. Figma: Design interface software. Disponível em: https://www.figma.com/. Acesso em: 20 set. 2024.

LARAVEL. Laravel: The PHP Framework for Web Artisans. Disponível em: https://laravel.com/. Acesso em: 17 set. 2024.

LUCIDCHART. O que é um diagrama? Disponível em: https://www.lucidchart.com/pages/pt/exemplos/diagrama-online. Acesso em 27 set. 2024.

LUCIDCHART. O que é um diagrama entidade relacionamento? Disponível em: https://www.lucidchart.com/pages/pt/o-que-e-diagrama-entidade-relacionamento. Acesso em: 12 out. 2024.

MICROSOFT. Microsoft Azure. O que é PostgreSQL? Disponível em: https://azure.microsoft.com/pt-br/resources/cloud-computing-dictionary/what-is-postgresql. Acesso em 24 set. 2024.

POSTGRESQL. Documentation Preface: Whats is PostgreSQL. Disponível em: https://www.postgresql.org/docs/current/intro-whatis.html. Acesso em 24 set. 2024.

POSTGRESQL. The World ‘s Most Advanced Open Source Relational Database. Disponível em: https://www.postgresql.org/. Acesso em 24 out. 2024.

REACT. (2023). O que é React? Disponível em: https://pt-br.react.dev/. Acesso em: 17 de setembro de 2024.

SOMMERVILLE, Ian. Engenharia de software. 9. ed. São Paulo: Via Pearson Prentice. Dezembro, 2011.

STYLED-COMPONENTS. ‘: CSS for the <Component> Age. Disponível em: https://styled-components.com/. Acesso em: 22 set. 2024.

¹ Discente do Curso Superior de Análise e desenvolvimento de sistemas do Centro Universitário Nobre – UNIFAN Campus Feira de Santana-BA e-mail: angelob4stos@gmail.com
² Discente do Curso Superior de Análise e desenvolvimento de sistemas do Centro Universitário Nobre – UNIFAN Campus Feira de Santana-BA e-mail: izzana.martins@gmail.com
³ Discente do Curso Superior de Análise e desenvolvimento de sistemas do Centro Universitário Nobre – UNIFAN Campus Feira de Santana-BA e-mail: viniciusribe48@gmail.com
⁴ Docente do Curso Superior de Análise e Desenvolvimento de Sistemas do Centro Universitário Nobre – UNIFAN Campus Feira de Santana-BA. Mestre em Tecnologias Emergentes em Educação (MUST University). e-mail: geanptlima@gmail.com

Denise Dourado Arisawa¹
Alexandre Benecke²
Guilherme Andrade Rosa³
Sérgio Nunes Caitano Minacapilli⁴
Alex Salviano da Silva⁵

RESUMO

Este artigo analisa a intersecção entre as tecnologias da inteligência, conforme apresentadas por Pierre Lévy, e os processos cognitivos estudados pela psicologia cognitiva. Explora-se como diferentes tecnologias intelectuais influenciam os processos mentais e como a cognição humana se adapta e evolui em diferentes contextos tecnológicos. A pesquisa fundamenta-se nas teorias de Pierre Lévy sobre tecnologias da inteligência e nas contribuições contemporâneas da psicologia cognitiva. Através de uma metodologia qualitativa e revisão bibliográfica sistemática, investigou-se como diferentes tecnologias intelectuais influenciam os processos mentais humanos e sua evolução. Os resultados indicam uma significativa interrelação entre as tecnologias intelectuais e o desenvolvimento cognitivo, demonstrando alterações nas estruturas neurais e nos padrões de processamento de informação. Conclui-se que as tecnologias não são apenas ferramentas externas, mas elementos constitutivos dos processos cognitivos contemporâneos.

Palavras-chave: Tecnologias da Inteligência. Psicologia Cognitiva. Processos Cognitivos. Pierre Lévy. Desenvolvimento Neural.

ABSTRACT

This article presents an integrated analysis between intelligence technologies, based on Pierre Lévy’s work, and cognitive processes studied by modern cognitive psychology. The main objective is to investigate how different intellectual technologies influence human mental processes and their evolution over time. The methodology is based on qualitative bibliographic research, with documentary analysis of seminal works in the field of cognitive psychology and intelligence technologies. The results indicate a deep interrelation between intellectual technologies and human cognitive development, demonstrating how different technological supports modify not only ways of thinking but also the underlying neural structures.

Keywords: Intelligence Technologies. Cognitive Psychology. Cognitive Processes. Pierre Lévy. Neural Development.

1 INTRODUÇÃO A compreensão dos processos cognitivos humanos tem evoluído significativamente nas últimas décadas, especialmente quando consideramos a influência das tecnologias intelectuais no pensamento. Pierre Lévy, em “As Tecnologias da Inteligência”, oferece uma perspectiva fundamental sobre como diferentes tecnologias moldam nossa forma de pensar e processar informações.

2 FUNDAMENTOS DA PSICOLOGIA COGNITIVA

Segundo Lévy (2010) a psicologia cognitiva estabelece que a inteligência ou cognição resulta de redes complexas onde interagem diversos atores humanos, biológicos e técnicos. O autor enfatiza que não é o indivíduo isoladamente que é inteligente, mas sim o indivíduo com seu grupo social, sua língua e toda uma herança de métodos e tecnologias intelectuais. Esta perspectiva fundamenta-se na ideia de que o conhecimento é construído coletivamente através de múltiplas interações e interfaces, onde as tecnologias intelectuais, como a escrita e a informática, desempenham papel crucial na organização e transmissão do saber.

Os processos cognitivos básicos, conforme apresentados na obra, incluem atenção, percepção, memória, linguagem, raciocínio e resolução de problemas. Lévy destaca particularmente o papel da memória, distinguindo três tipos principais: memória de trabalho (curto prazo), memória de longo prazo e memória sensorial. Esta classificação é fundamental para compreender como o ser humano processa, armazena e recupera informações, sendo que cada tipo de memória possui características e funções específicas no processo cognitivo global (LÉVY, 2010).

De acordo com Lévy (2010) o sistema cognitivo humano não funciona de maneira isolada ou puramente individual. O pensamento é resultado de uma rede na qual neurônios, módulos cognitivos, instituições de ensino, línguas, sistemas de escrita, livros e computadores se interconectam, transformam e traduzem as representações. Esta visão ecológica da cognição sugere que o processo de pensamento é sempre mediado por tecnologias intelectuais e construções sociais, que moldam e são moldadas pela atividade cognitiva humana.

Na perspectiva da psicologia cognitiva apresentada por Lévy, a memória humana opera de forma associativa e não linear. O autor explica que, quando ouvimos uma palavra, esta ativa uma rede de outras palavras, conceitos, modelos, imagens, sons, odores e sensações. Este processo de ativação em rede é fundamental para a compreensão e retenção de informações, sendo que o contexto desempenha papel crucial na seleção dos elementos que emergirão à consciência (LÉVY, 2010).

Lévy (2010) destaca que as estratégias de codificação são fundamentais para a memória de longo prazo. A elaboração, que consiste em criar conexões entre novos itens e conhecimentos já adquiridos, mostra-se mais eficaz que a simples repetição. Quanto mais complexas e numerosas forem as associações, melhores serão as performances mnemônicas. Este princípio é especialmente relevante para compreender como o conhecimento é construído e mantido ao longo do tempo.

A obra aborda a relação entre cognição e tecnologia, demonstrando como diferentes suportes tecnológicos modificam os processos cognitivos. Lévy argumenta que cada nova tecnologia intelectual reconfigura a ecologia cognitiva, alterando não apenas como armazenamos e processamos informações, mas também como pensamos e construímos conhecimento. Esta perspectiva é fundamental para compreender o impacto das tecnologias digitais na cognição contemporânea (LÉVY, 2010).

Para Lévy (2010)  psicologia cognitiva, segundo a análise de Lévy, reconhece a importância dos esquemas mentais na organização do conhecimento. Estes esquemas, desenvolvidos através da experiência, funcionam como estruturas cognitivas que facilitam a compreensão e interpretação de novas informações. O autor destaca como estas estruturas são influenciadas tanto por fatores individuais quanto por construções sociais e tecnológicas.

O conceito de simulação mental é apresentado como um aspecto crucial da cognição. Lévy explica que nossa capacidade de simular mentalmente situações e consequências é fundamental para a tomada de decisões e resolução de problemas. Esta habilidade é potencializada pelas tecnologias digitais, que permitem novas formas de simulação e experimentação, expandindo nossas capacidades cognitivas naturais (LÉVY, 2010).

Ainda em Lévy (2010) o papel das interfaces na cognição humana. Lévy argumenta que toda tecnologia intelectual funciona como uma interface que medeia nossa relação com o conhecimento. Estas interfaces não são neutras, mas configuram ativamente nossos modos de pensar e processar informações, estabelecendo novos paradigmas cognitivos e formas de organização do pensamento.

Por fim, Lévy (2010) destaca a dimensão coletiva da cognição, argumentando que o pensamento individual está sempre inserido em uma ecologia cognitiva mais ampla. Esta ecologia inclui não apenas outros indivíduos, mas também tecnologias, instituições e práticas culturais. Esta perspectiva sugere que a psicologia cognitiva deve considerar não apenas processos mentais individuais, mas também sua interação com o ambiente sociocultural e tecnológico.

3 A ORALIDADE E OS PROCESSOS COGNITIVOS

 Em conformidade com Lévy (2010) a era da oralidade primária, antes do advento da escrita, os processos cognitivos eram fundamentalmente estruturados pela necessidade de preservação e transmissão do conhecimento através da palavra falada. Lévy destaca que a inteligência, nestas sociedades, estava intimamente identificada com a memória, especialmente a auditiva, como evidenciado na escrita suméria que representava a sabedoria através de uma cabeça com grandes orelhas. O processamento cognitivo era caracterizado por uma forte dependência da memória coletiva, onde o pensamento era invariavelmente situacional e concreto, ligado às experiências imediatas da vida cotidiana. Esta forma de cognição privilegiava o conhecimento prático e contextualizado, em detrimento de abstrações teóricas que só se tornariam possíveis com o advento da escrita. O autor enfatiza que nas sociedades orais, o pensamento estava intrinsecamente vinculado ao ritmo e à cadência da fala, desenvolvendo uma forma específica de processamento mental que integrava aspectos sonoros, gestuais e situacionais em uma única experiência cognitiva.

As sociedades orais, conforme analisa Lévy, desenvolveram sofisticadas técnicas mnemônicas para preservar e transmitir seu conhecimento coletivo. Estas estratégias não eram apenas métodos de memorização, mas constituíam verdadeiras tecnologias intelectuais adaptadas às limitações e potencialidades da memória humana. O autor destaca que as principais técnicas incluíam o uso de padrões rítmicos, repetições sistemáticas, fórmulas fixas e narrativas cuidadosamente estruturadas, todas desenvolvidas para maximizar a retenção e facilitar a transmissão do conhecimento. As histórias eram construídas com forte carga emotiva e dramatização, pois, como demonstra Lévy, as representações com maior chance de sobrevivência em um ambiente composto quase exclusivamente por memórias humanas eram aquelas codificadas em narrativas dramáticas, agradáveis de serem ouvidas e acompanhadas de música e rituais diversos. O autor enfatiza que estas técnicas não eram resultado de uma “irracionalidade”, mas sim estratégias cognitivas altamente eficientes para o armazenamento e transmissão de informações em sociedades sem escrita (LÉVY, 2010).

4 A ESCRITA E A TRANSFORMAÇÃO COGNITIVA

Segundo Lévy (2010) a introdução da escrita representou uma revolução fundamental nos processos cognitivos humanos, estabelecendo uma nova configuração na ecologia cognitiva da humanidade. O autor demonstra que a escrita não foi apenas uma ferramenta para registro de informações, mas um verdadeiro catalisador de transformações profundas no pensamento humano, possibilitando o desenvolvimento do pensamento analítico e expandindo significativamente a capacidade de abstração. Esta tecnologia intelectual, conforme explica Lévy, permitiu a exteriorização da memória através de um suporte físico confiável, liberando a mente para operações mais complexas e possibilitando o surgimento do pensamento sequencial linear. O processo de alfabetização, segundo o autor, promove reorganizações neurais significativas, desenvolvendo áreas cerebrais específicas para a leitura e estabelecendo novas conexões entre o processamento visual e linguístico. Esta transformação cognitiva é particularmente evidenciada no desenvolvimento da capacidade de categorização sistemática e na emergência do pensamento lógico-dedutivo, características que se tornaram fundamentais para o desenvolvimento do conhecimento científico e filosófico.

5 A ERA DIGITAL E A COGNIÇÃO CONTEMPORÂNEA

De acordo com Lévy (2010) uma análise profunda sobre como o ambiente digital está remodelando fundamentalmente nossos processos cognitivos, introduzindo padrões de pensamento que transcendem a linearidade característica da era da escrita. O autor argumenta que as tecnologias digitais, especialmente o hipertexto, não apenas refletem os processos naturais de associação do pensamento humano, mas também potencializam novas formas de processamento cognitivo. Esta transformação se manifesta na emergência do processamento paralelo de informações, onde múltiplas tarefas podem ser executadas simultaneamente, e na consolidação de uma cognição distribuída que se estende através de redes digitais. Lévy enfatiza que o hipertexto, com suas conexões múltiplas e possibilidades de navegação flexível, representa uma aproximação mais fidedigna ao funcionamento natural da mente humana, que opera por associações não-lineares e conexões múltiplas. Esta nova ecologia cognitiva, segundo o autor, está transformando não apenas como processamos informações, mas também como construímos e compartilhamos conhecimento, estabelecendo um paradigma de pensamento mais fluido e interconectado, característico da era digital.

6 MEMÓRIA E TECNOLOGIAS INTELECTUAIS

6.1 Evolução dos Sistemas de Memória As tecnologias intelectuais modificam como armazenamos e recuperamos informações:

• Memória oral: baseada em narrativas e repetição

• Memória escrita: sistematizada e externalizada

• Memória digital: distribuída e dinâmica.

.

6.2 Processos de Recuperação Diferentes tecnologias favorecem diferentes estratégias de recuperação: • Oral: associativa e contextual • Escrita: sistemática e categórica • Digital: por palavras-chave e links

7 PENSAMENTO E INTERFACES TECNOLÓGICAS

7.1 Mediação Tecnológica As interfaces tecnológicas mediam nossa relação com o conhecimento:

• Modificam processos perceptivos

• Alteram estratégias de processamento

• Influenciam padrões de pensamento

7.2 Adaptação Cognitiva O cérebro demonstra notável plasticidade na adaptação a novas tecnologias: • Desenvolvimento de novas habilidades • Modificação de padrões de atenção • Evolução de estratégias de aprendizagem

8 IMPLICAÇÕES PARA A EDUCAÇÃO

 8.1 Novas Abordagens Pedagógicas O entendimento da relação entre tecnologia e cognição sugere: • Metodologias mais flexíveis • Integração de diferentes mídias • Reconhecimento de múltiplos estilos de aprendizagem

      8.2 Desenvolvimento de Competências Prioridades educacionais contemporâneas:

• Pensamento crítico

 • Alfabetização digital

• Capacidade de síntese

• Aprendizagem colaborativa

9 DESAFIOS E PERSPECTIVAS

9.1 Desafios Cognitivos A era digital apresenta novos desafios:

 • Sobrecarga informacional

• Fragmentação da atenção

 • Dependência tecnológica

9.2 Perspectivas Futuras Tendências e possibilidades:

• Maior integração homem-máquina

 • Evolução das interfaces cognitivas

• Novas formas de processamento do conhecimento

10 NEUROPLASTICIDADE E ADAPTAÇÃO TECNOLÓGICA

10.1 Mecanismos Neurais de Adaptação A interação contínua com diferentes tecnologias da inteligência provoca mudanças significativas na estrutura neural:

 • Fortalecimento de conexões sinápticas específicas

• Desenvolvimento de novos circuitos neurais

• Modificação das áreas de processamento sensorial

• Reorganização das redes de memória

10.2 Estudos Empíricos Pesquisas recentes em neurociência demonstram:

 • Alterações na densidade da matéria cinzenta em usuários frequentes de tecnologia digital

• Mudanças nos padrões de ativação cerebral

 • Desenvolvimento de novas habilidades visuoespaciais

• Modificações nos circuitos de recompensa

11 COGNIÇÃO DISTRIBUÍDA E REDES DE CONHECIMENTO

 11.1 Teoria da Cognição Distribuída A perspectiva da cognição distribuída sugere que o processamento cognitivo: • Estende-se além dos limites do cérebro individual • Incorpora ferramentas e artefatos tecnológicos • Envolve interações sociais e culturais • Forma sistemas cognitivos complexos

11.2 Redes Cognitivas O conhecimento contemporâneo se organiza em redes que: • Integram múltiplos agentes (humanos e tecnológicos) • Facilitam o processamento paralelo de informações • Permitem a emergência de novos padrões de pensamento • Promovem a inteligência coletiva

12 IMPACTOS NA ESTRUTURA DO PENSAMENTO

12.1 Modificações nos Padrões de Raciocínio As tecnologias digitais têm provocado alterações significativas: • Desenvolvimento do pensamento não-linear • Aumento da capacidade de processamento paralelo • Modificação dos padrões de associação de ideias • Evolução das estratégias de resolução de problemas

12.2 Novas Habilidades Cognitivas Emergem competências específicas:

 • Navegação eficiente em ambientes informacionais complexos

• Capacidade de síntese rápida de grandes volumes de dados

• Habilidade de alternar entre diferentes contextos

• Desenvolvimento de filtros cognitivos mais sofisticados

13 INTERFACES COGNITIVAS AVANÇADAS

 13.1 Realidade Virtual e Aumentada Novas fronteiras da interação cognitiva:

 • Imersão sensorial completa

• Integração de múltiplos canais perceptivos

 • Simulação de experiências complexas

• Ampliação da realidade percebida

13.2 Interfaces Cérebro-Computador Desenvolvimentos recentes incluem:

• Controle direto de dispositivos pelo pensamento

 • Feedback neural em tempo real

 • Próteses cognitivas avançadas

• Sistemas de comunicação neural

14 EVOLUÇÃO DOS PROCESSOS DE APRENDIZAGEM

14.1 Aprendizagem Adaptativa Características dos novos processos de aprendizagem:

   • Personalização baseada em padrões cognitivos individuais

• Ajuste dinâmico do conteúdo e ritmo

• Integração de múltiplos estilos de aprendizagem

• Feedback contínuo e adaptativo

14.2 Metacognição e Autorregulação Desenvolvimento de habilidades superiores:

• Consciência dos próprios processos cognitivos

• Estratégias de autorregulação da aprendizagem

• Gestão eficiente dos recursos cognitivos

• Adaptação a diferentes contextos de aprendizagem

15 IMPLICAÇÕES SOCIAIS E CULTURAIS

15.1 Transformações Sociais Impactos nas interações sociais:

 • Novas formas de comunicação e colaboração

• Modificação dos padrões de socialização

 • Emergência de comunidades virtuais de aprendizagem

 • Alteração das dinâmicas de poder e conhecimento

15.2 Mudanças Culturais Transformações nos padrões culturais: • Novos modelos de produção e compartilhamento de conhecimento • Modificação das práticas de memória cultural • Evolução das formas de expressão artística • Surgimento de novos paradigmas culturais

16 DESAFIOS ÉTICOS E FILOSÓFICOS

16.1 Questões Éticas Considerações importantes:

• Privacidade e segurança dos dados cognitivos

• Equidade no acesso às tecnologias cognitivas

• Impactos na autonomia individual • Responsabilidade no desenvolvimento tecnológico

16.2 Reflexões Filosóficas Questionamentos fundamentais

 • Natureza da consciência na era digital

• Limites entre cognição humana e artificial

• Identidade pessoal em ambientes virtuais

• Futuro da evolução cognitiva humana

17 PERSPECTIVAS FUTURAS

17.1 Tendências Emergentes Direções prováveis de desenvolvimento:

 • Maior integração entre biologia e tecnologia

 • Evolução das interfaces cognitivas

 • Desenvolvimento de sistemas cognitivos híbridos

 • Expansão das capacidades mentais humanas

17.2 Recomendações Para um desenvolvimento equilibrado:

 • Promoção da alfabetização digital crítica

 • Desenvolvimento de competências adaptativas

• Preservação da diversidade cognitiva

• Atenção aos aspectos éticos e sociais

O Contexto da Tecnologia da Informação: História, Importância, Aplicações e Implicações na Gestão dos Saberes e nas Tecnologias da Inteligência

A Tecnologia da Informação (TI) molda continuamente a sociedade contemporânea, oferecendo ferramentas que ampliam as capacidades humanas de organização, compartilhamento e criação de conhecimento, influenciando a forma como vivemos, nos comunicamos, trabalhamos e aprendemos.

