A presente disserta¸c˜ao apresenta-se estruturada em 6 cap´ıtulos. O cap´ıtulo introdut´orio abrange o problema relacionado com o consumo excessivo de ´alcool e respetivas propor¸c˜oes nocivas na sociedade. Neste cap´ıtulo ´e justificada a motiva¸c˜ao por detr´as do desenvolvimento e alcance das etapas e objetivos de
trabalho.
No cap´ıtulo 2 ´e feita uma abordagem `a extens˜ao das ´areas de implementa¸c˜ao, aplica¸c˜ao e relevˆancia das tecnologias wearable e suas caracter´ısticas.
No cap´ıtulo 3 ´e feito um levantamento de todos os elementos relevantes para entender o processo de testar o n´ıvel de alcoolismo de um indiv´ıduo, bem como os aspetos que afetam diretamente e significativamente este procedimento.
Numa nota introdut´oria `a estrutura de uma aplica¸c˜ao m´ovel para dispositivos Android no processo da sua conce¸c˜ao, o cap´ıtulo 4 descreve as partes constituintes e indispens´aveis `a constru¸c˜ao e funcionamento destas aplica¸c˜oes, no que toca `a utiliza¸c˜ao do software Android Studio.
Em termos de metodologia de implementa¸c˜ao pr´atica do sistema, no cap´ıtulo 5 ´e feita a descri¸c˜ao aprofundada e explicativa das fases de trabalho, listagem de materiais, desenvolvimento da aplica¸c˜ao m´ovel e realiza¸c˜ao de testes. S˜ao tamb´em mostrados os resultados obtidos na fase de testes, bem como o produto da montagem final do sistema, confirma¸c˜ao e discuss˜ao dos resultados finais.
Por fim, o cap´ıtulo 6 ´e dedicado `a conclus˜ao da disserta¸c˜ao, onde s˜ao referidos v´arios aspetos pertinentes relacionados com as limita¸c˜oes principais encontradas na fase implementa¸c˜ao do sistema, poss´ıveis melhorias e extens˜oes futuras, bem como alguns coment´arios finais.
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Tecnologias wearable
Tecnologia wearable ´e um termo geral utilizado para definir sistemas ou dispositivos que contˆem elementos eletr´onicos e que s˜ao transportados com o utilizador durante o seu uso (Dune, 2004).
Ao grupo de dispositivos wearable est˜ao associadas muitas formas diferentes de incorporar uma variedade de elementos eletr´onicos como sensores, motores, displays, alarmes ou baterias em acess´orios ou pe¸cas de vestu´ario que podem ser facilmente transportados no corpo do utilizador. Diversos sistemas eletr´onicos tˆem sido integrados em tecidos, chap´eus, pulseiras, an´eis, ´oculos, bem como outros dispositivos como smartwatches e auriculares, tornando tecnologias como circuitos eletr´onicos ou dispositivos de monitoriza¸c˜ao card´ıaca verdadeiramente wearable (Dune,2004).
Os dispositivos wearable atraem uma grande variedade de pessoas, desde profissionais de sa´ude at´e ao consumidor comum. Esta tecnologia tornou-se familiar com os nossos computadores pessoais, tablets e smartphones, tornando certas funcionalidades facilmente acess´ıveis de forma discreta e cont´ınua. Desde ent˜ao, os dispositivos wearable foram submetidos a muitos anos de desenvolvimento desde as ideias e prot´otipos iniciais (Hannikainen, 2006).
Uma das primeiras formas de tecnologia wearable foi o rel´ogio de pulso, que foi criado nos final dos anos 1500 (Childers, 1999). O rel´ogio foi uma tecnologia projetada para fornecer um servi¸co espec´ıfico a que os utilizadores teriam acesso em todos os momentos e de forma conveniente. Da mesma forma, o r´adio port´atil, que evoluiu para o walkman, um dispositivo perpetuado devido ao desejo de o utilizador ter acesso aos servi¸cos espec´ıficos que proporcionava a qualquer momento. O desejo e a necessidade de aceder continuamente e convenientemente `as funcionalidades que este tipo de dispositivos proporcionam veio criar a necessidade de um maior desenvolvimento de dispositivos port´ateis (Dune, 2004).
Mais tarde, o conceito de incluir novas e melhores funcionalidades em tecnologias wearable surge na forma de computadores wearable. Neste sentido, estes dispositivos s˜ao ainda um campo de pesquisa relativamente novo (Hannikainen,
2006). No ano 1960, Edward Thorp e Claude Shannon projetaram, implementaram e testaram o primeiro computador wearable, destinado para a previs˜ao do n´umero de uma roleta (figura 2.1) (Thorp, 1998). O sistema consistiu numa Unidade Central de Processamento constitu´ıda por doze trans´ıstores, dois micro interruptores como dispositivos de entrada para os dedos do p´e, um altifalante como dispositivo de sa´ıda, e uma liga¸c˜ao de r´adio.
