O campo da computação fisica engloba todas as disciplinas que permitem construir equipamentos digitais de computação que interagem com, e respondem à, realidade fisica analógica que os rodeia, usando software e hardware para este fim.

Em sentido mais lato, é a disciplina que estuda e concebe sistemas digitais, incluindo computadores, controladores e respectivo software que, ligados a sensores e actuadores, permitem construir sistemas e aparelhos autómatos, que percebem a realidade e respondem com acções fisicas a esta realidade.

Em sentido mais estrito, o termo aplica-se a projectos que envolvem computadores, sensores e actuadores, capazes de produzir sistemas que de um modo simples, sob o ponto de vista dos meios, cumpram aquelas permissas de resposta/interacção física ao mundo fisico, envolvendo meios específicos da computação e normalmente em ambientes não especificamente tecnológicos, como sejam os campos da arte, design, multimédia, vida quotidiana, e mesmo em automatismos mais elaborados (museus, centros de interpretação, maquetagem, demonstração, marketing, maquetagem, jogos, multimedia, domótica, etc) envolvendo interacção com utilizadores ou com o meio que o rodeia.

O conceito aplica-se também a todos os projectos deste género em que ficam envolvidos dispositivos que permitam qualquer interacção fisica com o meio ambiente, como o reconhecimento e sintese de voz, para interacção com sistemas digitais, bem como todas as disciplinas de “computer vision”, principalmente quando se destina a “gesture recognition and interaction”.

A disciplina não é de facto uma disciplina técnica ou cientifica por si, mas sim a aplicação prática de conhecimentos cientificos e técnicos de outras disciplinas (computação, cibernética, sistemas de controlo, electrónica, inteligência artificial, etc.), mas constitui um corpo de conhecimento técnico e tecnológico autónomo, pela grande quantidade de situações práticas distintas em que estes conhecimentos permitem resolver os problemas.

Physical (or embedded) computing, in the broadest sense, means building interactive physical systems by the use of software and hardware that can sense and respond to the analog world. While this definition is broad enough to encompass things such as smart automotive traffic control systems or factory automation processes, it is not commonly used to describe them. In the broad sense, physical computing is a creative framework for understanding human beings’ relationship to the digital world. In practical use, the term most often describes handmade art, design or DIY hobby projects that use sensors and microcontrollers to translate analog input to a software system, and/or control electro-mechanical devices such as motors, servos, lighting or other hardware.
in Wikipedia

Supunhamos um aparelho de ar condicionado. Este aparelho é um autómato que, através de um conjunto de dispositivos detecta a temperatura e humidade do ar, interage com o ambiente actuando motores e dispositivos que provocam a circulação, arrefecimento e aquecimento, humidificação e desumidificação do ar, de modo a repor estas caractaristicas em parâmetros prévimente determinados. O aparelho é de facto, e apenas, um autómato, procurando repor condições homeostáticas, usando simples principios do controlo, com realimentação negativa, mas não faz parte da classe tratada pela computação fisica, uma vez que não passa de um conjunto de automatismos estáticos, que nada mais faz que repor as caracteristicas do ar, o mais proximo possivel de valores prédefinidos, por simples comparação (homeostase). Nenhuma inteligência existe no aparelho, nem mesmo qualquer software (em sentido estrito) será necessário, pois todos estes automatismos se podem produzir com ligações electricas e mecânicas simples e básicas.

Homeostase (ou Homeostasia) é a propriedade de um sistema aberto, seres vivos especialmente, de regular o seu ambiente interno de modo a manter uma condição estável, mediante múltiplos ajustes de equilíbrio dinâmico controlados por mecanismos de regulação interrelacionados.
O termo foi cunhado em
1932 por Walter Bradford Cannon a partir do grego homeo similar ou igual, stasis estático.
in Wikipedia

Supunhamos agora que lhe juntamos  um processador e memória, que corre algum software, e que dispõe de meios para ser capaz de saber quem são as pessoas presentes na sala, quais as suas preferências, e capaz de adaptar as condições à média das preferências. Introduzimos agora a computação. Estamos a entrar no campo da computação fisica, mas ainda nos falta um elemento: a actuação continua a ser perfeitamente automática, e sem qualquer tipo de “inteligência” ou interacção, que não seja perfeitamente automática.