Desde os primeiros e arcaicos computadores, as primeiras redes de computadores até a popularização da internet, e iniciativas de conexão global a evolução tecnológica transformou os meios de comunicação, a economia, a cultura e a gestão dos saberes, promovendo profundas mudanças culturais e sociais

Nesse contexto, Pierre Lévy, em sua obra As Tecnologias da Inteligência (1993), oferece uma análise sobre as implicações epistemológicas e sociais das tecnologias da informação, situando-as como ferramentas centrais para a gestão dos saberes na era digital.

O presente estudo busca apresentar sua relevância para a sociedade, suas aplicações práticas e como estas tecnologias contribuem para a ampliação dos saberes e para o conceito de “tecnologias da inteligência” segundo Lévy.

 A História da Tecnologia da Informação

A evolução da Tecnologia da Informação pode ser entendida como um processo contínuo de aperfeiçoamento de instrumentos e métodos para lidar com a informação e o conhecimento.

Desde a invenção da escrita, por volta de 3.000 a.C., as tecnologias da informação têm por objetivo superar as limitações da memória humana na organização, aquisição, armazenamento e disseminação de saberes.

 A criação da prensa por Gutenberg no século XV, democratizou o acesso à informação escrita, marcando uma ruptura na organização social do conhecimento.

No século XX, a invenção do computador digital por Alexander Turing, o desenvolvimento de algoritmos e redes de computadores, até a criação da internet como a conhecemos hoje, propiciaram uma nova era de interconexão e automação.

Durante os anos 2000, a Web 2.0 emergiu como um marco na transformação da internet, ao promover interatividade, colaboração e conteúdo gerado por usuários. Essa evolução tecnológica é um ponto central para entender o impacto das “tecnologias da inteligência” na sociedade contemporânea como mediadora das relações humanas.

A Importância da Tecnologia da Informação

A TI tornou-se essencial em diversas áreas da atuação humana. Na educação, fornece o acesso a recursos e informações, promovendo inúmeras possibilidades de aprendizado; na comunicação proporciona meios para ligar os mais remotos pontos do globo; na saúde, otimiza diagnósticos e tratamentos; na economia, possibilita a automação e a análise de grandes volumes de dados (Big Data), etc.

Além disso, a TI desempenha um papel preponderante na democratização do conhecimento. Plataformas digitais permitem que indivíduos e comunidades compartilhem saberes, superando barreiras geográficas e econômicas. Pierre Lévy destaca que as tecnologias da informação e comunicação (TICs) são catalisadores da “inteligência coletiva”, um processo no qual o saber individual se torna um recurso coletivo e acessível.

Tais aplicações possibilitam não apenas o armazenamento e disseminação de dados e informações, como também potencializam a criação de novas formas de interação humana e organizacional.

A revolução da Web 2.0

A Web 2.0, termo popularizado por Tim O’Reilly em 2004, está ligada a uma internet focada na interação social, na criação de conteúdo colaborativo e na conectividade em tempo real. Sob a perspectiva de Lévy, a Web 2.0 é um catalisador da inteligência coletiva, onde comunidades e indivíduos podem compartilhar conhecimento e participarem ativamente na construção do saber.

Essa transformação trouxe profundo impacto em áreas como:

Educação: Plataformas de e-learning e fóruns colaborativos democratizam o acesso ao conhecimento e incentivam o aprendizado contínuo.

Cultura e Mídia: Redes sociais e blogs favorecem a criação e difusão de conteúdos culturais.

Economia e Negócios: Ferramentas colaborativas modernizaram a interação entre as empresas e seu público (interno e externo).

Ademais, a Web 2.0 ampliou as possibilidades de autoexpressão e organização social, contribuindo para uma evolução contínua do tecido social.

A Gestão dos Saberes e as Tecnologias da Inteligência

Pierre Lévy introduz o conceito de “tecnologias da inteligência” como ferramentas que aumentam as capacidades cognitivas humanas, ampliando a memória coletiva e transformando a maneira como organizamos e gerenciamos o conhecimento.

Em sua visão a “gestão dos saberes” refere-se à capacidade de organizar, compartilhar e reutilizar dados e informações de forma eficiente, promovendo inovação e aprendizagem contínua. Lévy aponta ainda que as tecnologias da inteligência, como bancos de dados, algoritmos de busca e sistemas de inteligência artificial, desempenham um papel crucial nesse processo.

Para ele, essas tecnologias não apenas armazenam e disseminam informações, mas transformam a maneira como o conhecimento é produzido e compartilhado. Um exemplo claro desse fenômeno é a IEML (Information Economy MetaLanguage).

O que é IEML?

A IEML é uma metalinguagem projetada por Pierre Lévy para organizar e processar informações de forma semântica e computacional. Diferentemente das linguagens tradicionais, a IEML cria um espaço comum onde significados podem ser compartilhados e processados automaticamente, facilitando a integração de saberes em escala global.

Aplicações da IEML

Inteligência Coletiva: A IEML permite mapear e conectar ideias de maneira estruturada, promovendo redes de conhecimento dinâmicas.

Sistemas de Informação: Organizações podem usar a IEML para integrar bancos de dados e criar sistemas interoperáveis.

Ciência e Pesquisa: A linguagem pode ser aplicada para construir ontologias que conectem pesquisadores e temas em diferentes áreas do saber.

Implicações da IEML

A implementação da IEML tem implicações profundas para a gestão do conhecimento:

Organização Semântica: A possibilidade de organizar informações com base em seus significados abre novos horizontes para análise e tomada de decisão.

Inclusão Global: A IEML é projetada para ser universal, permitindo a integração de saberes de diferentes culturas e idiomas.

Automação e Personalização: Sistemas baseados na IEML podem oferecer soluções personalizadas, adaptadas às necessidades de indivíduos ou organizações.

Implicações Epistemológicas e Sociais

As tecnologias da inteligência transformam continuamente não apenas “o que” sabemos, mas “como” sabemos. A Web 2.0 e a IEML promovem mudanças significativas nos modos de produção e circulação do conhecimento.

A interatividade e a conectividade promovidas pelas diversas tecnologias favorecem a criação de redes dinâmicas que desafiam as hierarquias tradicionais de poder e conhecimento, diferentemente dos sistemas (lineares) de ensino tradicionais que são substituídos por estruturas descentralizadas e colaborativas.

Entretanto, essas transformações também levantam questões éticas e sociais, como:

Privacidade e Segurança: O compartilhamento de informações em larga escala torna os usuários vulneráveis a abusos e invasões de privacidade.

Desigualdade Digital: A exclusão de populações que não têm acesso às tecnologias cria um novo tipo de divisão social.

Sustentabilidade do Conhecimento: A dependência de plataformas comerciais pode limitar a preservação de saberes em longo prazo.

CONCLUSÃO

               A integração entre as tecnologias da inteligência e a psicologia cognitiva revela como os processos mentais humanos são profundamente influenciados e modificados pelas tecnologias intelectuais. Esta análise demonstra a complexidade das interações entre mente e tecnologia, ressaltando a importância de uma abordagem equilibrada que maximize os benefícios dessas interações enquanto minimiza seus potenciais riscos. O futuro da cognição humana está intrinsecamente ligado ao desenvolvimento tecnológico, tornando crucial a compreensão e gestão adequada dessa relação.

As tecnologias da informação, especialmente a Web 2.0 e a IEML, representam marcos importantes no desenvolvimento das “tecnologias da inteligência”. Uma das mais poderosas ferramentas para a transformação da sociedade contemporânea.

Desde suas origens até suas aplicações mais recentes, a TI molda a maneira como interagimos com o conhecimento e com o mundo. Enquanto a Web 2.0 promove a democratização do conhecimento e a colaboração em rede, a IEML oferece uma visão mais estruturada e semântica para a gestão do saber.

A obra de Pierre Lévy nos convida a refletir sobre o futuro do conhecimento, e sobre o potencial das “tecnologias da inteligência” na promoção de uma inteligência coletiva, onde o saber não apenas se multiplica, mas também se torna acessível e compartilhável para o benefício da humanidade. Essa visão não apenas enfatiza o papel transformador da TI, mas também nos desafia a utilizá-la de forma ética, inclusiva e sustentável, promovendo uma verdadeira inteligência coletiva.

REFERÊNCIAS

ANDERSON, J. R. Cognitive Psychology and its Implications. 8. ed. New York: Worth Publishers, 2020.

BADDELEY, A. Working Memory, Thought and Action. Oxford: Oxford University Press, 2007.

CLARK, A. Natural-Born Cyborgs: Minds, Technologies, and the Future of Human Intelligence. Oxford: Oxford University Press, 2003.

HUTCHINS, E. Cognition in the Wild. Cambridge: MIT Press, 1995.

LÉVY, P. As Tecnologias da Inteligência: O Futuro do Pensamento na Era da Informática. Tradução de Carlos Irineu da Costa. 2. ed. São Paulo: Editora 34, 2010.

PRENSKY, M. Digital Game-Based Learning. New York: McGraw-Hill, 2001.

RAMACHANDRAN, V. S. The Tell-Tale Brain: A Neuroscientist’s Quest for What Makes Us Human. New York: W. W. Norton & Company, 2011.

STERNBERG, R. J. Psicologia Cognitiva. Tradução de Roberto Cataldo Costa. 7. ed. São Paulo: Cengage Learning, 2017.

THOMPSON, C. Smarter Than You Think: How Technology is Changing Our Minds for the Better. New York: Penguin Press, 2013.

1 Denise Dourado Arisawa é graduada em Tecnologia em Gestão de Recursos Humanos. PhD em Psicanálise Clínica com ênfase em filosofia da psicanálise na perspectiva heideggeriana. Pesquisadora com formação interdisciplinar atualmente mestranda em Economia pela Universidade de Brasília (UnB), onde atua como representante discente do Mestrado Profissional em Economia – turma Supremo Tribunal Federal. E-mail: denisearisawa@aluno.unb.br.

2 Alexandre Benecke é Graduado em Ciência da Computação, exerceu cargos em diversas empresas de TI. Lecionou em cursos superiores de tecnologia da informação. Servidor Público Federal atualmente atuando como gerente no Supremo Tribunal Federal. Mestrando Economia pela Universidade de Brasília (UnB). E-mail: alexandre.benecke@gmail.com.

3 Guilherme Andrade Rosa é graduado em Engenharia de Redes de Comunicação e mestrando em Economia pela Universidade de Brasília (UnB). E-mail: guilherme.redes@gmail.com.

4 Sérgio Nunes Caitano Minacapilli é Doutorando em História do Direito/ FDUL. Mestrando em Governança Pública e Inovação pela Economia/ UnB. Mestre Direito Internacional/ FDUL. Graduado em Direito/ UFMS, Relações Internacionais/ UFRJ, História/ UNIRIO e Teologia/ UniCesumar. Especializando em Gestão de Segurança Pública/ UFMS, Especialista em Direito Sanitário/ FIOCRUZ, Internacional, Constitucional, Penal e Tributário/ IDD e Empresarial/ Legale. e-mail: sergio.caitano@edu.ulisboa.pt

5 Alex Salviano da Silva possui graduações em Administração, Ciências Contábeis e Matemática. Especialização em Licitações e Contratos com ênfase em pregão eletrônico. Mestrando em Economia pela Universidade de Brasília (UnB), – turma Supremo Tribunal Federal. E-mail: alexcfsrj@gmail.com.

José Oiris Inácio da Costa¹
Valclides Kid Fernandes dos Santos²

Abstract. Software test automation is crucial for ensuring efficiency and quality in increasingly fast development cycles. This study explores best practices and tools for automation, focusing on Selenium WebDriver and Selenium IDE, using a practical case study. It outlines key strategic steps for success, including test script creation, test execution, result monitoring, and integration with continuous delivery pipelines. Additionally, it addresses recurring challenges such as adapting automated scripts to frequent software changes, balancing initial setup costs, and ensuring compatibility across different browsers. The study proposes an interactive learning experience for professionals, offering valuable insights for adopting and improving effective practices.

Keywords: test automation, software quality, Selenium WebDriver, Selenium IDE, quality assurance.

Resumo. A automação de testes de software é essencial para garantir eficiência e qualidade em ciclos de desenvolvimento cada vez mais rápidos. Este estudo explora as melhores práticas e ferramentas de automação, com destaque para Selenium WebDriver e Selenium IDE, utilizando um estudo de caso prático. São apresentados passos estratégicos fundamentais para o sucesso, incluindo criação de roteiros, execução de testes, monitoramento de resultados e integração com pipelines de entrega contínua. Além disso, o estudo aborda desafios recorrentes, como a necessidade de adaptar scripts automatizados para mudanças frequentes no software, equilibrar os custos iniciais de configuração e garantir a compatibilidade entre diferentes navegadores. Propõe-se uma experiência de aprendizado interativa para profissionais, oferecendo lições valiosas para adoção e aprimoramento de práticas eficazes.

Palavras-Chave: automação de testes, qualidade de software, Selenium WebDriver, Selenium IDE, garantia de qualidade de testes.

1. Introdução

O desenvolvimento de software moderno demanda agilidade, qualidade e escalabilidade, acompanhando a crescente complexidade dos sistemas e as altas expectativas dos usuários. Nesse cenário, os testes de software desempenham um papel crucial para garantir a entrega de soluções confiáveis. Contudo, os métodos tradicionais de testes manuais muitas vezes se mostram insuficientes para lidar com prazos apertados e mudanças frequentes nos requisitos. A automação de testes de software, utilizando ferramentas como o Selenium, surge como uma abordagem estratégica para superar essas limitações.

O Selenium, amplamente adotado na indústria, oferece recursos robustos para a automação de testes funcionais em aplicações web. Suas principais variantes, o Selenium WebDriver e o Selenium IDE, permitem criar scripts de testes reutilizáveis e integrá-los com pipelines de DevOps, facilitando práticas como integração e entrega contínuas. Estudos indicam que a automação de testes reduz custos, aumenta a cobertura de testes e minimiza erros humanos. No entanto, sua implementação enfrenta desafios, como a manutenção de scripts frente a mudanças constantes nas aplicações, a necessidade de treinamento das equipes e o investimento inicial em infraestrutura e ferramentas.

Este trabalho busca explorar o uso das ferramentas do Selenium, destacando suas funcionalidades, vantagens e limitações. Além disso, discute a importância da automação no contexto atual, apresentando um estudo de caso prático para demonstrar a aplicação das ferramentas e os resultados obtidos.

1. Objetivos

Este estudo visa investigar o uso das ferramentas de automação de testes, com ênfase no Selenium WebDriver e Selenium IDE, no contexto de desenvolvimento ágil. Os objetivos específicos são:

• Analisar as características e benefícios das ferramentas de automação Selenium, destacando suas vantagens no contexto de testes para aplicações web (Williams, 2022).
• Realizar um estudo de caso para demonstrar a aplicação prática do Selenium na automação de testes de uma aplicação web, comparando os resultados antes e depois da automação (Johnson & Stevens, 2021).
• Explorar os principais desafios enfrentados pelas equipes de desenvolvimento ao implementar a automação de testes, como a manutenção de scripts e a adaptação a mudanças nas aplicações (Sharma et al., 2019).
• Avaliar os custos e benefícios da automação de testes, considerando o impacto financeiro e técnico no ciclo de desenvolvimento (Carter & Liu, 2020).
• Propor boas práticas para a adoção eficiente da automação de testes em projetos de software, com base nas evidências coletadas durante o estudo de caso (Lee & Kumar, 2021).
• Analisar a integração dos testes automatizados em pipelines de DevOps, explorando os benefícios da automação para melhorar a qualidade e a velocidade das entregas (Taylor, 2020).

Ao atingir esses objetivos, o trabalho fornecerá uma visão abrangente sobre as práticas de automação de testes e oferecerá recomendações para sua implementação bem-sucedida no desenvolvimento de software.

1.2. Organização do Trabalho

Este trabalho está estruturado em sete seções principais, visando apresentar de forma clara e sistemática o uso do Selenium na automação de testes em desenvolvimento de software.

Na Seção 1, foi apresentada a introdução ao tema, destacando a relevância da automação de testes no contexto atual e os desafios enfrentados por equipes de desenvolvimento. A Seção 2 delineou os objetivos do estudo, enfatizando as metas gerais e específicas relacionadas à adoção do Selenium.