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Esta aplica¸c˜ao representa um sistema com o intuito especial capaz de fazer apenas tarefas avan¸cadas especificas, demonstrando as caracter´ısticas importantes de aplica¸c˜oes para roupas inteligentes. A sua utiliza¸c˜ao, no entanto, foi proibida em alguns locais p´ublicos (Thorp, 1998).
Uma das primeiras utiliza¸c˜oes p´ublicas e, portanto, um importante ponto de partida para o desenvolvimento de produtos eletr´onicos wearable foi a implementa¸c˜ao de Sutherland do Head-Mounted Display (HMD) (figura 2.2), que foi utilizado em aplica¸c˜oes de realidade virtual (Kalawsky, 1993).
Figura 2.2 – Head-Mounted-Display de Sutherland (Kalawsky,1993).
O desenvolvimento dos computadores wearable tamb´em exibiu uma progress˜ao em dire¸c˜ao `a mobilidade e portabilidade, partindo de computadores mainframe de grande porte para desktops e laptops, PDA e, mais tarde, computadores rel´ogio de pulso (Dune, 2004). Em termos de conhecimento p´ublico em geral, os computadores wearable surgiram como sistemas de computadores de uso geral que
s˜ao t˜ao m´oveis como os seus utilizadores, movendo-se com eles a qualquer momento e em qualquer lugar. No Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT), em particular, um grupo de estudantes universit´arios e funcion´arios come¸caram a usar os seus computadores de forma cont´ınua na d´ecada de 1990 (Mann, 1997; Starner, 2002). A primeira conferˆencia mundial sobre computadores port´ateis foi realizada em 1997 (IEEE, 1997).
Desde ent˜ao, a manifesta¸c˜ao de tecnologias wearable cobriu sistemas de computadores port´ateis de grande a pequena escala, bem como aplica¸c˜oes para fins especiais. No futuro, as plataformas m´oveis personalizadas podem fornecer computa¸c˜ao de alto n´ıvel para uma variedade de aplica¸c˜oes e uma interface para controlar o ambiente circundante (Mann,1997;Starner, 2002).
Enquanto muitos dispositivos industriais s˜ao wearable simplesmente por serem montados sobre o corpo, outros dispositivos port´ateis s˜ao projetado de forma oculta no corpo ou na roupa. Embora a integra¸c˜ao visual subtil de tecnologia seja claramente uma necessidade em muitas aplica¸c˜oes, principalmente em dispositivos projetados para vigilˆancia, este facto raramente tem sido abordado pelos projetistas de dispositivos port´ateis. Isto ´e devido, em parte, `a rela¸c˜ao entre o tamanho f´ısico dos componentes e funcionalidades, um problema que se verifica principalmente nos computadores wearable (Dune, 2004).
Assim, mesmo com a diminui¸c˜ao cont´ınua dos dispositivos em tamanho, as necessidades de novas funcionalidades continuam a crescer. Por outro lado, outros dispositivos port´ateis tˆem sido desenvolvidos para obter dados a partir do corpo de forma port´atil e conveniente. Em ambientes hospitalares, os sensores podem aderir `a pele enquanto o paciente se encontra conectado a uma unidade de recolha de dados (Dune, 2004).
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A medida que tecnologia computacional requerida para recolher os dados do sensor diminui em tamanho, a unidade de cole¸c˜ao de dados pode ser montada fisicamente no corpo, diminuindo a necessidade de ter o paciente confinado ao hospital.
2.1. SMARTWATCHES 11
uma amostra do estado f´ısico real do paciente. A monitoriza¸c˜ao cont´ınua proporcionada por um dispositivo wearable transforma esta amostra numa imagem em movimento, refletindo toda a realidade do seu estado f´ısico (VivoMetrics, 2003). Um dispositivo wearable consiste, portanto, num conjunto de sistemas eletr´onicos em constante desenvolvimento e que se representam cada vez mais como parte integral da vida comum de um utilizador. S˜ao instrumentos por vezes vistos como assistentes pessoais eletr´onicos inteligentes que podem trazer muita utilidade na vida daqueles dispostos a tomar esta tecnologia e aceit´a-la como parte do seu dia-a-dia.
Como estes, foram criados muitos outros exemplos de como uma simples atividade comum pode beneficiar da miniaturiza¸c˜ao da tecnologia que nos rodeia e que cada vez mais nos acompanha.
2.1
Smartwatches
Uma importante e popular incorpora¸c˜ao de aplica¸c˜oes wearable ´e o smartwatch. Desde o simples rel´ogio de pulso ao sofisticado smartwatch com que estamos familiarizados atualmente, ´e impressionante a evolu¸c˜ao tecnol´ogica e funcional com que nos deparamos.