Acrescentemos outros elementos; digamos que o sistema deve ser capaz de detectar a velocidade a que está a conseguir adaptar o ambiente às pessoas presentes, e que consegue (ainda que não saiba porquê) corrigir esta velocidade, de modo a não produzir sensações de desconforto (que estão parametrizadas, claro). Supunhamos também que as pessoas presentes têm a capacidade de informar o sistema de se ambiente está agradável ou não, e ainda a informarem como o corrigiriam e, o sistema, é capaz de aprender com isso melhores maneiras de actuar no futuro. E eis a computação fisica… introduzimos três caracteristicas interessantes: capacidade de adapatação (na velocidade de mudança), capacidade de comunicação (com as pessoas), e capacidade de aprendizagem (uma forma de inteligência artificial), que lhe permite melhorar a performance em actuações futuras.

Que meios necessitamos para isto? Bom… um controlador digital baseado num microprocessador, memória, uma duzia de sensores, um sistema de interacção com o utilizador (reconhecimento de voz?) e, mais importante que tudo, software. Na computação fisica temos três elementos essenciais: sensores do meio fisico, processamento digital, actuadores (motores, relais, controlo proporcional, DMX, Midi, etc…).

Tipicamente isto pode ser feito com poucos meios, usando dispositivos electronicos, incluindo controladores chamados “embeded controllers”, disponiveis no mercado (off-the-shelf modules) e alguma inteligência de engenharia electrónica e de software. Tipicamente isto pode ser feito por não especialistas (pelo menos não “especialmente” especialistas), e não tecnólogos, permitindo projectos produzidos por artistas, por designers, por engenheiros de outras àreas, ou por especialistas de outras àreas que necessitam de responder a solicitações deste género. No limite, e com o corpo de conhecimentos disponivel, até amadores em projectos DIY (Do It Yourself) podem produzir interessantes resultados.

No entanto a mais interessante utilização da computação fisica é, quando se produzem sistemas que melhorem significativamente experiencias que de outro modo seriam desinteressantes, ou que facilitem e melhorem significativamente a vivencia de uma situação. E como já citado, não ficam aqui de fora as aplicações no marketing, na publicidade, nos museus, nos eventos empresariais e culturais, ou nos eventos multimedia. Até na domótica básica…

Uma das utilizações da Physical Computing é na produção física, e design, de produtos e conceitos, que terão aplicação unica e sem repetição, e que deste modo são rápidamente prototipados por um baixo custo, de forma fiável e recorrendo apenas a tecnologias disponiveis.

Em todo o mundo centenas de agencias criativas e de comunicação recorrem à computação fisica para criar sistemas surpreendentes, e que de forma muito marcante surpreendem e aproximam o publico de eventos, marcas, produtos, exposições, etc. Muitas das utilizações são quase experimentais, projectos únicos e sem continuação, casos originais.

A Dreamfeel explora activamente este conceito, e propõe frequentemente soluções deste tipo, em multiplas situaçoes em que tal se aplica: museus, exposições, campanhas de marketing, espectáculos, apresentações multimedia, etc.

De entre as multiplas agências e empresas criativas que usam o conceito em todo o mundo têm-se destacado algumas com realizações realmente inovadoras, muitas vezes rápidamente transformadas em produtos de exito, de entre as quais não são as menos significativas a famosa IDEO, em Palo Alto, USA, a inglesa Tinker It! ou a italiana IO Agency.


Um projecto amador, baseado num Arduino (controlador de i/o, tipico no Physical Computing)

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Um projecto profissional em desenvolvimento.


MIT Media Lab – O Massachussets Institute of Technology mantem o Media Lab, especializado no desenvolvimento de Physical Computing, entre outras àreas próximas como multimedia, realidade virtual e realidade aumentada.  Este projecto, chamado “TaPuMa” é um “Tangible Public Map” que permite a interacção do interface informático com objectos do quotidiano, reconhecidos pelo sistema, como forma de controlo da aplicação informática.

Recursos
IDEO
Tinker It!
IO Agency

Wikipedia

Livros

Practical Arduino: Cool Projects for Open Source Hardware (Technology in Action)