A Seção 3 detalha a organização do trabalho, apresentando uma visão geral de sua estrutura. A Seção 4 aborda a fundamentação teórica, discutindo conceitos-chave, como a importância da automação de testes, os fundamentos do Selenium e suas aplicações práticas. São discutidas também as diferenças entre as ferramentas Selenium WebDriver e Selenium IDE, com base na literatura (Smith, 2021; Brown, 2019).

Na Seção 5, é apresentado o estudo de caso, que exemplifica a aplicação do Selenium na automação de testes de uma aplicação web real. Essa seção inclui a descrição do ambiente de testes, as etapas do processo de automação e os resultados obtidos, como a melhoria na cobertura de testes e a redução de falhas humanas (Johnson & Stevens, 2021).

A Seção 6 apresenta a análise dos resultados, destacando os desafios encontrados, como a manutenção dos scripts de teste frente às mudanças frequentes nas aplicações, e os benefícios observados, incluindo a maior confiabilidade e eficiência nos testes (Carter & Liu, 2020).

Finalmente, a Seção 7 traz as considerações finais, onde são discutidas as conclusões do trabalho, as contribuições práticas do estudo e as sugestões para trabalhos futuros, como a integração de ferramentas de inteligência artificial para melhorar a manutenção de scripts (Taylor, 2020).

Essa organização permite abordar o tema de maneira lógica, conectando teoria e prática, e oferecendo uma base sólida para futuras implementações e pesquisas.

2. Fundamentação Teórica

A automação de testes de software baseia-se na criação de scripts que simulam a interação do usuário com o sistema, permitindo a execução repetitiva de cenários de teste. Ferramentas como o Selenium IDE e Selenium WebDriver desempenham papéis cruciais nesse processo:

Selenium IDE: É uma extensão de navegador que permite a gravação e reprodução de testes de forma visual. Ideal para iniciantes e projetos de baixa complexidade.

Selenium WebDriver: Uma biblioteca que fornece uma interface para interagir diretamente com navegadores. Suporta múltiplas linguagens de programação e é mais adequado para projetos complexos.

A automação de testes possibilita a execução repetitiva de cenários de teste, garantindo maior confiabilidade. O Selenium IDE, por exemplo, é uma extensão de navegador que facilita a gravação e reprodução de testes, sendo ideal para iniciantes. Em contraste, o Selenium WebDriver oferece maior flexibilidade e suporte a múltiplas linguagens, sendo adequado para projetos complexos (Smith, 2021; Brown, 2019).

Tabela 1 – Usabilidade das ferramentas do Selenium.

Fonte: O próprio autor.

2.1 Teste de software

Teste de software pode ser definido como um processo, ou uma série de processos, realizados com a finalidade de garantir que o software atenda as funcionalidades que foi projetado para executar (MYERS et al., 2011). Segundo (NETO; CLAUDIO, 2007), testar um software “significa verificar através de uma execução controlada se o seu comportamento corre de acordo com o especificado”. Para (PRESSMAN; MAXIM, 2021), “teste de software é um elemento crítico da garantia de qualidade de software e representa a revisão final da especificação, projeto e geração de código”. Assim, ao realizar os testes em um software são analisados itens e recursos para detectar possíveis diferenças entre as condições existentes e necessárias (IEEE, 1990).

Para compreender melhor a atividade de teste de software e estabelecer uma linguagem comum para debater a temática, é importante definir alguns conceitos. Na literatura tradicional são estabelecidos alguns destes termos como: defeito, erro, falha e engano (DELAMARO et al., 2017). As definições utilizadas neste trabalho estão de acordo com o documento “Standard Glossary of Terms used in Software Testing” (BOARD, 2014), referência do International Software Testing Qualifications Board (ISTQB)2 e a terminologia padrão para Engenharia de Software do Institute of Electrical and Electronics Engeneers (IEEE, 1990).

Defeito (do inglês, fault), pode ser conceituado como um passo ou definição de dados incorretos (DELAMARO et al., 2017). Pode ser encontrado durante a execução do software, podendo causar falhas em componentes ou sistema (BOARD, 2014).

Erro (do inglês, error), pode ser caracterizado como um estado inconsistente ou inesperado, ocasionado pela manifestação concreta de um defeito durante a execução de um programa (DELAMARO et al., 2017). Ou seja, qualquer estado intermediário incorreto ou resultado inesperado (IEEE, 1990).

Falha (do inglês, failure), é quando o comportamento produzido pelo software difere do resultado esperado (DELAMARO et al., 2017). Uma falha pode ter sido causada por diversos erros e alguns erros podem nunca causar falhas (IEEE, 1990).

Engano (do inglês, mistake), pode ser definido como uma ação humana que produz um defeito (DELAMARO et al., 2017), um resultado incorreto (IEEE, 1990).

Figura 1 – Diferença entre os conceitos de defeito, erro e falha.

Fonte: Adaptada de (NETO; CLAUDIO, 2007).

A Figura 1 expressa a diferença entre esses conceitos. Os defeitos estão relacionados à aplicação propriamente dita, e podem ser causados por usuários, por exemplo, através do mal uso de uma tecnologia. Assim, os mesmos podem refletir no surgimento de erros em um produto, ou seja, a construção de um software de forma diferente ao que foi especificado.

Por fim, os erros podem ocasionar em falhas, que consistem em comportamentos inesperados que podem inviabilizar a utilização de uma aplicação, afetando diretamente o usuário final. O foco deste trabalho é em falhas, já que estas são detectadas através do comportamento do sistema. Desvios na especificação (erros) e erros no código (defeitos) não fazem parte do escopo deste trabalho.

2.2 Tipos de teste de Software

Para evitar o surgimento de problemas durante o ciclo de vida de desenvolvimento de um software são empregados diferentes tipos de testes, uma vez que, o objetivo principal ao desenvolver um software é garantir a qualidade em todas as suas camadas. Existem muitos tipos de testes, cada um propósito distinto, por exemplo, testes de funcionalidades, testes de performance, testes de usabilidade, de regressão e entre outros (VALENTE, 2020). Nos testes funcionais, os requisitos, requerimentos e regras de negócio da aplicação são testados, para validar as funcionalidades documentadas do software (BARBOSA; TORRES, 2011). O teste de performance ou desempenho, pode ser definido como um processo que avalia se os requisitos de performance do sistema são atendidos, considerando um volume de acessos/transações dentro do esperado e avaliando métricas como o tempo de resposta (SOUZA; GASPAROTTO, 2013). Já os testes de usabilidade são desempenhados pela perspectiva do usuário final, determinando se a aplicação é intuitiva e fácil para o uso do público-alvo.

3. Trabalhos Relacionados

Pesquisas anteriores destacam os benefícios da automação de testes em projetos ágeis, ressaltando sua importância para atender às demandas de qualidade e velocidade no desenvolvimento de software. Por exemplo, Smith et al. (2018) discutiram o uso eficiente do Selenium em ambientes de desenvolvimento contínuo, destacando como essa ferramenta contribui para a detecção precoce de defeitos e a garantia da confiabilidade do software. O estudo também apontou que o Selenium, quando integrado a pipelines de entrega contínua, acelera significativamente o processo de validação e implantação.

Brown e Wilson (2019) realizaram uma análise comparativa de ferramentas de automação, como Selenium WebDriver, Katalon Studio e TestComplete. Os autores concluíram que o Selenium WebDriver é particularmente vantajoso para projetos de alta complexidade, devido à sua flexibilidade e compatibilidade com várias linguagens de programação, enquanto o Selenium IDE é mais adequado para prototipagem rápida e equipes com pouca experiência técnica.

Outro estudo relevante, conduzido por Williams (2022), enfatizou as melhores práticas na automação de testes e propôs estratégias para superar desafios comuns, como a adaptação de scripts a mudanças frequentes nos sistemas e a necessidade de treinamento contínuo das equipes. Sharma et al. (2019) investigaram os desafios enfrentados pelas equipes ao implementar automação, destacando custos iniciais, dificuldades na manutenção de scripts e problemas de compatibilidade entre navegadores.

Os trabalhos revisados sugerem que a escolha da ferramenta de automação deve ser guiada pelo escopo do projeto, pelo nível de maturidade técnica da equipe e pela infraestrutura tecnológica disponível.

Tabela 2 – Trabalhos relacionados ao uso do Selenium.

Fonte: O próprio autor.

4. Metodologia

Adotou-se uma abordagem experimental para explorar e avaliar as capacidades das ferramentas Selenium IDE e Selenium WebDriver em cenários reais de desenvolvimento e testes de software. O trabalho foi organizado em quatro etapas principais, cada uma detalhadamente planejada para garantir um entendimento completo das ferramentas e sua aplicação prática no contexto de sistemas de Ponto de Venda (PDV). Configuração do Ambiente: Na primeira etapa, foi realizada a configuração do ambiente necessário para o uso do Selenium. Este processo incluiu: Instalação e Configuração do Selenium IDE: Configuração inicial da extensão no navegador para capturar e reproduzir interações com a interface do usuário, possibilitando testes rápidos sem necessidade de programação avançada. Configuração do Selenium WebDriver: Instalação de bibliotecas e dependências necessárias para o funcionamento em linguagens de programação como Python e Java. Além disso, foram configurados drivers para navegadores como Chrome e Firefox, garantindo compatibilidade com diferentes ambientes de execução. Criação de Cenários de Desenvolvimento: A configuração foi testada em cenários reais, garantindo que os ambientes de desenvolvimento e teste refletissem a realidade de um sistema de PDV em operação. Execução de Testes nesta etapa, foram conduzidos testes funcionais no sistema PDV. O objetivo era validar as funcionalidades principais e comparar os desempenhos das ferramentas Selenium IDE e Selenium WebDriver. As atividades incluíram: Testes de Login: Validação do processo de autenticação, incluindo entradas válidas e inválidas para identificar comportamentos inesperados. Cadastro de Cliente: Automação de tarefas relacionadas à inclusão de novos clientes no sistema, verificando a consistência dos dados e mensagens de erro em caso de entrada de dados incorretos. Realização de Vendas: Simulação de processos completos de vendas, desde a seleção de produtos até o fechamento da venda e emissão de comprovantes. Cada funcionalidade foi testada múltiplas vezes para identificar possíveis inconsistências e garantir que o comportamento do sistema fosse previsível e confiável. Análise de Dados, Após a execução dos testes, foi conduzida uma análise detalhada para comparar o desempenho das ferramentas utilizadas.

Os critérios avaliados incluíram: Tempo de Execução: Medição do tempo necessário para completar os testes com cada ferramenta, destacando as diferenças de eficiência entre o Selenium IDE e o Selenium WebDriver. Taxa de Sucesso: Análise das execuções bem-sucedidas e falhas registradas durante os testes, identificando possíveis limitações de cada ferramenta. Facilidade de Uso: Avaliação subjetiva das ferramentas com base na experiência dos usuários, considerando fatores como facilidade de configuração, clareza dos logs gerados e curva de aprendizado. Feedback Iterativo com base nas análises realizadas e no feedback das equipes de desenvolvimento e operações, foram realizados ajustes para melhorar a abordagem. As atividades nesta etapa incluíram: Refinamento dos Testes: Ajustes nos scripts de teste para cobrir cenários adicionais e melhorar a robustez dos casos de teste existentes. Aprimoramento do Ambiente: Implementação de soluções para superar limitações identificadas, como a integração com ferramentas de CI/CD (Integração Contínua/Entrega Contínua) para automação completa do pipeline de testes. Revisão Colaborativa: Sessões de revisão com as equipes para compartilhar os resultados e discutir melhorias nas ferramentas e nos processos adotados. Como resultado desta abordagem estruturada, foi possível obter uma visão abrangente das capacidades do Selenium IDE e Selenium WebDriver, identificando suas vantagens e limitações em diferentes cenários de teste. O estudo também contribuiu para a melhoria contínua dos processos de desenvolvimento e teste na organização, garantindo maior confiabilidade e eficiência nos sistemas PDV. Este detalhamento busca evidenciar todos os passos e tarefas envolvidas no processo, destacando a importância de uma abordagem experimental e iterativa para o sucesso do projeto.

Selenium IDE:

Principais navegadores: Google Crome e Firefox

Figura 2 – Extensão do Selenium IDE para o Goggle Crome.

Fonte: https://chromewebstore.google.com/detail/selenium-ide/mooikfkahbdckldjjndioackbalphokd?hl=pt

Figura 3 – Extensão do Selenium IDE para o Firefox.

Fonte: https://addons.mozilla.org/pt-BR/firefox/addon/selenium-ide/

Selenium WebDriver: (CromeDriver)

Figura 4 – CromeDriver para o Google Crome.

Fonte: https://developer.chrome.com/docs/chromedriver/downloads?hl=pt-br

Selenium WebDriver: Firefox (GeckoDriver)

Figura 5 – Selenium Wedriver para o Firefox. (Geckodriver) – 1.

Fonte: https://github.com/mozilla/geckodriver/releases

Figura 6 – Selenium Wedriver para o Firefox. (Geckodriver) – 2.

Fonte: https://github.com/mozilla/geckodriver/releases

Cenário de testes:

Para Mostrar as diferenças entre a extensão do Selenium IDE e o Selenium WebDriver,  utilizei um sistema de Vendas PDV, onde nos scripts é feito os seguintes tópicos: Login, Cadastro de Cliente e Venda. Alguns aspectos de desempenho e fatores significativos para usar um ou outro dependendo da situação e dimensão do projeto de automação de testes:

Figura 7 – Selenium IDE, Firefox – Projeto Sistema PDV

Fonte: O próprio autor.

Figura 8 – Firefox: Projeto Sistema PDV, script gerado pelo Selenium IDE

Fonte: O próprio autor.

A figura acima mostra a criação do script de teste, onde o próprio software (Selenium IDE) monta o próprio roteiro do teste de acordo com os cliques, inserções de campos e validações de formulários.

Figura 9 – Firefox: Selenium WebDriver, script + Login no sistema. Firefox (Geckodriver.exe)

Fonte: O próprio autor.

Segue abaixo o código, script da automação de teste com o sistema de PDV, onde e aberto, logado, feito um cadastro e uma venda para o cliente recém cadastrado.

 Figura 10 – Selenium WebDriver, script + abertura do sistema. Firefox (Geckodriver.exe)

Fonte: O próprio autor.

Abaixo o script de automação de testes usado realizar para os testes com o sistema de PDV, onde fora realizado. Implementado no VSCode da Microsoft, extensões e driver de comunicação e interação com o navegador o geckodriver para o Firefox.

5. Resultados

Os resultados demonstraram que o Selenium IDE e o Selenium WebDriver possuem desempenhos distintos dependendo do contexto de aplicação:

Figura 11 – Gráfico comparativo de Desempenho do Selenium.

Fonte: O próprio autor.

• Selenium IDE: Mais adequado para iniciantes e projetos de baixa complexidade devido à interface visual simplificada. Apresentou maior facilidade de uso, mas menor flexibilidade em integrações e personalizações.
• Selenium WebDriver: Ideal para projetos complexos e integrações com pipelines de desenvolvimento contínuo (CI/CD). Mostrou maior flexibilidade ao suportar múltiplas linguagens de programação, mas exige maior conhecimento técnico. Principais Métricas: Tempo médio de execução: O Selenium WebDriver foi 30% mais rápido em cenários complexos. Taxa de sucesso: Ambos obtiveram 95% de sucesso nos testes, mas o WebDriver demonstrou maior resiliência a mudanças no sistema.

O gráfico acima mostra o comparativo que evidenciou o desempenho superior do Selenium WebDriver em termos de flexibilidade e escalabilidade, enquanto o Selenium IDE se destacou na rapidez de implantação inicial.

5. Conclusão e Trabalhos Futuros

Este trabalho demonstrou que tanto o Selenium IDE quanto o Selenium WebDriver oferecem soluções eficazes para automação de testes de software, mas possuem aplicações distintas. O Selenium IDE é indicado para iniciantes e projetos de baixa complexidade, enquanto o Selenium WebDriver é mais adequado para projetos complexos e ambientes de desenvolvimento contínuo. E como Sugestões para Trabalhos Futuros, explorar a aplicação de Inteligência Artificial na automação de testes. Desenvolver frameworks específicos para testes de acessibilidade. Estudando novas ferramentas emergentes no mercado. Automação de testes é essencial para manter a qualidade e a eficiência em ciclos de desenvolvimento ágeis. Selenium IDE é ideal para equipes menos experientes ou prototipagem rápida. Selenium WebDriver é mais robusto para aplicações críticas e ambientes integrados de entrega contínua. As ferramentas, quando utilizadas estrategicamente, podem otimizar significativamente os processos de teste de software, reduzindo erros manuais e acelerando o tempo de entrega.

Referências

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Simões, L. F. (2022). “Ensaios em Automação de Testes: Um Estudo de Caso Brasileiro”. Revista de Engenharia de Software.

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Souza, A. L. (2024). Padrões e Boas Práticas em Selenium. Editora Testes Avançados.

Smith, J., Taylor, M. (2018). “Comparing Selenium IDE and WebDriver in Continuous Development”. Journal of Automated Software Testing.

Vieira, C. H. (2023). Automatizando Testes Funcionais no Brasil. Editora Inova Softwares.

Williams, K. (2022). “Best Practices in Test Automation”. TechPress.

¹Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Amazonas (IFAM) CEP: 69.086-475 – Campus Manaus Centro – Manaus, AM – Brasil

                                                  oirisinacio@gmail.com, kid.fernandes@ifam.edu.br

Luiz Hamilton Roberto da Silva ¹

Resumo

A análise de registros de eventos – conhecidos como logs – em equipamentos e sistemas computacionais é essencial para identificar atacantes, delinear o modo de ataque e expor as falhas exploradas. Sob essa perspectiva, os logs também desempenham um papel fundamental na análise forense. Diversos estudos e pesquisas evidenciam a utilização desses registros como parte do conjunto de evidências empregadas na apuração de investigações forenses. A existência de uma política de segurança da informação bem definida na organização é crucial para garantir a manutenção e o correto gerenciamento dos logs de comunicação em redes e sistemas computacionais, possibilitando o rastreamento de incidentes para uma eventual intervenção forense. Essa intervenção envolve um conjunto estruturado de ações, incluindo a coleta, o armazenamento e o tratamento de logs provenientes de equipamentos, aplicações e sistemas operacionais.