Como j´a foi referido anteriormente, o rel´ogio de pulso ´e uma das tecnologias wearable mais antigas que permite aos utilizadores obter informa¸c˜ao de forma f´acil e r´apida. O seu uso tornou-se comum para as mulheres no final dos anos 1800, e pelos homens no in´ıcio de 1900 (Martin,2002).
O design original do rel´ogio veio da ado¸c˜ao de rel´ogios de bolso pelos militares. Com manobras militares coordenadas de modo a acontecerem simultaneamente, os rel´ogios foram uma importante ferramenta de guerra, j´a que um rel´ogio de bolso n˜ao poderia ser consultado t˜ao facilmente.
Mais tarde surgiram novos avan¸cos tecnol´ogicos como o aparecimento do rel´ogio digital, (Piquet,2002) e, em seguida, o rel´ogio calculadora da HP em 1978, seguido
rapidamente por rel´ogios com uma gama de caracter´ısticas diferentes desde a incorpora¸c˜ao de r´adio `a televis˜ao (Beringer, 1984). Desta forma, foi significativa a evolu¸c˜ao dos rel´ogios de pulso durante a ´ultima metade do s´eculo.
Na evolu¸c˜ao para o smartwatch que vemos hoje, tˆem surgido rel´ogios totalmente program´aveis com a capacidade de interagir com outros dispositivos e servi¸cos de Internet (Cha et al., 2015).
O primeiro smartwatch foi introduzido no ano 2000 pela IBM que representava um prot´otipo que utilizava o Linux e um processador ARM (Advanced RISC Machines). O dispositivo era ainda volumoso e nunca foi comercializado (Narayanaswami et al.,
2002) (figura 2.3 `a esquerda).
No final de 2012, a Pebble Technology lan¸cou o primeiro smartwatch consum´ıvel (figura 2.3 `a direita). Em Julho de 2013 foram vendidos mais de 85000 destes smartwatches (Arthur, 2013). A vers˜ao mais recente deste dispositivo inclui um processador ARM Cortex-M3, um display de 144x168 pixeis, Bluetooth 4.0, um motor de vibra¸c˜ao, uma b´ussola digital, um aceler´ometro e uma bateria de l´ıtio.
Figura 2.3 – Smartwatch da IBM (equerda) e da Pebble (direita) (Narayanaswami et al.,
2002; Migicovsky et al.,2014).
2.1. SMARTWATCHES 13
ao programador desenvolver aplica¸c˜oes para o rel´ogio, bem como APIs (Application Programming Interface) para comunica¸c˜ao por Bluetooth, armazenamento local, sincroniza¸c˜ao de tempo, desenho gr´afico, controlo de bot˜oes e vibra¸c˜ao (Migicovsky et al., 2014).
Recentemente, a plataforma Android Wear, bem como os rel´ogios da Apple alcan¸caram alguma popularidade (Rawassizadeh et al., 2014). Em paralelo, houve um aumento na quantidade dispositivos de pulso n˜ao-rel´ogios, destinados principalmente `a sa´ude e quantifica¸c˜ao pessoal de movimento e exerc´ıcio (Swan,
2012).
Tem havido uma grande quantidade de trabalho e recursos dedicados a esta ´area de pesquisa. Surgem ainda avan¸cos significativos no mecanismo de toque em dispositivos pequenos (Holz and Baudisch, 2010a,b; Karlson et al., 2005; Baudisch and Chu,2009), bem como na introdu¸c˜ao de texto (Cha et al.,2015;Dunlop et al.,
2014; Hong et al., 2015).
Existem dois tipos de mecanismo de input nos smartwatches: toque f´ısico e a tecnologia t´actil, sendo o primeiro o mais adequado no caso de o smartwatch for desenvolvido com a inten¸c˜ao de n˜ao requerer demasiada aten¸c˜ao visual do utilizador. Outra modalidades de entrada seria o gesto, tal como a inclina¸c˜ao do ecr˜a (Xiao et al., 2015) e intera¸c˜oes em torno do dispositivo (Oakley, 2014; Kratz and Rohs, 2009). No entanto, ´e discut´ıvel a limita¸c˜ao deste tipo de input em termos de margem quantitativa de gestos poss´ıveis, bem como a possibilidade de pouca precis˜ao na dete¸c˜ao do movimento (Cha et al., 2015).
Em termos de output, a abordagem mais utilizada tem sido a visual atrav´es da utiliza¸c˜ao do LCD, no entanto, existem muitas outras op¸c˜oes como ´audio, luzes e vibra¸c˜ao (Cha et al.,2015).