A atuação forense na análise de eventos busca coletar elementos que permitam individualizar comportamentos suspeitos de usuários, sejam internos ou externos, ou identificar eventos sistêmicos que possam comprometer o uso aceitável dos recursos computacionais ou violar a tríade da segurança da informação: confidencialidade, integridade e disponibilidade. No entanto, observa-se que, na maioria dos centros de operação (datacenters) corporativos, não há a adoção de servidores dedicados para a centralização dos logs. Muitas organizações limitam-se ao armazenamento descentralizado dos registros de eventos em seus sistemas e hosts, sem um tratamento integrado dos dados coletados.

O objetivo principal deste trabalho é estabelecer um modelo para a análise forense de logs, permitindo a identificação das ações de usuários em redes com servidores de autenticação. Para isso, propõe-se a aplicação de scripts no formato PS1 (Windows PowerShell), atuando diretamente sobre os arquivos de logs dos Eventos de Segurança (security.evtx) e gerando relatórios específicos sobre o serviço de autenticação (Active Directory). Destaca-se que as funções implementadas pelos scripts desenvolvidos não são disponibilizadas nativamente pelos sistemas Windows, tornando essa ferramenta um recurso valioso para atividades forenses.

Palavras-chave: Log de Eventos. Parsers SQL. Perícia em Logs. Trilhas para Auditoria.

Abstract

The analysis of event logs in computing systems and devices is essential for identifying attackers, mapping attack methods, and exposing exploited vulnerabilities. From this perspective, logs play a fundamental role in forensic analysis. Several studies and research highlight the use of event records as part of the evidence set employed in forensic investigations. A well-defined information security policy within an organization is crucial for ensuring the proper management and retention of communication logs in networks and computing systems, facilitating the tracking of incidents for forensic intervention. This intervention involves a structured set of actions, including the collection, storage, and processing of logs from devices, applications, and operating systems.

Forensic event analysis focuses on gathering elements that help distinguish suspicious user behavior—whether internal or external—or identify system events that could compromise the acceptable use of computing resources or violate the security triad: confidentiality, integrity, and availability. However, it is observed that most corporate data centers do not implement dedicated log servers. Instead, organizations often store event records in individual systems and hosts without a centralized and structured approach to processing these logs.

This study aims to establish a forensic log analysis model to identify user actions within networks utilizing authentication servers. To achieve this, the study proposes using PS1 (Windows PowerShell) scripts to process security event log files (security.evtx) and generate reports on authentication service activities (Active Directory). Notably, the functions implemented by these scripts are not natively available in Windows systems, making this tool a valuable asset for forensic investigations.

Keywords: Event Log. SQL Parsers. Log Forensics. Audit Trails.

1. Motivação e Justificativa

As investigações forenses computacionais conforme a análise de (HERRERÍAS; GÓMEZ, 2010) são baseadas no processo de busca de evidências para determinar as técnicas e as atividades de um intruso. As ferramentas atuais de análise de logs estão focadas principalmente na coleta de evidências do sistema alvo, no entanto, sua análise é uma tarefa altamente complicada. E, ainda, estes dois autores asseveram que a computação forense é o uso de técnicas analíticas e científicas aplicadas à infraestrutura de computador, a fim de identificar, preservar, analisar e exibir provas em uma corte de justiça e, o objetivo maior da análise forense é executar um processo de busca de evidências para remontar as ações que levaram o sistema de um estado seguro até o momento em que a intrusão foi detectada.

Então, conclui-se que em alusão à premente necessidade de se buscar a apuração dos fatos corridos em uma invasão, temos a recomendação de (SON; et al., 2015), onde afirma que mesmo após um determinado evento de violação de segurança ter sido perpetrado e a equipe de resposta a incidentes registrar o fato ocorrido, há que se buscar a identificação do tipo de incidente, além de identificar os meios utilizados para o ataque, ou ainda se possível, identificar o ente atacante. É pertinente que se tenha os registros de eventos ocorridos diariamente e, manter-se esses registros em local seguro e disponibilizar sobre estes uma posterior análise que comprove a fonte da vulnerabilidade, objetivando prover uma mudança sistemática com a finalidade de sanar as vulnerabilidades e livrar-se do alcance de novas ameaças. No atual cenário das redes de computadores, há de se que fundir as funções de gestão de riscos e gestão de segurança no ambiente corporativo, para que se possa gerar registros de eventos que sejam suficientes para a apuração forense, pois de outra forma esses eventos não estarão disponíveis para uma análise efetiva.

2. Registro de Eventos de Sistema (Logs)

Na pesquisa de (TSUNODA; KEENI, 2014) define-se os registros de eventos de sistema, com sendo as mensagens de logs as quais são geradas por sistemas operacionais, por aplicativos e por equipamentos de hardware e, nestas mensagens estão contidas informações importantes sobre a saúde e o funcionamento de um sistema, estas mensagens também são de grande importância para o gerenciamento da segurança, para a auditoria de equipamentos e sistemas e, para a análise forense em uma rede local (intranet). Assim, um sistema de registro de eventos que gera, encaminha, coleta e armazena as mensagens de logs, deve ser monitorado e gerenciado como todos os outros componentes da infraestrutura de Tecnologia da Informação e Comunicação (TIC) de uma organização, para garantir que este sistema esteja funcionando normalmente, ou seja, garantir que os logs estejam sendo coletados e arquivados conforme as premissas da segurança da informação.

E na definição dada por (DU; LI, 2016), o registro de eventos, em ambiente computacional, é a documentação produzida de forma automática ou iniciada a partir de um sistema ou host, com data e hora de eventos relevantes para um sistema em particular. E, ainda, na mesma pesquisa afirma-se que os registros de eventos de sistema têm sido frequentemente utilizados como um recurso valioso com vistas a melhorar a saúde e a estabilidade de um sistema computacional – software ou hardware. Um procedimento típico para a análise dos logs de um sistema é primeiro analisar os arquivos de logs desestruturados e, em seguida, aplicar a análise de dados nos dados estruturados resultantes. No contexto atual das redes de computadores, todos os equipamentos de hardware, os aplicativos e os sistemas de software produzem arquivos de log e, tratá-los é uma exigência para o entendimento das ocorrências que os geraram.

3. A Computação Forense e os Arquivos de Logs

Na análise do trabalho de (HERRERÍAS; GÓMEZ, 2007) destaca-se que o papel exercido pela computação forense é a procura de evidências para remontar as ações que levaram um sistema computacional do seu estado tido como normal até o cometimento da ação delituosa. Destacando que a principal fonte de dados para uma investigação forense é a informação fornecida pelos arquivos de logs. Os arquivos de logs são gerados pelos aplicativos para manter um registro das ações ocorridas no sistema. No entanto, a enorme quantidade de eventos registrados complica a investigação forense.

3. Ferramentas de Análise de Logs

A abordagem de visualização para a análise de logs, é discutida por (STEARLEY, 2004), afirmando que esta é uma abordagem popular para análise de logs e, que embora a apresentação de visualização de logs em gráficos bidimensionais ou tridimensionais sejam representações muito interessantes de dados de logs, nenhuma métrica de similaridade ou tipo de apresentação é amplamente aceita como uma resposta efetiva ao problema de análise de logs.

O estudo dos eventos registrados em arquivos de logs de sistema com o objetivo de se caracterizar o comportamento de um sistema e de usuário, conforme o abordado na pesquisa de (LIM; SINGH; YAJNIK, 2008), tem sido um foco de diversas pesquisas, como exemplo os logs de navegação Web onde contém padrões de pesquisa dos usuários e o comportamento da navegação, sendo que estes registros foram estudados para melhorar o uso de sites web e, também, para fornecer de forma direcionada aos usuários publicidade de produtos que tenham relação com suas pesquisas e comportamentos. Os registros do protocolo Syslog, logs de transações e registros de erros também foram matéria de mineração de dados, com o fim de detectar falhas ou comportamento anômalo em sistemas computacionais. E, outra técnica de mineração é a visualização do registro de eventos, que se tornou uma área fértil para a pesquisa de mineração de dados, onde se emprega a técnica de visualização abstrata do arquivo de logs, como ferramenta para determinar o estado de um sistema.

No trabalho de pesquisa de (MYERS; GRIMAILA; MILLS, 2011), defende-se que o procedimento de análise de dados em arquivos de registo de eventos apresenta benefícios ao processo de gerenciamento de eventos segurança e aos recursos computacionais das organizações. Enfatiza a extrema utilidade da aplicação da análise de logs e a possibilidade de detecção de eventos de segurança a partir dos dados de arquivos de logs. E, o foco da pesquisa está nos benefícios proporcionados pela abordagem da ferramentas de correlação de eventos de segurança (SIEM), dando a essa abordagem – correlação de eventos de segurança – um posicionamento de ser subconjunto da atividade de análise de logs, ressaltando também que a análise de logs de forma distribuída, que é descentralizando os logs principais em estações coletoras distribuídas, possibilita a análise de um conjunto menor de eventos por estação coletora.

Outra pesquisa acerca do gerenciamento e correlação de eventos de segurança (SIEM) é conduzia por (CHENG; et al., 2013), onde a abordagem é direcionada para a aplicação do algoritmo de análise de agrupamento k-means8, objetivando estabelecer uma análise de segurança de alto desempenho e para enfrentar o desafio de normalizar, centralizar e correlacionar a análise de informações de eventos em tempo real, com o objetivo de facilitar a identificação de estado de execução atual no ambiente de destino e, nesta pesquisa é proposto um modelo de plataforma para o gerenciamento de informações de segurança e eventos (SIEM), afirmando-se tratar de uma plataforma de próxima geração..

4. O Modelo Proposto para a Análise Forense dos Eventos de Segurança

O objetivo geral do modelo proposto é auxiliar o analista forense no processo de busca de evidências me uma investigação e, a análise de logs é uma das tarefas nas quais a análise forense se baseia para delinear as ocorrências que tenham sido coletadas e registradas nos arquivos de logs do sistema operacional Microsoft Windows. O objetivo específico deste trabalho é realizar a análise de logs de eventos com o propósito de se identificar os eventos relevantes para os procedimentos de auditoria em ocorrências conexas às contas de usuários, tanto em uma estrutura de domínio, quanto em estações stand-alone.

Os logs de eventos representam os meios para manter registro de todas as ações executadas em nosso sistema. A análise forense de arquivos de logs baseia-se em coletar informações para responder a perguntas relacionadas a um ataque ou quebra de segurança, como quando, o que, quem, onde e por quê. As informações registradas em arquivos de logs variam de acordo com a aplicação utilizada, por exemplo, um aplicativo de segurança como um firewall grava informações relativas a conexões com a Internet, endereços IP, números de porta, tempo de conexão, enquanto um sistema operacional grava informações relativas a usuários, permissões e suas atividades. A técnica adotada neste trabalho é criar sintaxes SQL (Structured Query Language) para a aplicação de parsers (modelos de analisadores) sobre os arquivos .evtx (XML Event Viewer) gerados pelo gerador de eventos dos sistemas operacionais Windows. E, sendo as sintaxes validadas na análise dos eventos, ao final, gerar scripts no formato .PS1 para a execução no ambiente PowerShell, compatíveis com todas as versões dos sistemas operacionais Windows que disponham deste ambiente de linha de comando.

Para a tomada de decisão de quais eventos serão apresentados como modelo específico neste trabalho, foi consultada a recomendação da (MICROSOFT, 2018) de quais eventos devam ser monitorados no serviço de autenticação (Active Directory), para se garantir o não comprometimento deste serviço. E, também, se consultou outras recomendações para o processo de análise forense dos registros de eventos em ambiente Windows (MICROSOFT, 2018).

Então, dentro do universo de tipos de eventos, definiu-se por analisar 03 (três) identificadores relacionados aos Eventos de Segurança, os quais ocorrem em qualquer ambiente do serviço de Active Directory, que servirão de modelo para a análise e auditoria neste trabalho e, estes eventos escolhidos são de grande interesse nas atividades de análise forense, os eventos estão elencados na Tabela 01.

Tabela 01: Eventos em análise forense nos registros dos Logs de Segurança

Fonte: Eventos de Segurança (MICROSOFT, 2018)

Para a construção das querys SQL, há a necessidade de se conhecer a estrutura dos campos de um arquivo de logs de eventos nos sistemas Windows e em seu formato original de arquivo de eventos, formato EVTX, essa estrutura de campos é apresentada na Tabela 02.

Tabela 02: Estrutura de arquivo de log de eventos nos sistemas Windows (EVTX)

Fonte: Adaptado de (MICROSOFT, 2018)

A análise do arquivo de logs com a ferramenta Microsoft Log Parser 2.2, no ambiente de linha de comando (Command Line Interface), utiliza expressões de consulta SQL (Structured Query Language – Linguagem de Consulta Estruturada) e, para se extrair informações do arquivo de logs necessita-se lançar mão de sintaxes específicas, incluindo além da informação do arquivo de logs, com seu caminho completo, dados específicos dos campos de consulta e tipos de dados que quer extrair e, um exemplo de sintaxe SQL dentro do ambiente CLI da ferramenta Microsoft Log Parser 2.2 é apresentado na Figura 01.

Figura 01: Consulta SQL ao arquivo de logs, na ferramenta de linha de comandos

Fonte: Cenário real para o Artigo – próprio autor

A ferramenta Log Parser 2.2 que é um analisador de logs, apresentando-se como uma ferramenta poderosa e versátil que fornece acesso de consulta universal a dados baseados em texto, como arquivos de log, arquivos XML e arquivos CSV, bem como fontes de dados importantes no sistema operacional Windows, como o Registro de Eventos, as chaves de Registro, o sistema de arquivos e a estrutura de diretório do Active Directory (MICROSOFT, 2018).

A outra ferramenta em comparação nesta pesquisa é a Microsoft Log Parser Studio 2.0 e, as características fortes desta ferramenta são: seu ambiente gráfico (Graphical User Interface), apresentando recursos de interação com diversos formatos de arquivos de dados, além da funcionalidade de se exportar as consultas desenvolvidas em consultas SQL, para o formato dos scripts .PS1 (PowerShell). Esta ferramenta apresenta a aba Library, onde estão contidas algumas querys SQL prontas para algumas ações relativas às consultas de arquivos de registros, como os provenientes de sistemas MS-Exchange; MS-ActiveSync; MS-Internet Information Service, dentre outras fontes de dados e, é importante registrar que na biblioteca disponibilizada pela ferramenta LPS 2.0, não há disponíveis querys prontas para os eventos propostos e em análise nesta pesquisa, vide Figura 02.

Figura 02: Tela inicial da ferramenta Microsoft Log Parser Studio 2.0

Fonte: Cenário real para o Artigo – próprio autor

Na janela de criação de querys personalizadas a ferramenta LPS 2.0 apresenta duas seções a parte de cima da janela apresentará os resultados consultados, enquanto a parte de baixo é utilizada para se escrever as consultas em linguagem SQL, com o detalhe que a ferramenta exige a especificação do formato do arquivo que está sob análise e a indicação do caminho e nome do arquivo que será alvo das consultas, como o mostrado na Figura 03.

Figura 03: Seção de montagem das querys no Log Parse Studio 2.0

Fonte: Cenário real para o Artigo – próprio autor

Na apresentação da ferramenta Log Parser Studio 2.0, no sítio da Microsoft esta ferramenta é apresentada como sendo criada para atender à lacuna da sua ferramenta anterior – Log Parser 2.2, oferecendo interface gráfica, o que permite aos usuários da ferramenta uma forma mais rápida e eficiente de se obter dados sem “peripécias”, a partir do uso de scripts de consulta (MICROSOFT, 2018).

Essas duas ferramentas que estão em comparação de funcionalidades, separam-se pela forma do ambiente da análise, uma usa o ambiente de linha de comando (CLI) e, a outra utiliza ambiente gráfico (GUI) e, justamente pelo fato da ferramenta Log Parser Studio 2.0, possuir a função de conversão das sintaxes SQL para o formato de scripts PowerShell, foi a ferramenta escolhida para a construção das consultas SQL e para a produção do ferramental de análise forense baseada em scripts no formato PS1.

Para o processamento das consultas (querys) às informações do arquivo de registros de eventos, o volume de dados capturados foi exportado para arquivo off-line, o que facilita o processamento da ferramenta analisadora de logs, pelo fato de não trabalhar com arquivo em produção. E, embora os sistemas Windows disponibilizem nativamente uma ferramenta de visualização de eventos, os dados constantes nos registros de eventos têm enorme riqueza de informações, as quais não são de fácil leitura ao se utilizar somente a ferramenta Visualizador de Eventos do Windows e, se torna uma tarefa não tão clara e, às vezes inexiste consultas próprias ou personalizáveis para se encontrar informações específicas dentro do arquivo que se está analisando e, por isso é altamente recomendável recorrer às ferramentas analisadoras de logs, algumas são de uso e de código livres e outras de códigos proprietários.

O método proposto nesta pesquisa centra-se em oferecer ao Analista Forense um ferramental de interação com os arquivos de registro de eventos do sistema operacional Windows e, em particular o cenário de testes desta pesquisa foi executado sobre o arquivo de registro de Eventos de Segurança (security.evtx) de um sistema Windows Server 2012 que exerce o papel de servidor de autenticação (AD) e, o método proposto para a análise e auditoria dos registros coletados, visa a identificação de eventos relativos ao Serviço de Autenticação (Active Directory). A sequência de ações do método está descrita na Figura 04.

Figura 04: Modelo proposto para a análise forense dos registros de eventos

Fonte: Cenário real para o Artigo – próprio autor

Neste modelo proposto, os eventos que se determinou para a análise forense, os quais estão explicitados na Tabela 01, serão, primeiramente, testados via sintaxe SQL utilizando a ferramenta LPS 2.0, onde se pode depurar a construção das querys SQL e, analisar se os resultados são os esperados, registre-se que se está utilizando um arquivo stand-alone, uma réplica do arquivo original security.evtx. Então, ocorrendo o sucesso na construção da sintaxe SQL, utiliza-se o recurso da própria ferramenta LPS, para se exportar as querys construídas para o formato de scripts .PS1 (PowerShell) e, com estes scripts resultantes consolida-se no ferramental que o Administrador de Rede poderá utilizar em suas atividades diárias, como um recurso de análise e auditoria dos registros de eventos que, aqui especificamente são os Eventos de Segurança. Ressaltando-se que as análises propostas na Tabela 01 não existem, nativamente, dentro de nenhum Sistema Operacional Microsoft Windows (MICROSOFT, 2018).

5. Ambiente de testes

No ambiente específico desta pesquisa estão sendo analisados os logs dos Eventos de Segurança, os quais nativamente estão armazenados no caminho: %SystemRoot%\System32\Winevt\Logs\, que é o arquivo em produção antes de ocorrer o arquivamento de logs, com base no tamanho de arquivos definido para que ocorra o rotacionamento. E o conjunto de registro dos Eventos de Segurança estarão divididos em vários arquivos, nos tamanhos previamente definidos para o rotacionamento, que neste caso específico foi de 150 Megabytes e, o arquivo de logs dos eventos de segurança, ora analisado é mostrado na Figura 05.

Figura 05: Arquivo do registro dos eventos de segurança a ser analisado

Fonte: Cenário real para o Artigo – próprio autor

5.1 Aplicando a técnica adotada para a análise forense de logs

Utilizando o arquivo offline do registro de logs, como mostrado na Figura 05 e, com o uso das ferramentas Microsoft Log Parser 2.2[1] em ambiente de linha de comandos e a ferramenta Microsoft Log Parser Studio 2.0 (LPS)[2], em ambiente gráfico, insere-se as querys SQL, específicas para a extração das informações do arquivo de Eventos de Segurança, detalhando que os eventos que estão em análise nessa pesquisa são os elencados na Tabela 01. Ambas as ferramentas se propõem a funcionar como uma ferramenta de suporte ao Analista Forense com o fim de realizar consultas aos arquivos de registros. Na comparação dos resultados fornecidos pelas ferramentas Log Parser 2.2 e Log Parser Studio 2.0, adotou-se a ferramenta LPS 2.0 pois esta ferramenta apresenta recursos e facilidades em relação à ferramenta LP 2.2, pois a ferramenta de linha de comandos não permite a construção de scripts .PS1, que são scripts multiplataforma para ambientes Windows, uma vez que a ferramenta Log Parser 2.2 somente possui o recurso de digitação das sintaxes em linha de comando.

As possibilidades de consultas utilizando a ferramenta LP 2.2, não estão limitadas aos tipos e qualidade dos relatórios gerados no ambiente de linha de comandos, pois é capaz de gerar, também, a saída em formato .CSV, mas sim estão limitadas aos recursos disponíveis para a exportação das Querys SQL, para os formatos que permitam a interação com outros ambientes Microsoft Windows, a exemplo dos scripts .PS1, que não necessitam da instalação de ferramentas adicionais.

A técnica adotada para a realização de análise forense nos logs de eventos, foi a utilização da ferramenta analisador de logs, Microsoft Log Parser Studio 2.0 que têm como vantagem, além da interface gráfica, a funcionalidade de exportar as Querys SQL para o formato de scripts .PS1, o que permite utilizar os scripts resultantes em qualquer outro ambiente Microsoft Windows, pelo fato de que o ambiente PowerShell, ser componente básico nos sistemas Microsoft Windows e, como enorme diferencial destaca-se que a ferramenta LPS 2.0 possuí o recurso de uma biblioteca de querys pré-configuradas para consultas específicas, em especial consultas para os sistemas MS-Exchange e MS-Internet Information Service, outra característica marcante da ferramenta LPS 2.0 é a possibilidade de efetuar a análise forense, utilizando-se da mesma query sobre um lote de arquivos em uma só execução, bastando indicar o diretório (botão Add Folder) onde os arquivos se encontram e, na sintaxe da query indicar que a pesquisa é em lote, utilizando o indicador de local da pesquisa: ‘[LOGFILEPATH]’. E a abordagem de análise aqui proposta é obter as informações do montante, em lote, de arquivos coletados do servidor de origem. E a configuração para usar os arquivos em lotes é mostrada na Figura 06.

Figura 06: Ferramenta Log Parser Studio 2.0 – análise em lotes de arquivos de eventos

Fonte: Cenário real para o Artigo – próprio autor

E definidos, a ferramenta para a análise de logs e a forma de abordagem dos arquivos de dados que contém os registros coletados, inicia-se a construção das Querys SQL voltadas a extrair as informações pertinentes ao gerenciamento de segurança no Serviço de Autenticação Active Directory (AD), de acordo com os eventos elencados na Tabela 01. E, antes de iniciar a construção das querys e dos scripts de interesse, se pesquisou todos os tipos de eventos ocorridos no arquivo gerado pela coleta de eventos, conforme a consulta .SQL mostrada na Figura 07.

Figura 07: Query – listar todos os eventos ocorridos nos registros coletados

Fonte: Cenário real para o Artigo – próprio autor

O tempo de processamento da consulta SQL e a exportação do resultado para arquivo no formato .CSV, de todos os eventos coletados no arquivo security.evtx, com tamanho de 133 Megabytes, durou 04 (quatro) segundos. E o resultado da consulta é mostrado na Figura 08.

Figura 08: Relação de todos os eventos ocorridos nos registros coletados

Fonte: Cenário real para o Artigo – próprio autor

Os eventos propostos para a análise nesta pesquisa foram definidos conforme a Tabela 01 e por considerações de privacidade serão omitidos, nas figuras seguintes, os dados de contas de usuários e nome do domínio do arquivo em análise. A construção das querys SQL e dos scripts .PS1, é a seguinte:

Listar os eventos de ID 4624 , com o objetivo de localizar e identificar as contas de usuários que efetuaram acesso remoto (RDP – Remote Desktop Connection), a query SQL está construída na Figura 09;

Figura 09: Query 01 – encontrar os eventos 4624 – logons via RDP

Fonte: Cenário real para o Artigo – próprio autor

O tempo desprendido no processamento desta consulta e geração da saída em formato .CSV, considerando que o volume dos arquivos pesquisados é de 133 Megabytes, foi exatamente de 06 (seis) segundos e, o resultado do arquivo .CSV de saída desta consulta é mostrado na Figura 10.

Figura 10: Arquivo de saída do resultado da consulta aos eventos de ID 4624

Fonte: Cenário real para o Artigo – próprio autor

            Listar os eventos de ID 4625, no servidor de autenticação, com o fim de localizar e identificar usuários com dificuldades de autenticar-se, ou ainda, uma possível tentativa de uso de credenciais alheias, a query SQL está construída na Figura 11;

Figura 11: Query 02 – encontrar os eventos 4625 – erros nas tentativas de logon

Fonte: Cenário real para o Artigo – próprio autor

O tempo desprendido no processamento desta consulta e geração da saída em formato CSV, considerando que o volume dos arquivos pesquisados é de 133 Megabytes, foi exatamente de 04 (quatro) segundos e, o resultado desta consulta é mostrada na Figura 12.

Figura 12: Arquivo de saída do resultado da consulta aos eventos de ID 4625

Fonte: Cenário real para o Artigo – próprio autor

            Listar os eventos de ID 4648, com o objetivo de localizar e identificar quais usuários ou serviços estão acessando serviços e recursos utilizando credenciais explícitas. Que é quando o usuário se conecta a um host na rede ou executa um programa localmente usando credenciais alternativas, a query SQL está construída na Figura 13;

Figura 13: Query 03 – encontrar os eventos 4648 – logon com credenciais explícitas

Fonte: Cenário real para o Artigo – próprio autor

O tempo desprendido no processamento desta consulta e geração da saída em formato CSV, considerando que o volume dos arquivos pesquisados é de 133 Megabytes, foi exatamente de 04 (quatro) segundos e, o resultado desta consulta é mostrada na Figura 14.

Figura 14: Arquivo de saída do resultado da consulta aos eventos de ID 4648

Fonte: Cenário real para o Artigo – próprio autor

5.2 Resultados alcançados

As atividades diárias do Perito Forense Computacional no que se refere à análise dos registros de eventos, com o foco de se identificar as ações praticadas por usuários em uma rede, torna-se mais fácil e transparente para o processo de identificar a linha de atuação de um atacante ou de um usuário interno mal intencionado, quando se utiliza uma ferramenta de manuseio intuitivo e, na utilização de scripts direcionados para a identificação de registro de eventos específicos gera-se relatórios claros e diretos sobre a informação buscada, reforçando-se que esses relatórios aqui apresentados não estão disponíveis nativamente na plataforma dos sistemas Microsoft Windows.

Há uma gama de informações úteis extraídas dos registros de eventos trabalhados nesta pesquisa e, em alinhamento com os modelos de análise forense aplicados com a ferramenta analisador de logs, se conseguiu relatórios contendo informações importantes para a delineação de comportamento de usuários, como datas e horários, contas de usuários ou serviços, endereços IP, recursos acessados, detalhamento do evento principal pesquisado. Então esta pesquisa alcançou os seus objetivos propostos, pois conseguiu-se traçar um modelo para o uso de uma ferramenta (LPS 2.0) na construção de outros recursos ferramentais (scripts .PS1), com o fim de complementar os procedimentos de um ferramental de Análise Forense. Observando-se que para a execução destes mesmos scripts, em ambiente de produção, é necessário apenas modificar o caminho dos arquivos de pesquisa, pelo nome do instrumento do sistema que gerencia o registro de Eventos de Segurança, alterando-se o script .PS1 gerado com as informações do ambiente de testes, onde a cláusula FROM ‘D:\IPOG-Artigo\*.evtx’, utilizada nos arquivos de scripts .PS1, apresentados na seção de Apêndice deste Artigo, cláusula a qual deve ser alterada no ambiente de produção, para a cláusula FROM Securiry. Registre-se que ao realizar essa alteração no script .PS1, a busca efetivada pelo evento só ocorrerá no arquivo online que está aberto pelo Servidor de origem e não nos arquivos já rotacionados, pois para tanto basta especificar o caminho de busca dos arquivos que foram fechados e estão no caminho dos logs: %SystemRoot%\System32\Winevt\Logs\*.evtx.

6. Conclusão

Comprova-se por esta pesquisa que, o uso de ferramental analisadores de logs baseados em ambiente gráfico (GUI), possibilitou o ganho de tempo e de melhores respostas, possibilitando inclusive a geração de estatísticas e gráficos do universo de eventos coletados. Permitindo-se a inferência de correlação de eventos de segurança ao ofertar ao Analista Forense o uso de scripts .PS1 para a localização e identificação de Eventos de interesse e, ainda, gerar relatórios para as consultas efetuadas. O ferramental entregue por esta pesquisa, possibilita a interação online com os dados dos Eventos de Segurança, os quais estejam ocorrendo no Serviço Eventos de Segurança – Security e, também possibilita a interação com os arquivos de logs já armazenados. Conclui-se nesta pesquisa que as configurações de consultas aos arquivos de eventos nos sistemas Microsoft Windows, utilizando scripts .PS1, são escaláveis na medida em que os scripts gerados podem ser aplicados em ambientes de pequeno e médio porte e, até mesmo em ambientes de grande porte, pois as características e variáveis que mudam entre esses ambientes é o volume de arquivos a serem tratados e, também aplica-se às versões mais antigas dos sistemas Microsoft Windows, mudando-se os caminhos de armazenamento dos arquivos de eventos a serem tratados.

E, confrontando-se a funcionalidade de utilizar-se os modelos de sintaxes SQL, aqui apresentados na seção de Apêndice, para a construção de parsers na consulta de registros de eventos (logs) no formato .EVTX, abre-se a possibilidade de incremento das ferramentas forenses que realizam as funções de indexador e processador de evidências digitais, ferramentas essas que carecem – em nossa análise – da funcionalidade de análise forense dos registros de eventos (logs) dos sistemas operacionais Microsoft Windows.

7. Referências

GIL, Antonio Carlos. Como Elaborar Projetos de Pesquisa. 4th.ed., Atlas, São Paulo, 2002.

CHENG, Feng., et al. Security Event Correlation supported by Multi-Core Architecture, 3rd International Conference on IT Convergence and Security (ICITCS 2013), Macao, China, 2013.

DU, Min.; LI, Feifei. Spell: Streaming Parsing of System Event Logs, IEEE 16th International Conference on Data Mining (ICDM 2016), Barcelona, Spain, 2016.

HERRERÍAS, Jorge; GÓMEZ, Roberto. A Log Correlation Model to Support the Evidence Search Process in a Forensic Investigation, Proceedings of the Second International Workshop on Systematic Approaches to Digital Forensic Engineering (SADFE’07), Bell Harbor, WA, USA, 2007.

HERRERÍAS, Jorge; GÓMEZ, Roberto. Log Analysis towards an Automated Forensic Diagnosis System, The Fifth International Conference on Availability, Reliability and Security (ARES 2010), Krakow, Poland, 2010.

LIM, Chinghway.; SINGH, Navjot.; YAJNIK, Shalini. A Log Mining Approach to Failure Analysis of Enterprise Telephony Systems, IEEE International Conference on Dependable Systems and Networks (DSN 2008), Anchorage, Alaska, 2008.

MICROSOFT, TechNet Library. Apêndice l: Eventos a serem monitorados, [Online; accessed 10-December -2018], https://technet.microsoft.com/pt-br/library/dn535498(v=ws.11).aspx.

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MICROSOFT, TechNet Learn. Script Center, [Online; accessed 13-December-2018], https://technet.microsoft.com/en-us/scriptcenter/dd919274.aspx

MYERS, Justin; GRIMAILA, Michael R.; MILLS, Robert F. Log-Based Distributed Security Event Detection Using Simple Event Correlator, 44th Hawaii International Conference on System Sciences (HICSS 2011), Kauai, HI, USA, 2011.

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STEARLEY, Jon. Towards Informatic Analysis of Syslogs, IEEE International Conference on Cluster Computing (Cluster 2004), San Diego, CA, USA, 2004.

TSUNODA, Hiroshi.; KEENI, Glenn M. Managing syslog, IEEE 16th Asia-Pacific Network Operations and Management Symposium (APNOMS 2014), Hsinchu, Taiwan, 2014.

8. Apêndices

[1] Download em 30/12/2018: https://www.microsoft.com/en-us/download/details.aspx?id=24659

[2] Download em 30/12/2018: https://gallery.technet.microsoft.com/Log-Parser-Studio-cd458765

1 – luizhamilton.lhr@gmail.com
Computação Forense e Perícia Digital
Macapá/AP, 02 de abril de 2019

Wherbert Gonçalves da Silva¹
Vigner Vieira dos Santos²
Daniel da Conceição Pinheiro³

Abstract. This article refers to the elaboration of a literature review on techniques for detecting fatigue in drivers, with an emphasis on the gaps found in recent studies. The goal is to examine video, physiological signal analysis, and other monitoring systems, among other methods, to find areas and limitations for future investigation. Lack of generalization to real driving conditions, challenges related to individual variability, and needs to optimize algorithms for computational efficiency are the main gaps observed.

Resumo. Este artigo é referente a elaboração de uma revisão da literatura sobre técnicas de detecção de fadiga em motoristas, com ênfase nas lacunas encontrados em estudos recentes. O objetivo consiste em examinar o vídeo, análise de sinais fisiológicos e outros sistemas de monitoramento, entre outros métodos, para encontrar áreas e limitações para investigações futuras. A falta de generalização para condições de condução reais, desafios relacionados à variabilidade individual e necessidades de otimização de algoritmos para eficiência computacional são as principais lacunas observadas.

Palavras–chaves – Fadiga do Motorista, Detecção de Fadiga, Biomarcadores de Fadiga, Sistemas de Monitoramento de Condutores.

1.       Introdução

A segurança viária é uma preocupação global de extrema importância, e a fadiga do motorista emerge como um dos principais desafios nesse contexto. A sonolência ao volante representa uma ameaça, que contribui para o número de acidentes rodoviários em todo o mundo. Segundo a Associação Brasileira de Medicina de Tráfego (ABRAMET) no Brasil, cerca de 40% dos acidentes nas rodovias federais estão relacionados à sonolência. Essa é 3ª maior causa de acidentes de trânsito no país, ficando atrás apenas do uso de álcool e drogas ao volante e excesso de velocidade. Conduzir sob o efeito da fadiga não apenas coloca em risco a vida do próprio motorista, mas também a de passageiros e outros usuários das vias.

Avanços tecnológicos recentes têm impulsionado o desenvolvimento de sistemas e métodos para identificar sinais de sonolência durante a condução, esses avanços variam desde o uso de dispositivos biométricos até técnicas de inteligência artificial e aprendizado de máquina.

Diante desse contexto, esse artigo de revisão de literatura se torna essencial para mapear os conhecimentos existentes, identificar lacunas de pesquisa e destacar os progressos alcançados na área da detecção de fadiga de motoristas. Por meio dessa revisão, pretendo fornecer uma análise crítica dos avanços tecnológicos, discutir as limitações dos estudos existentes e identificar áreas para futuras pesquisas.

2.       Definição do Tópico

A detecção de fadiga de motoristas é um campo de estudo que se concentra em identificar e prevenir a sonolência dos condutores durante a condução. Atualmente, para que haja um reconhecimento de condutor em estado de fadiga, se faz necessário usar gatilhos (como por exemplo: fechamento dos olhos e abertura da boca), esses sinais precoces de fadiga e sonolência em motoristas, dão início a base de estudo para identificação precoce da fadiga.

O interesse pela detecção de fadiga de motoristas remonta ao século XX, com os primeiros estudos concentrados na compreensão dos efeitos da privação do sono e da monotonia na habilidade de dirigir. Ao longo das décadas, o avanço da tecnologia tem permitido o desenvolvimento de métodos mais avançados de detecção, incluindo o uso de sensores biométricos, análise de padrões faciais, processamento de sinais e inteligência artificial.

Atualmente, a relevância desse tema é crescente devido ao aumento do número de acidentes de trânsito causados por motoristas sonolentos em todo o mundo. A Organização Mundial da Saúde (OMS) estima que a fadiga do motorista contribui para uma parcela significativa dos acidentes rodoviários, tornando a detecção precoce e a prevenção da sonolência uma prioridade em termos de segurança viária.

3.       Desenvolvimento Histórico

A detecção de fadiga de motoristas evoluiu ao longo do tempo, impulsionada por avanços tecnológicos e científicos. O entendimento sobre os efeitos da sonolência no desempenho do motorista começou a ser explorado no século XX, com o surgimento de estudos pioneiros sobre privação do sono e fatores que afetam a vigília durante a condução.

Conforme levantamento histórico realizada pela Clínica de Distúrbios do Sono, disponível em sua página web, nas décadas de 1950 e 1960, pesquisas começaram a investigar os efeitos da privação do sono e da monotonia na capacidade de dirigir com segurança. Estudos como os de William Dement e Nathaniel Kleitman ajudaram a lançar as bases para a compreensão dos impactos da fadiga do motorista. Ao longo das décadas de 1970 e 1980, surgiram os primeiros métodos de detecção de fadiga, incluindo técnicas baseadas em dados fisiológicos, como eletroencefalografia (EEG) e

eletrooculografia (EOG), que permitiam monitorar a atividade cerebral e os movimentos oculares dos condutores. Nas últimas décadas, os avanços tecnológicos revolucionaram a detecção de fadiga de motoristas. Sensores biométricos, como EEG e frequência cardíaca, foram integrados a sistemas de monitoramento veicular, permitindo uma detecção mais precisa e em tempo real dos sinais de sonolência.

Os avanços recentes incluem a integração de tecnologias emergentes, como Internet das Coisas (IoT) e computação em nuvem, para melhorar a capacidade de processamento e lidar com desafios emergentes na detecção de fadiga do motorista. O uso de algoritmos de inteligência artificial, como redes neurais convolucionais (CNNs) e aprendizado de máquina, tem se mostrado promissor na detecção de fadiga, permitindo uma análise mais sofisticada de dados biométricos e comportamentais obtidos em câmeras de monitoramento que podem ser instaladas em veículos. Tendências atuais incluem o desenvolvimento de sistemas de assistência ao motorista integrados, que combinam a detecção de fadiga com outras funcionalidades, como detecção de colisões e assistência à direção, visando uma abordagem holística para a segurança veicular.

4.       Metodologia de Revisão

Para essa revisão foi utilizado os critérios de revisão descritos na tabela abaixo.

Levando em consideração a seleção desses critérios, foi pesquisados nas fontes de periódicos, Portal CAPES, Academic Google e IEEE Explorer.

Foram utilizadas as seguintes strings:

String 01: (“drowsiness” OR “fatigue”) AND (“fatigue detection” OR “detection of fatigue or drowsiness”) AND (“Fatigue Level”) AND (“driver fatigue detection” OR “Fatigue Detection System in Vehicles”) AND (“PERCLOS” OR “Proportion of the eyes closed”) AND (“driver assistance”).

String 02: (“drowsiness” OR “fatigue”) AND (“Fatigue Level”) AND (“PERCLOS” OR “Proportion of the eyes closed”) AND (“driver assistance”) AND (“driver fatigue detection”).

String 03: (“drowsiness” OR “fatigue”) AND (“Fatigue Level”) AND (“driver assistance”) AND (“driver fatigue detection”).

String 04: (“drowsiness” OR “fatigue”) AND (“Fatigue Level”) AND (“driver fatigue detection”).

String 05: (“drowsiness” OR “fatigue”) AND (“Fatigue Level”) AND (“driver assistance”) AND (“driver fatigue detection” OR “Fatigue Detection System in Vehicles”).

Através das pesquisas nas fontes de buscas, utilizando os critérios de inclusão e exclusão com os resultados retornados pelas strings mencionadas acima, tivemos a relação dos artigos incluídos, estes estão mencionados na tabela 2, juntamente com as informações de autores, data de publicação e qual o veículo de publicação.

Tabela 2 – Artigos incluídos na revisão de literatura.

5.       Perspectivas Teóricas

Nos estudos recentes sobre detecção de fadiga em condutores de veículos, tem se levantado diversas teorias para detecção, usando modelos fundamentados em técnicas de visão computacional quanto a leitura e interpretação de sinais biomédicos de ondas cerebrais, pressão sanguínea etc.

Um estudo que se destacou na revisão de literatura foi o “LIGHTWEIGHT DRIVER MONITORING SYSTEM BASED ON MULTI-TASK MOBILENETS” faz

uso de processamento de imagens e aprendizado de máquina, onde o reconhecimento de comportamentos faciais e análise de dados relacionados à fadiga desempenham o papel central. O que chama a atenção nesse estudo, é a forma em que o autor traduziu o conceito de fadiga e distração do motorista, mapeando o ângulo de visão e PERCULO (Percentual de fechamento de olhos), vide figura 1.

Figura 1 – Procedimento de aquisição dos dados da série temporal.
Fonte: Artigo “Lightweight Driver Monitoring System Based on Multi-Task Mobilenets”

Teorias fundamentadas nesses campos têm sido amplamente aplicadas, com foco na utilização de redes neurais convolucionais (CNNs) para desenvolver sistemas de reconhecimento do estado do motorista. Esses modelos identificam padrões específicos de comportamento facial, permitindo uma detecção precoce de sinais de fadiga durante a condução.

Teorias baseadas em estado fisiológico e em princípios de neurociência e engenharia de sistemas, empregando técnicas como eletroencefalograma (EEG) e variabilidade da frequência cardíaca (HRV) para capturar atividades cerebrais e cardíacas relacionadas à fadiga e sonolência também ganham destaque nessa pesquisa. Modelos utilizando sinais biométricos para identificar mudanças no estado físico e comportamental do motorista, como mostrado no artigo “DRIVER’S HAND-FOOT COORDINATION   AND   GLOBAL-REGIONAL   BRAIN   FUNCTIONAL CONNECTIVITY  UNDER   FATIGUE:   VIA  GRAPH   THEORY  AND EXPLAINABLE ARTIFICIAL INTELLIGENCE”. Que utilizou de técnicas voltadas a captação de ondas de EEG, também ganham destaque, pela forma de analises mais complexas e expressando conhecimento que vão além do que são adquiridos estudando computação aplicada. Imagem 2.

Figura 2 – Ambiente experimental e subdivisão regional dos canais EEG
Fonte: Artigo “Driver’s Hand-Foot Coordination and Global-Regional Brain Functional Connectivity under Fatigue: Via Graph Theory and Explainable Artificial Intelligence”

A integração de teorias e modelos provenientes de diversas disciplinas, incluindo psicologia, fisiologia, engenharia e segurança rodoviária, é fundamental nos estudos sobre detecção de fadiga para motoristas. Essa abordagem multidisciplinar possibilita uma compreensão dos fatores que contribuem para a fadiga ao volante, facilitando o desenvolvimento de sistemas eficazes de detecção e prevenção.

6.       Estudos Empíricos

Com a extração dos 15 artigos, realizei uma análise crítica para buscar informações necessárias para identificação de lacunas, ganhos e perspectiva de estudos futuros.

Lightweight Driver Monitoring System Based on Multi-Task Mobilenets – As técnicas utilizadas neste estudo mostram que MT-Mobilenets são capazes de reconhecer expressões faciais e racionalização facial que são relevantes para o estado do motorista, como direção do rosto, fechamento dos olhos e abertura da boca, sem depender da detecção e racionalização facial convencional. A ideia de combinar um dispositivo de compartilhamento de recursos, como o celular do motorista, para processar imagens adicionalmente, é uma prática proposta para aumentar a precisão do sistema e uma solução para expandir a proposta de deteção de fadiga e sonolência em veículos.

Fatigue Detection Algorithm Based on Eye Multifeature Fusion – O estudo apresentou um novo algoritmo de detecção de fadiga, que utiliza a fusão de múltiplos aspectos dos olhos para melhorar a precisão e a velocidade de resposta. Diferente dos métodos tradicionais que dependem de uma única característica, este algoritmo considera quatro parâmetros: razão de aspecto do olho (EAR), porcentagem de fechamento da pálpebra sobre a pupila (PERCLOS), frequência de piscadas (BF) e taxa de oclusão da pupila (POR). A contribuição deste artigo está relacionada ao equilíbrio e a precisão da detecção com o tempo de resposta dos gatilhos de detecção, algo que os métodos anteriores não conseguiram alcançar. O estudo demonstrou uma precisão de até 95% na detecção de fadiga.

Smart driver assistance system using raspberry pi and sensor networks – é apresentado no estudo um sistema inteligente de monitoramento de condutores de veículos, esse se destaca ao aplicar técnicas de processamento de sinais e ferramentas embarcadas para integrar três módulos: detecção de fadiga do motorista, detecção de teor alcoólico e detecção de colisões veiculares. Essa acometida banca uma melhora em relação aos métodos antecedentes, que se baseavam em dados fisiológicos e analógicos.

Hypo-Driver: A Multiview Driver Fatigue and Distraction Level Detection System – Empregou método multimodal, combinando dados fisiológicos e comportamentais do motorista, capturados por meio de sensores e câmeras veiculares. Foram utilizadas redes neurais convolucionais (CNNs) e modelos de redes neurais recorrentes (RNNs) para extrair características dos dados e classificar os estados de fadiga do motorista. O modelo proposto, denominado Hypo-Driver, alcançou uma taxa média de acurácia de 96.5% na detecção de cinco estágios de hipovigilância e distração do motorista.

A Real-time Driver Fatigue Detection Method Based on Two-Stage Convolutional Neural Network – Abordou detecção de fadiga do motorista baseada em redes neurais convolucionais (CNNs), dividida em duas etapas principais: a detecção da localização das características faciais relevantes (olhos e boca) e o reconhecimento do estado dessas características. Para isso, o artigo utiliza uma rede de detecção de localização inspirada no YOLOv3 e uma rede de reconhecimento de estado. Os resultados alcançados mostraram que a rede apresentou precisão na detecção das regiões dos olhos e da boca em comparação com outros conceitos existentes, como Faster RCNN e SSD. Além disso, a rede de reconhecimento de estado obteve uma precisão de classificação de 93,83%. Ao implementar o método proposto em um dispositivo embarcado Raspberry Pi 4, os resultados mostraram que a detecção de fadiga do motorista pode ser realizada em tempo real, atingindo uma velocidade de detecção de 10,4 quadros por segundo (FPS) com uma precisão de 94,7%. Isso demonstra a viabilidade do método proposto para aplicações práticas em sistemas de segurança veicular.

Convolutional Three-Stream Network Fusion for Driver Fatigue Detection from Infrared Videos – Foi teorizado o emprego de uma arquitetura de rede convolucional de três fluxos para a detecção de fadiga do motorista a partir de vídeos infravermelhos, utilizando 3 fluxos: um fluxo espacial que processa o quadro infravermelho atual, um fluxo temporal de curto prazo que modela fluxos ópticos e um fluxo temporal de médio prazo que modela o histórico de movimento de fluxo óptico (OF-MHI) dentro da sequência de vídeo infravermelho. Esses fluxos são combinados na última camada convolucional por meio de uma rede convolucional 3D (CNN 3D). Os resultados mostraram que a arquitetura de três fluxos alcançou uma precisão de 94,68% na detecção de fadiga do motorista, superando as redes convolucionais individuais e outros métodos de última geração.

Drivers Fatigue Level Prediction Using Facial, and Head Behavior Information – Ao empregar técnicas de processamento de imagem e aprendizado de máquina, como redes neurais convolucionais (CNNs), o estudo desenvolve métodos para identificar sinais de fadiga por meio de padrões faciais e comportamentais. Essa prática não intrusiva feita por meios de câmeras é uma solução, pois evita a necessidade de dispositivos físicos adicionais ou sensores invasivos que necessita diretamente a ação do condutor de usar o dispositivo (exemplo: óculos, medidores de pressão arterial etc). Além disso, o artigo relata desafios de como lidar com a diversidade de cenários de condução, variações nas condições de iluminação e o uso de acessórios pelos motoristas.

Driver Fatigue Detection Through Chaotic Entropy Analysis of Cortical Sources Obtained From Scalp EEG Signals – Ao utilizar técnicas de processamento de sinais, como análise de EEG e métodos de classificação como as máquinas de vetor de suporte (SVM), o estudo comprova a viabilidade de identificar estados de sonolência com base em padrões de atividade cerebral.

Driver’s Hand-Foot Coordination and Global-Regional Brain Functional Connectivity under Fatigue: Via Graph Theory and Explainable Artificial Intelligence – As técnicas utilizadas, como a análise de conectividade funcional por meio de eletroencefalografia (EEG), corroboram para avaliar o estado mental dos motoristas em tempo real. No entanto, o estudo encarou desafios relacionados à variabilidade particular na resposta à fadiga e à complexidade na interpretação dos padrões de conectividade cerebral.

Driver Fatigue Detection via Differential Evolution Extreme Learning Machine Technique – Com base no artigo, podemos assegurar que existem várias publicações sobre abordagens de detecção de fadiga do motorista, utilizando uma abundância de técnicas e tecnologias. Algumas dessas incluem o uso de sinais biométricos, como EEG, EOG e EMG, para monitorar as condições físicas e cognitivas do motorista. Além disso, métodos baseados em aprendizado de máquina, como SVM, redes neurais e extremal learning machine (ELM), têm sido agregados para analisar e classificar esses sinais e identificar padrões associados à fadiga.

Yawn Based Driver Fatigue Level Prediction – Ao propor um modelo de predição de níveis de fadiga com base na detecção de bocejos usando uma câmera de painel de carro, o estudo oferece uma abordagem inovadora e de baixo custo para monitorar o estado de alerta dos motoristas. Ao empregar uma rede neural convolucional (CNN), o artigo demonstra a aplicação eficaz de técnicas avançadas de aprendizado de máquina na detecção de padrões visuais complexos, como bocejos, em vídeos em tempo real.

On-Road Detection of Driver Fatigue and Drowsiness during Medium-Distance Journeys – O artigo destaca a diversidade de técnicas utilizadas, desde análise de sinais neurofisiológicos até sistemas de assistência avançada ao motorista (ADAS) baseados em imagens faciais, assistência essa que vai além da detecção de fadiga, mas trata também de métodos para deteção da distração do condutor.

Automatic driver cognitive fatigue detection based on upper body posture variations – As principais contribuições do artigo incluem a validação da correlação entre variações na postura do corpo superior e mudanças no estado mental do motorista, bem como a demonstração da viabilidade de usar essas informações para melhorar a segurança nas estradas. No entanto, alguns desafios podem surgir no desenvolvimento e implementação dessa tecnologia, incluindo a necessidade de refinamento contínuo dos algoritmos de detecção e a adaptação da metodologia a uma variedade de cenários de condução. Além disso, questões relacionadas à privacidade e aceitação do usuário também podem surgir ao considerar a implementação em larga escala dessa tecnologia.

An adaptive Driver Fatigue Identification Method Based on HMM – Ao considerar as características individuais dos motoristas, o modelo melhora a precisão da detecção de fadiga, o que pode ajudar a prevenir acidentes de trânsito causados por motoristas fatigados. As técnicas utilizadas, como a análise de dados EEG e EOG, a aplicação de modelos de Markov ocultos e o uso de algoritmos adaptativos. No entanto, o estudo também enfrenta desafios, como a necessidade de mais dados para treinar e validar o modelo proposto.

Driver Fatigue Detection Method Based on Human Pose Information Entropy – Propoe método para detectar fadiga em motoristas de ônibus, ao utilizar análise visual do estado dos olhos, para identificação precoce da fadiga do motorista, potencialmente prevenindo acidentes graves. As técnicas de processamento de imagem e aprendizado de máquina representam uma resposta às crescentes preocupações com a segurança no transporte rodoviário.

7.       Limitações e Desafios

É divulgado na página 5 do “Lightweight Driver Monitoring System Based on Multi- Task Mobilenets” uma tabela sobre o resultado de cálculos matemáticos para se chegar aos níveis de fadigas dispostos na tabela, os dados retirados para esse calculo e definição dessa matriz, foram feitos em ambientes experimentais, onde não há correlação direta com a realidade em condução, onde há fatores externos como: tempo, iluminação, conduções da estrada, e pressão por metas e objetivos a se alcançar, identifico isso como uma lacuna a ser explorada.

O artigo “Fatigue Detection Algorithm Based on Eye Multifeature Fusion” menciona o desafio de processar imagens em tempo real para reconhecimento de comportamentos faciais, especialmente em um dispositivo leve como o Raspberry Pi. Portanto, uma área de estudo seria a otimização dos algoritmos e técnicas de processamento para melhorar a eficiência computacional sem comprometer a precisão do reconhecimento.

No Arquigo “Smart driver assistance system using raspberry pi and sensor networks” é observado que embora os sistemas propostos tenham demonstrado uma alta taxa de detecção de sonolência e eficiência na detecção de álcool, a confiabilidade desses resultados não foi discutida em detalhes. Seria importante incluir uma análise da confiabilidade dos sistemas ao longo do tempo e em diferentes condições ambientais para garantir sua utilidade e precisão contínuas.

O estudo “Hypo-Driver: A Multiview Driver Fatigue and Distraction Level Detection System”, reconhece dificuldades na extração de características visuais, especialmente em condições desafiadoras como dirigir à noite ou quando o motorista está com a cabeça fora de posição. Outro assundo á abordar ainda no mesmo artigo é que embora a proposta de usar smartphones para detectar fadiga seja discutida, há preocupações sobre desempenho, taxa de aquisição de dados, capacidade de armazenamento e privacidade. Isso destaca a necessidade de estudos que considerem esses desafios ao projetar sistemas de detecção de fadiga baseados em dispositivos móveis. É falado também sobre a Integração de Tecnologias Emergentes como IoT e Computação em Nuvem, a importância de integrar tecnologias como Internet das Coisas (IoT) e computação em nuvem para melhorar o poder computacional e lidar com desafios emergentes. No entanto, não entra em detalhes sobre como essa integração pode ser realizada de maneira eficaz, indicando uma área para futuras pesquisas e desenvolvimento.

O estudo “Convolutional Three-Stream Network Fusion for Driver Fatigue Detection from Infrared Videos” foi realizado com amostragens em um ambiente controlado com um conjunto específico de motoristas e condições simuladas. A falta de generalização para condições de condução reais, onde os fatores ambientais, como iluminação, condições climáticas e tipos de estrada, podem variar significativamente, essa condição também é identificada nos demais estudos desta revisão de literatura.

Como base no artigo “Drivers Fatigue Level Prediction Using Facial, and Head Behavior Information” o estudo reconhece que as condições simuladas de condução podem não refletir totalmente os desafios encontrados em ambientes não controlados. Como mencionado no artigo, “sob condições não controladas, esse framework pode falhar em capturar os pontos de referência faciais dos motoristas”. Embora os resultados sejam satisfatórios, é essencial validar o framework em condições reais de condução. Como observado no trecho “validações adicionais em condições de condução do mundo real são necessárias para garantir a robustez e a eficácia do modelo proposto”.

No artigo “EEG Signal Analysis for the Assessment and Quantification of Driver’s Fatigue” uma das lacunas está relacionada à necessidade de desenvolver métodos mais precisos e confiáveis para distinguir entre diferentes níveis de sonolência. Como mencionado por Kar et al. (2010), “os algoritmos propostos devem ser capazes de diferenciar a sonolência do motorista de outros fatores, como álcool ou distração” (p. 305). Além disso, o estudo destaca a importância de considerar a variabilidade individual na resposta cerebral à sonolência, como afirmado por Chaudhuri et al. (2012), “devido à variabilidade interindividual, ainda existe a necessidade de otimizar os métodos de detecção para diferentes perfis de motoristas” (p. 5). Outra lacuna identificada é a falta de avaliação de longo prazo dos sistemas de detecção de sonolência em situações do mundo real, como mencionado por Zhao et al. (2011), “os métodos propostos precisam ser validados em condições reais de direção para avaliar sua eficácia e confiabilidade” (p. 1863).

No estudo “Driver’s Hand-Foot Coordination and Global-Regional Brain Functional Connectivity under Fatigue: Via Graph Theory and Explainable Artificial Intelligence” uma das lacunas destacadas é a necessidade de explorar mais a fundo a relação entre a fadiga e a conectividade cerebral em diferentes estados de vigília, conforme indicado no artigo, “embora a fadiga do motorista tenha sido associada a alterações na conectividade

funcional do cérebro, a dinâmica exata dessas mudanças durante a condução ainda não está completamente compreendida” [21]. Esta falta de compreensão completa sugere uma oportunidade para futuras pesquisas explorarem em detalhes como a fadiga afeta a conectividade funcional do cérebro em contextos específicos, como durante a condução. Outra lacuna ressaltada no estudo é a necessidade de investigar os efeitos da fadiga em diferentes grupos demográficos e contextos de direção. Como mencionado no artigo, “mais estudos são necessários para investigar a conectividade funcional do cérebro em motoristas de diferentes faixas etárias, níveis de experiência e em condições de direção do mundo real”.

No artigo “Driver Fatigue Detection via Differential Evolution Extreme Learning Machine Technique á menção de lacunas referente a Integração de Tecnologias, a falta de integração de diferentes modalidades de detecção de fadiga do motorista, o texto menciona: “A maioria dos métodos de detecção de fadiga do motorista se concentra em uma única modalidade de detecção, como EEG, EOG ou EMG. No entanto, há uma necessidade de integrar esses sinais para uma detecção mais precisa da fadiga do motorista” (p. 15).

O Artigo “Yawn Based Driver Fatigue Level Prediction” aponta que condições de iluminação variáveis e diferentes modos de movimento da cabeça dos motoristas podem afetar a precisão da detecção de bocejos, isso é destacado na seguinte passagem: “The major setbacks of this method is that it will depend heavily on the geometric makeup of the face of the subject.

No “Automatic driver cognitive fatigue detection based on upper body posture variations” uma dessas lacunas está relacionada à necessidade de estudos adicionais para validar e aprimorar ainda mais a abordagem proposta. No trecho que discute as fragilidades do estudo, é mencionado que “o estudo carece de avaliação extensiva em termos de diferentes condições de condução, com um número maior de participantes e a inclusão de motoristas com características variadas”.

No “An adaptive Driver Fatigue Identification Method Based on HMM”, à falta de dados experimentais suficientes para treinar e validar adequadamente o modelo proposto. Essa lacuna é mencionada na seção de conclusão, o estudo também menciona a possibilidade de aprimoramento do modelo através da consideração de uma classificação mais detalhada dos estados do motorista, indicando outra lacuna que poderia ser explorada em pesquisas futuras.

8.       Conclusão

É notório que a detecção de fadiga em veículos é essencial para evitar acidentes no trânsito. Este esse estudo de revisão de literatura, revelou uma variedade de conceitos e teorias promissoras e inovadoras para detectar a fadiga do motorista, incluindo técnicas baseadas em processamento de imagem, análise de sinais biométricos e aprendizado de máquina. Mesmo com os avanços sobre o tema, tem se observado com base na nessa pesquisa, que ainda há limitações e desafios que precisam ser enfrentados para avançar ainda mais com esse tema. Uma das principais limitações é a falta de validação em condições reais de condução, o que pode afetar a generalização e a eficácia dos modelos propostos. Portanto, é essencial conduzir mais estudos em ambientes do mundo real para garantir a confiabilidade e a precisão dos sistemas de detecção de fadiga.

Além disso, a integração de diferentes modalidades de detecção, como EEG, EOG e EMG, pode trazer ainda mais a precisão da detecção. Muitos estudos se concentraram em uma única modalidade, mas a combinação desses sinais pode levar a resultados mais robustos e confiáveis. Importante também destacar que a eficiência computacional e a confiabilidade dos sistemas atualmente propostos, como dispositivos leves (ex: Raspberry Pi), essas não foi revelado nos estudos procedimento e técnicas de validação da precisão dos dispositivos, sabemos que dispositivos de filmagens podem ter diferentes desempenho, variando de acordo com a marca, técnica de integração e tecnologia aplicada no dispositivo de filmagem. São necessárias pesquisas adicionais para otimizar os algoritmos e técnicas de processamento, garantindo eficiência sem comprometer a precisão da detecção.

É fundamental considerar a variabilidade individual na resposta à fadiga e adaptar os modelos a diferentes perfis de motoristas. Uma abordagem personalizada que leve em conta as características individuais dos motoristas pode ser uma opção para a melhoria da precisão na detecção. Foi observado nos estudo que há classificação de níveis de fadiga do condutor, levando em consideração a postura do corpo, uso de álcool, fechamento dos olhos, abertura da boca etc. porém, não foi observado estudos práticos para definição dessas matrizes e nem qual embasamento levando em consideração base de conhecimento em fadiga, para definição dessas matrizes. Em resumo, esta revisão destaca a importância contínua da pesquisa na detecção de fadiga em motoristas e aponta para áreas promissoras para futuros estudos e desenvolvimentos. Ao abordar as limitações e desafios identificados, podemos avançar em direção a sistemas mais eficazes e confiáveis para melhorar a segurança nas estradas e proteger vidas no trânsito

9.       Referências Bibliográficas

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CLINICA            de            Distúrbios           do            Sono.           Disponível      em: http://www.clinicadedisturbiosdosono.com.br/detEspecialidades.php?cod=6. Acesso em: 22 abr. 2024.

^1,2,3 Programa de Pós-graduação em Computação Aplicada – Universidade Federal do Pará (UFPA)
CEP:68515-000 – Parauapebas – PA – Brazil (wherbert.silva@tucurui.ufpa.br), (vigner.santos@tucurui.ufpa.br), (dpinheiro@ufpa.br)

REGISTRO DOI: 10.69849/revistaft/th10248152215

André Luís Mondoni

Resumo

A robótica tem se mostrado uma ferramenta transformadora na educação inclusiva, oferecendo benefícios significativos para o desenvolvimento de estudantes com necessidades especiais. Os pontos positivos vão desde a melhoria das habilidades cognitivas e motoras até o estímulo à interação social e à autonomia, os benefícios da robótica são vastos e impactantes, e,  embora os desafios persistam, é inegável que a robótica pode capacitar e promover o pleno desenvolvimento desses estudantes, representando assim um caminho promissor para a educação inclusiva.

Palavras chave; Robótica, alunos, educação, necessidade

ABSTRACT: Robotics has proven to be a transformative tool in inclusive education, offering significant benefits for the development of students with special needs. The positive aspects range from improving cognitive and motor skills to stimulating social interaction and autonomy. The benefits of robotics are vast and impactful. Although challenges persist, it is undeniable that robotics can empower and promote the full development of these students, thus representing a promising path for inclusive education.

Keywords: Robotics, students, education, need

INTRODUÇÃO

A robótica provou ser uma ferramenta educacional poderosa e versátil, proporcionando oportunidades únicas para desenvolver habilidades cognitivas, sociais e motoras em alunos de diversas origens.

Para os discentes com necessidades especiais, a integração de robôs no processo de ensino-aprendizagem tem demonstrado trazer benefícios especiais, abrindo oportunidades de maior integração e autonomia para esses estudantes.

Este artigo examina como usar a robótica de forma estratégica e eficaz na educação de alunos com necessidades especiais, explorando os principais benefícios e desafios associados a esta aplicação.

Serão discutidas experiências bem-sucedidas em diversos contextos educacionais, com o objetivo de fornecer informações valiosas para educadores, diretores de escolas e demais profissionais interessados em promover uma educação mais inclusiva e adaptada às necessidades únicas desses alunos.

Ao longo do texto, serão apresentados estudos de casos específicos para ilustrar como a robótica, combinada com abordagens educacionais centradas no discente, pode contribuir para melhores resultados de aprendizagem, desenvolvimento socioemocional e autocontrole de alunos com deficiências físicas, sensoriais, intelectuais ou neurológicas.

DESENVOLVIMENTO

Apesar dos desafios a serem superados, a literatura aponta que a robótica pode ser uma ferramenta poderosa na educação inclusiva, promovendo o empoderamento e o pleno desenvolvimento de estudantes com diversas necessidades especiais (Diehl et al., 2020; Rios-Rincón et al., 2016).

Com base em uma pesquisa ampla na literatura acadêmica, apresento um resumo dos principais insights sobre o uso da robótica na educação de educandos com necessidades especiais:

O uso da robótica na educação especial tem demonstrado diversos benefícios para o desenvolvimento de estudantes com deficiências físicas, intelectuais, sensoriais  ou transtornos do neurodesenvolvimento. Alguns dos principais benefícios identificados na literatura incluem:

Desenvolvimento de habilidades cognitivas e de resolução de problemas:

A programação e interação com robôs estimula o pensamento lógico, a criatividade e a capacidade de solucionar desafios de forma autônoma.

Estudos mostram melhoras significativas no desempenho acadêmico de alunos com necessidades especiais em áreas como matemática e ciências.

Melhora na coordenação motora e no controle de movimentos:

O manuseio e controle de robôs auxilia no desenvolvimento da motricidade fina e da coordenação olho mão, especialmente em casos de deficiências físicas.

Programas de robótica têm sido usados com sucesso na reabilitação de crianças com paralisia cerebral e outras condições neuro motoras.

Promoção da interação social e da comunicação:

Atividades envolvendo robôs estimulam a colaboração, a troca de ideias e a socialização entre os estudantes.

Alunos com transtorno do espectro autista têm demonstrado maior engajamento e melhora nas habilidades de comunicação quando envolvidos em projetos de robótica.

Aumento da motivação e da autoestima:

O caráter lúdico e tecnológico da robótica desperta o interesse e a curiosidade dos estudantes, aumentando sua motivação para aprender.

O sucesso em dominar habilidades relacionadas à robótica contribui para a construção de uma autoimagem positiva e de sentimentos de competência.

Desenvolvimento da autonomia e da independência:

O controle e a programação de robôs permitem que estudantes com necessidades especiais desenvolvam maior autonomia em suas atividades diárias.

Essa experiência de autodeterminação é essencial para sua inclusão social e transição para a vida adulta.

Embora haja desafios a serem superados, como a necessidade de adaptações e de capacitação docente, a literatura aponta que a robótica pode ser uma ferramenta poderosa na educação inclusiva, promovendo o empoderamento e o pleno desenvolvimento de estudantes com diversas necessidades especiais.

Na ultima década muitos estudos  têm apontado a robotica como uma ferramenta fulcral para auxiliar o idividuo com limitações fiscas e/ou cognitivas na relalização das  atividades escolares  como tem sido apresentado até aqui. Entre os principais beneficios  identificados na literatura robótica incluem:

Desenvolvimento de habilidades cognitivas e de resolução de problemas (Caja et al., 2021; Mead et al., 2017).

Melhora na coordenação motora e no controle de movimentos (Durkin et al., 2019; Llorens-Bonilla et al., 2020).

Promoção da interação social e da comunicação (Besio et al., 2020; Tapus et al., 2012).

Aumento da motivação e da autoestima (Hameed et al., 2019; Taheri et al., 2019).

Desenvolvimento da autonomia e da independência (Chung et al., 2017; Huijnen et al., 2017).

A robótica tem se mostrado uma ferramenta transformadora na educação inclusiva, oferecendo benefícios significativos para o desenvolvimento de estudantes com necessidades especiais. Desde a melhoria das habilidades cognitivas e motoras até o estímulo à interação social e à autonomia, os benefícios da robótica são vastos e impactantes. Embora os desafios persistam, é inegável que a robótica pode capacitar e promover o pleno desenvolvimento desses estudantes, representando assim um caminho promissor para a educação inclusiva.

Dentre as habilidades há a necessidade de:

1. Melhoria das habilidades cognitivas e motoras:

A interação com robôs permite que os estudantes com necessidades especiais desenvolvam habilidades cognitivas essenciais, como resolução de problemas, pensamento crítico, raciocínio lógico e capacidade de tomada de decisão. Ao programar e manipular os robôs, eles precisam analisar situações, identificar soluções e aplicar seus conhecimentos de forma prática, estimulando o desenvolvimento dessas importantes funções cognitivas.

Além disso, as atividades envolvendo robótica também ajudam a aprimorar as habilidades motoras finas e grossas desses estudantes. A coordenação olho mão, a destreza manual e o controle motor são aprimorados à medida que eles interagem fisicamente com os robôs, realizando tarefas como montar, operar e controlar os dispositivos robóticos. Essa melhora nas habilidades motoras é essencial para o desenvolvimento geral e para a autonomia desses estudantes em suas atividades diárias.

O impacto positivo da robótica no desenvolvimento cognitivo e motor desses estudantes tem demonstrado que ela é uma ferramenta valiosa para a melhoria de seu desempenho acadêmico e sua qualidade de vida.

2. Estímulo à interação social e à autonomia:

Os robôs podem atuar como uma ponte para a interação social, facilitando a comunicação e a colaboração entre estudantes com necessidades especiais e seus pares. Ao trabalharem juntos em atividades envolvendo robótica, esses estudantes têm a oportunidade de se engajar em interações sociais significativas, desenvolver habilidades de trabalho em equipe e aprender a se comunicar de maneira mais efetiva.

Ao manipular e programar os robôs, os estudantes com necessidades especiais desenvolvem um senso de autonomia e autoconfiança, o que é essencial para sua independência e inclusão social. Eles se sentem capazes de controlar e dominar essa tecnologia, o que impulsiona sua autoestima e sua crença em suas próprias habilidades. Essa melhora nas habilidades sociais e de independência capacita os estudantes a se envolverem de forma mais efetiva em atividades escolares e na vida cotidiana, ampliando suas oportunidades de inclusão e integração.

O desenvolvimento dessas capacidades sociais e de autonomia é crucial para a formação de estudantes com necessidades especiais como cidadãos ativos e independentes, capazes de participar plenamente da sociedade.

3. Superação de barreiras e promoção da inclusão:

A robótica pode ajudar a superar barreiras físicas, sensoriais e cognitivas que esses estudantes enfrentam, permitindo que eles participem ativamente das atividades educacionais. Através da adaptação dos robôs e das atividades às necessidades individuais, é possível criar soluções personalizadas que atendam às particularidades de cada estudante, garantindo sua plena participação.

Essa abordagem inclusiva promovida pela robótica contribui para a construção de uma sociedade mais justa e equitativa, onde as pessoas com necessidades especiais possam alcançar seu pleno potencial. Ao oferecer oportunidades iguais de aprendizagem e desenvolvimento, a robótica desempenha um papel fundamental na promoção da inclusão e na quebra de barreiras que historicamente limitaram o acesso e a participação desses estudantes na educação.

Embora persistam desafios, como a necessidade de treinamento adequado de professores e a disponibilidade de recursos, é inegável que a robótica representa um caminho promissor para a educação inclusiva. Sua capacidade de superar obstáculos e de capacitar estudantes com necessidades especiais a alcançar seus objetivos é uma prova do seu enorme potencial transformador.

A robótica tem se mostrado uma ferramenta verdadeiramente transformadora na educação inclusiva. Ao oferecer benefícios significativos para o desenvolvimento cognitivo, motor, social e de autonomia desses estudantes, a robótica tem o potencial de capacitá-los e promover seu pleno desenvolvimento, representando assim um caminho promissor para a construção de uma educação mais justa e equitativa.

Uma análise comparativa entre as Regiões Brasileiras do ensino de Robótica para Alunos com Necessidades Especiais.

O ensino de robótica tem se mostrado uma importante ferramenta para o desenvolvimento de habilidades cognitivas, motoras e sociais em alunos com necessidades especiais. No entanto, a maneira como esse ensino é implementado e os recursos disponíveis variam significativamente entre as diferentes regiões do Brasil.

Na Região Sudeste, por exemplo, os programas de robótica para esse público-alvo têm sido amplamente adotados, especialmente em grandes centros urbanos como São Paulo e Rio de Janeiro. Escolas públicas e privadas investem em laboratórios de robótica equipados com kits lego e outros materiais adaptados, além de contar com professores capacitados para atender às necessidades específicas desses alunos. Nessa região, é comum observar parcerias entre as instituições de ensino e empresas do setor tecnológico, que fornecem recursos e formação continuada aos docentes (SILVA et al., 2018).

Um exemplo de iniciativa bem-sucedida na Região Sudeste é o Projeto Robótica Inclusiva, desenvolvido pela Prefeitura de São Paulo em parceria com a Universidade de São Paulo. O projeto oferece cursos de robótica adaptados a alunos com deficiência intelectual, transtorno do espectro autista e outras necessidades especiais, capacitando-os no design, programação e montagem de robôs. Além disso, o projeto também promove a formação continuada de professores da rede pública de ensino (PREFEITURA DE SÃO PAULO, 2022).

Já na Região Norte, o cenário é um pouco mais desafiador. Muitas escolas, principalmente as localizadas em áreas remotas, enfrentam limitações de infraestrutura e recursos financeiros, o que dificulta a implementação de programas de robótica. No entanto, algumas iniciativas têm surgido, como projetos de extensão universitária que levam kits de robótica a comunidades carentes e oferecem capacitação aos professores (OLIVEIRA et al., 2020).

Um exemplo dessa realidade é o Projeto Robótica na Amazônia, desenvolvido pela Universidade Federal do Amazonas. O projeto atende escolas públicas em municípios do interior do estado, oferecendo oficinas de robótica e programação adaptadas a alunos com necessidades especiais. Além disso, o projeto também promove a formação de professores, capacitando-os no uso de tecnologias assistivas e no desenvolvimento de metodologias inclusivas (UNIVERSIDADE FEDERAL DO AMAZONAS, 2021).

Na Região Nordeste, observa-se uma heterogeneidade no ensino de robótica para alunos com necessidades especiais. Enquanto algumas cidades maiores, como Recife e Salvador, contam com programas bem estruturados, em outras localidades, principalmente no interior, o acesso a esse tipo de atividade ainda é limitado. Nesse contexto, é essencial que haja um maior investimento em políticas públicas direcionadas a essa área, de modo a garantir oportunidades equitativas em todo o território (ALMEIDA et al., 2019).

Um exemplo positivo na Região Nordeste é o Projeto Robótica Inclusiva, desenvolvido pela Prefeitura de Recife em parceria com a Universidade Federal de Pernambuco. O projeto oferece oficinas de robótica em escolas públicas, adaptando os kits e metodologias para atender às necessidades de alunos com deficiência intelectual, autismo e outras necessidades especiais. Além disso, o projeto também capacita os professores da rede municipal de ensino (PREFEITURA DO RECIFE, 2021).

Por fim, nas Regiões Sul e Centro-Oeste, o cenário é um pouco mais equilibrado, com iniciativas de ensino de robótica para alunos com necessidades especiais em diversas cidades. No entanto, ainda há a necessidade de ampliar a oferta desses programas e garantir a formação continuada dos professores envolvidos (RODRIGUES et al., 2021).

Em suma, o ensino de robótica para alunos com necessidades especiais no Brasil apresenta desafios e oportunidades distintos em cada região. É fundamental que haja um esforço coordenado entre os diferentes entes federativos, a sociedade civil e o setor privado para promover a democratização desse tipo de ensino, garantindo que todos os estudantes, independentemente de suas necessidades, tenham acesso a essa importante ferramenta de desenvolvimento (BRASIL, 2020).

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Instituto Estadual de Educação, Ciência e
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Colinas – MA
https://lattes.cnpq.br/1460663995847293

Gabriel de Lima Sousa ¹
Gabriela de Jesus Sousa²
Francisco Giovane de Sousa³

Resumo: Este artigo apresenta o processo de desenvolvimento de um sistema web voltado para a gestão abrangente da vida escolar em instituições públicas municipais. A iniciativa busca superar desafios significativos relacionados à organização e acessibilidade eficiente das informações acadêmicas e administrativas de unidades escolares, fornecendo uma solução prática, eficaz e aberta. A experiência de implementação do produto de software desenvolvido na Escola Dirceu Mendes Arcoverde, situada em Caldeirão Grande do Piauí, representa um passo promissor em direção à melhoria relativa ao acompanhamento e arquivamento de vida escolar na administração educacional.

Palavras–chave: Sistema web. Gestão escolar. Escolas públicas municipais. Dirceu Mendes Arcoverde. Caldeirão Grande do Piauí.

1.INTRODUÇÃO

A administração educacional em instituições públicas municipais, como a escola Dirceu Mendes Arcoverde em Caldeirão Grande do Piauí, confronta-se com desafios complexos na condução da vida escolar. Este periódico propõe uma análise aprofundada sobre o desenvolvimento e a implementação de um sistema web como medida eficaz para aprimorar o acesso e a organização das informações acadêmicas.

O sistema objetiva transcender desafios comuns, oferecendo uma plataforma centralizada para gerir de maneira eficaz dados acadêmicos. A abordagem web viabiliza o acesso fácil e remoto, promovendo a colaboração entre educadores, alunos e pais.

Além da organização de informações, o sistema visa otimizar processos administrativos, integrando funcionalidades como registro de notas, frequência e comunicação escolar. Desta maneira, almeja-se aprimorar a transparência, eficácia e agilidade na administração escolar.

Ao concentrar esforços na escola Dirceu Mendes Arcoverde, este projeto busca ser um paradigma prático e passível de replicação, evidenciando como a tecnologia pode ser uma aliada na superação de desafios na gestão educacional de instituições públicas municipais. A abordagem adotada visa não só resolver problemas imediatos, mas também contribuir para uma administração escolar mais eficiente e inclusiva.

O objetivo primordial do sistema desenvolvido é aprimorar a gestão da vida escolar, fornecendo ferramentas para o registro e acompanhamento de informações cruciais. Essas ferramentas abrangem dados relativos a alunos, professores, turmas, atividades curriculares e extracurriculares. O propósito transcende, buscando estabelecer uma comunicação mais eficiente entre a escola, os pais e a comunidade, fortalecendo os vínculos entre todos os participantes do processo educacional. (SILVA 2020)

A plataforma visa centralizar informações, facilitando o acesso e a organização de dados essenciais para a administração escolar. Com enfoque na transparência, o sistema possibilita aos pais e responsáveis acompanhar o progresso acadêmico dos alunos, eventos escolares e outras informações relevantes. (OLIVEIRA 2019)

Ao proporcionar essas funcionalidades, o sistema busca não apenas otimizar a gestão interna, mas também incentivar uma participação mais ativa e informada por parte dos pais na educação de seus filhos. Desse modo, o projeto visa contribuir para um ambiente educacional mais integrado, eficiente e colaborativo, beneficiando toda a comunidade escolar.

2. DESENVOLVIMENTO DO SISTEMA WEB

O desenvolvimento do sistema descrito neste tópico apresenta uma divisão que descreve as partes típicas do processo, tais como a visão do usuário ou front-end, o desenvolvimento das regras de negócios executadas no servidor web, o back-end e a tecnologia de armazenamento utilizada bem como o framework MVC utilizado. Em seguida, descrevemos a modelagem de dados e alguns exemplos dos resultados do acesso ao sistema hospedado em modo de produção utilizado para Secretaria de Educação de Caldeirão Grande.

2.1 Tecnologias front-end

A interface do sistema foi construída utilizando HTML, CSS, JavaScript e o framework Jquery. Isso garante uma experiência amigável e responsiva para os usuários. Essas linguagens foram selecionadas com o propósito de proporcionar uma navegação intuitiva e eficiente.

Segundo Nielsen (2010, p. 45), “a usabilidade é um atributo de qualidade que avalia a facilidade de uso de uma interface”. Assim, a arquitetura do sistema foi concebida estrategicamente para otimizar desempenho e segurança, implementando medidas robustas para resguardar dados sensíveis. A usabilidade foi central no design, incorporando padrões de acessibilidade para assegurar inclusividade e conformidade com diretrizes universais de design.

Para embasar esse desenvolvimento, autores renomados como Steve Krug e Jakob Nielsen destacam a importância da seleção cuidadosa das linguagens e técnicas front-end para alcançar os objetivos de usabilidade, desempenho e segurança em sistemas web. Eles ressaltam que a escolha das linguagens e frameworks apropriados pode influenciar significativamente na qualidade e na eficácia da interface do usuário.

Outro autor relevante, Whitney Quesenbery, em conjunto com Sarah Horton, discute a importância de implementar padrões de acessibilidade na interface do usuário, enfatizando que a inclusão de recursos acessíveis é essencial para garantir que todos os usuários, independentemente de suas habilidades ou limitações, possam interagir com o sistema de forma eficaz.

Portanto, a abordagem adotada no desenvolvimento do sistema, com base nas diretrizes de autores renomados como Krug, Nielsen e Quesenbery & Horton, visa assegurar não apenas uma interface amigável e responsiva, mas também um ambiente inclusivo e acessível para todos os usuários.

2.2 Tecnologias back-end

A programação back-end foi fundamentada em PHP, responsável pelo processamento eficiente dos dados no servidor (PHP: Hypertext Preprocessor 2022). Essa escolha foi tomada visando aprimorar a segurança e eficácia na manipulação das informações, estabelecendo, assim, um ambiente estável e confiável.

O PHP é uma escolha reconhecida por sua versatilidade e ampla comunidade de suporte, proporcionando uma base sólida para a construção do back-end. Sua capacidade de integração com diferentes bancos de dados e frameworks facilita o desenvolvimento de soluções robustas e escaláveis.

Além disso, a programação back-end adota boas práticas de desenvolvimento, implementando medidas de proteção para garantir a integridade dos dados sensíveis. A eficiência do processamento no servidor contribui para uma resposta rápida às solicitações do usuário, promovendo uma experiência fluida e ágil.

Durante o desenvolvimento, também foram utilizados o framework Codeigniter e o banco de dados MySQL (MySQL: The World’s Most Popular Open Source Database 2022). O Codeigniter proporcionou uma estrutura eficiente e organizada, simplificando a manutenção do sistema e facilitando a implementação de novas funcionalidades. Já o MySQL foi escolhido para o armazenamento e gerenciamento eficiente dos dados, garantindo segurança e velocidade nas consultas e atualizações.

2.3 Framework Codeigniter

A opção pelo framework Codeigniter foi estratégica para acelerar o desenvolvimento. A arquitetura MVC adotada simplifica a manutenção do sistema, tornando-o mais modular e facilitando a implementação de novas funcionalidades.

O Codeigniter destaca-se por sua leveza e simplicidade, contribuindo para um processo de desenvolvimento mais ágil e acessível. Sua abordagem minimalista não compromete a flexibilidade, permitindo a personalização conforme as necessidades específicas do projeto.

Adicionalmente à eficiência no desenvolvimento, o Codeigniter oferece recursos integrados de segurança, protegendo o sistema contra ameaças comuns. A comunidade ativa em torno do framework também fornece suporte constante, garantindo atualizações e resolução de problemas de forma ágil.

2.4 Banco de Dados MySQL

Optou-se pelo banco de dados MySQL para o armazenamento e gerenciamento dos dados, visando assegurar segurança e velocidade nas consultas e atualizações (MySQL: The World’s Most Popular Open Source Database 2022). Essa escolha é crucial, especialmente em um sistema que lida com informações acadêmicas em tempo real.

A robustez do MySQL oferece uma base sólida para lidar com volumes significativos de dados, mantendo a integridade e confiabilidade das informações. Sua capacidade de resposta rápida em consultas contribui para a eficiência operacional, essencial para atender às demandas de um ambiente acadêmico dinâmico.

 Ademais, a flexibilidade do MySQL permite uma fácil escalabilidade do sistema, adaptando-se ao crescimento das demandas e necessidades futuras. A integração com o framework escolhido e as práticas de segurança implementadas garantem um ambiente propício para a manipulação segura e eficiente de dados sensíveis.

2.5 Modelagem do Banco de Dados

A modelagem do banco de dados foi cuidadosamente elaborada para atender às necessidades específicas do ambiente educacional. A tabela abaixo apresenta a estrutura básica do banco de dados divididas em duas imagens para melhor definição:

Figura 1:  Modelagem lógica de banco de dados.
            Fonte: Elaborado pelo autor (2023).

2.6 Interface de usuário e principais funções

Dentre as características destacadas, a abordagem lúdica da interface destinada aos alunos do Ensino Fundamental I surge como um elemento distintivo. Reconhecendo a importância de uma experiência visualmente envolvente e acessível, o presente estudo explora como a concepção da interface pode não apenas otimizar a interação do usuário, mas também contribuir para um ambiente educacional estimulante e propício ao aprendizado na fase inicial da formação acadêmica.

Figura 2:  Tela de Login.
Fonte: Elaborado pelo autor (2023).

A página inicial do sistema proposto constitui o ponto de convergência para uma gestão escolar eficiente e intuitiva. Nela, destacam-se elementos cruciais, como os menus do sistema, que proporcionam acesso direto às funcionalidades fundamentais. O componente “Escola do Usuário” oferece uma visão consolidada das informações pertinentes à instituição, enquanto o “Calendário de Eventos” proporciona uma perspectiva temporal dos acontecimentos acadêmicos e extracurriculares. Além disso, a inclusão da seção “Usuários Online” não apenas facilita a comunicação em tempo real, mas também promove a interação colaborativa entre os membros da comunidade escolar. A integração desses elementos na página inicial visa fornecer uma experiência abrangente, simplificando a navegação e garantindo que as informações essenciais estejam prontamente disponíveis, contribuindo assim para a eficácia global do sistema de gestão escolar proposto.

 Figura 3:  Página inicial do sistema.
 Fonte: Elaborado pelo autor (2023).

A imagem do formulário de matrícula, inserida no contexto do sistema de gestão escolar em discussão, destaca-se como uma representação tangível da praticidade e abrangência proporcionadas pelo software. Nesse componente crucial, os usuários são guiados através de um processo fluido e intuitivo para inserir dados fundamentais, tais como nome, endereço, ano escolar, turma e informações do responsável legal. A ênfase na simplicidade e clareza do formulário não apenas simplifica a coleta de informações, mas também visa otimizar a eficiência do processo de matrícula. A inclusão desses campos essenciais não apenas atende às necessidades administrativas, mas também assegura que o sistema seja acessível e funcional para todos os envolvidos no ciclo educacional, contribuindo assim para uma experiência integrada e eficaz no gerenciamento da vida escolar.

Figura 4: Formulário de matrícula de alunos.
Fonte: Elaborado pelo autor (2023).

As imagens que apresentam a área de inserção de notas e o registro de frequência proporcionam uma visão detalhada das funcionalidades cruciais do sistema de gestão escolar em foco. Na seção de inserção de notas, observamos uma interface cuidadosamente projetada para a entrada eficiente das avaliações de uma disciplina específica. Essa ferramenta não apenas simplifica o processo para os educadores, mas também possibilita uma análise detalhada do desempenho acadêmico dos alunos.

Já no que diz respeito ao registro de frequência, destaca-se a inclusão da opção “atrasado”, um refinamento significativo que vai além do binômio tradicional de “presente” e “ausente”. Essa característica não só reflete a realidade dinâmica das presenças, mas também oferece uma visão mais precisa do engajamento dos alunos nas atividades escolares. A combinação destas duas funcionalidades fortalece a capacidade do sistema em prover uma abordagem abrangente para o acompanhamento acadêmico, permitindo uma análise mais detalhada e personalizada do progresso dos estudantes ao longo do tempo.

Figura 5: Área de inserção de notas de uma disciplina.
Fonte: Elaborado pelo autor (2023).

Figura 6: Área de registro de frequência.
Fonte: Elaborado pelo autor (2023).

2.7 Disponibilização do código fonte no github

O código fonte do sistema foi disponibilizado no GitHub (GitHub 2023). Essa iniciativa não apenas promove a transparência no desenvolvimento, mas também permite que outros interessados examinem, contribuam e aprendam com o projeto. O GitHub automaticamente detecta as tecnologias de linguagem utilizadas no repositório, facilitando a compreensão das tecnologias empregadas.

Figura 7: Projeto na plataforma de versionamento de código GitHub.

Fonte: (https://github.com/giovannesousa/eduapp).

3. METODOLOGIA

A metodologia utilizada na pesquisa que relata o desenvolvimento de um sistema de computador e utilizada neste trabalho foi a pesquisa aplicada ou pesquisa de desenvolvimento. Essa abordagem de pesquisa se concentra em criar soluções práticas para problemas específicos e em gerar conhecimento que possa ser aplicado na prática.

Mohr descreve a pesquisa aplicada como aquela que se concentra em questões práticas e na aplicação direta do conhecimento para resolver problemas específicos. Ele enfatiza a importância de integrar teoria e prática na pesquisa aplicada, observando que a pesquisa deve ter relevância para o mundo real e contribuir para a melhoria das condições ou práticas existentes.

A metodologia empregada no desenvolvimento do sistema seguiu etapas criteriosas para assegurar sua eficácia (Pressman, R. S. 2014). Inicialmente, realizou-se uma análise minuciosa das necessidades da escola e dos usuários, seguida pela definição de requisitos e o planejamento do sistema. O processo de desenvolvimento ocorreu de forma iterativa, com testes e ajustes constantes para certificar que as funcionalidades atendessem adequadamente aos objetivos estabelecidos.

Durante a fase de implementação, o sistema foi implantado na escola, e os resultados devem ser avaliados ao final do semestre letivo considerando eficiência e usabilidade. Essa abordagem permitiu e ainda tornará possível uma adaptação contínua, incorporando feedbacks da comunidade escolar para aprimorar ainda mais a plataforma.

Ao adotar essa metodologia, buscou-se assegurar que o sistema atendesse não apenas às expectativas iniciais, mas também às demandas dinâmicas do ambiente educacional. A ênfase na análise, planejamento e avaliação contínua foi essencial para o sucesso da implementação, resultando em uma solução alinhada às reais necessidades da escola e seus usuários.

4. CONSIDERAÇÕES FINAIS

O desenvolvimento e a implementação do sistema web para a gestão educacional na Escola Dirceu Mendes Arcoverde em Caldeirão Grande do Piauí representam um avanço significativo em direção à modernização e eficiência na administração escolar (Prensky, M. 2010). Ao longo deste artigo, enfatizamos a importância de abordar os desafios complexos enfrentados pelas instituições públicas municipais, apresentando uma solução inovadora para aprimorar a gestão da vida escolar.

A escolha de adotar um sistema web visou superar obstáculos comuns, proporcionando uma plataforma centralizada para gerenciar dados acadêmicos de maneira eficiente. A abordagem web não apenas facilita o acesso fácil e remoto, mas também estimula a colaboração entre educadores, alunos e pais, fortalecendo os laços dentro da comunidade educacional.

Os objetivos do sistema são abrangentes, envolvendo desde a organização de informações até melhorias nos processos administrativos. A centralização de dados relacionados a alunos, professores, turmas e atividades curriculares e extracurriculares visa não só otimizar a gestão interna, mas também aprimorar a transparência, eficácia e agilidade na administração escolar.

A implementação prática concentrou-se na Escola Dirceu Mendes Arcoverde, e este projeto busca ser um exemplo replicável para outras instituições públicas municipais. Acreditamos que a tecnologia pode desempenhar um papel fundamental na superação dos desafios na gestão educacional, promovendo uma administração escolar mais eficiente e inclusiva.

Destacamos a importância das linguagens front-end e back-end, assim como do framework Codeigniter, do banco de dados MySQL, e da integração do JavaScript com o framework JQuery, na construção de um sistema robusto e eficaz. Essas escolhas foram orientadas pela busca da segurança, eficiência e escalabilidade, características essenciais para um ambiente acadêmico dinâmico.

A metodologia utilizada, baseada em análise detalhada, definição de requisitos, planejamento, desenvolvimento iterativo e avaliação contínua, mostrou-se fundamental para o sucesso do projeto. A adaptação contínua do sistema, incorporando feedbacks da comunidade escolar, reforçou a relevância da abordagem colaborativa na construção de soluções educacionais.

Em síntese, a implementação deste sistema web na Escola Dirceu Mendes Arcoverde representa um marco significativo na busca por uma administração escolar mais eficiente, transparente e inclusiva. A tecnologia, aliada a uma abordagem metodológica sólida, pode desempenhar um papel transformador na gestão educacional, contribuindo para o avanço da qualidade do ensino e para o fortalecimento das relações na comunidade escolar.

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^[1] IESRSA, Ciência da Computação, gablimax@hotmail.com

^[2] IERSA, Ciência da Computação, gabiessx@gmail.com

^[3] Professor do Instituto de Educação Superior Raimundo Sá.