Veremos a seguir como o InterSystems IRIS aliado com Machine Learning pode transformar para melhor a educação do Brasil e do mundo

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O video de apresentação:

Clique na imagem abaixo para ver o video de apresentação.

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Educação Integrada com InterSystems IRIS

A ideia é integrar a educação usando InterSystems IRIS para permitir a criação de uma plataforma completa para gestão, análise, melhoria e transformação da educação. Com o InterSystems IRIS, seria possível integrar dados de diferentes fontes, como informações sobre alunos, professores, diretores, escolas, faculdades, cursos, entre outros, em um único lugar.

Nós sabemos que a educação é um setor de extrema importância para a sociedade, e pode ser considerado um negócio lucrativo não só financeiramente, mas também em termos de desenvolvimento social e econômico, por isso escolhi este caso de negócio. A pricinpal abordagem tecnólogica usada aqui é o Machine Learning, pois a ideia é que ferramentas de IA sejam usadam para melhorar a educação humana e não o contrário.

O projeto envolve combinar InterSystems IRIS e Machine Learning, além de outras abordagens técnologicas para criar uma plataforma de educação completamente integrada, onde todas as instituições de ensino do país estaram ligadas a plataforma, para permitir a integração de milhares de dados educacionais, que seriam usados para se servir ferramentas de ensino, análise e gestão da educação de um jeito nunca visto antes, utilizando do Machine Learning para se prever problemas e apresentar soluções que seriam capazes de melhorar completamente o ensino do Brasil.

Usar e desenvolver ferramentas de IA para colaborar com a evolução humana, não para se aproveitar de suas fraquezas.

É um fato que tecnologias relacionadas à Inteligência Artificial estão em constante evolução, desta forma se torna cada vez mais necessário melhorar a eficiência da educação humana, para que humanos evoluam junto e não fiquem para trás. Sendo assim, em um mundo tão cheio de informações e conhecimento, precisamos de ferramentas poderosas de processamento de dados, integração e análise em tempo real, e é ai que entra o InterSystems IRIS.

Graças ao InterSystems IRIS podemos criar uma plataforma global de educação, integrar dados de diferentes fontes, executar análises em tempo real e fornecer insights acionáveis para tomada de decisão rápida e precisa. Poderemos usar diferentes abordagens tecnológicas em conjunto com o InterSystems IRIS, esta plataforma seria usada por escolas, faculdades e outras instituições de ensino, abrindo caminho para trazer a gamificação na sua forma máxima em todas as fases da educação, aumentando o engajamento das pessoas no ensino e na educação de qualidade.

Graças ao InterSystems IRIS e o Machine Learning podemos mudar a realidade de países como o Brasil, um país que sofre com uma educação de péssima qualidade há muitos anos, desta forma vamos criar uma plataforma colaborativa e integrada de educação, que vai salvar a educação do Brasil.

Arquitetura

A arquitetura (modelo lógico) da plataforma Educação Integrada InterSystems IRIS vai envolver combinar diferentes componentes tecnológicos para atender às necessidades específicas deste projeto. Em termos gerais, a plataforma tem a seguinte arquitetura:

InterSystems IRIS:

Nossa plataforma é construida em cima do InterSystems IRIS, o que facilita a criação de aplicativos habilitados para aprendizado de máquina de alto desempenho que conectam dados e silos de aplicativos.

Com ele vamos ter gerenciamento de banco de dados de alto desempenho, interoperabilidade e recursos de análise, todos integrados desde o início para acelerar e simplificar os aplicativos com uso intensivo de dados mais exigentes e integra-se perfeitamente a infraestrutura existente.

Front-end:

O front-end é construído usando o framework Angular, que vai permitir que se desenvolva uma interface amigável e intuitiva para os usuários finais da plataforma, incluindo professores, alunos, pais, diretores, empresas e funcionários públicos e privados e etc.

Back-end:

O back-end é construído usando InterSystems API Manager e ObjectScript.
Sabendo que O API Manager usa contêineres, precisaremos trabalhar com contêineres e Docker também.

Observação: O InterSystems API Manager (IAM) é um componente independente que a InterSystems fornece para uso com os produtos InterSystems IRIS.
Ele permite que se monitore, controle e administre o tráfego de API baseado em HTTP, o InterSystems API Manager (IAM) permite que se aproveite ao máximo os microsserviços e APIs que são expostos ou consumidos por aplicativos InterSystems IRIS.

O InterSystems API Manager é uma solução de gerenciamento de API que oferece recursos de segurança, autenticação, autorização e monitoramento de API em tempo real, enquanto o ObjectScript é uma linguagem de programação multi-paradigma que é usada para desenvolver aplicativos para a plataforma InterSystems IRIS. No caso também podemos trazer mais do Machine Learning caso haja necessidades especifícas, pois o InterSystems IRIS também oferece suporte integrado para Python e outras linguagens externas.

O API Manager fornece uma interface para gerenciar, autenticar e monitorar as APIs desenvolvidas em ObjectScript ou em outras linguagens, já o ObjectScript fornece a lógica de negócios para as APIs. Quando uma solicitação é feita a uma API gerenciada pelo API Manager, o API Manager encaminha a solicitação para o serviço ObjectScript correspondente. Depois que o serviço processa a solicitação, ele retorna uma resposta ao API Manager, que por sua vez manda a resposta de volta ao cliente. Isso permite que o ObjectScript se concentre na lógica de negócios, enquanto o API Manager gerencia a autenticação, autorização, segurança e monitoramento de API. Além de ser excelente para definir os consumidores para alunos, professores, pais e etc; Eles representam “aplicativos diferentes” que farão chamadas de API para o API Manager.

Banco de dados:

O banco de dados é hospedado no InterSystems IRIS. A plataforma de dados InterSystems IRIS fornece uma arquitetura multimodelo que permite usar o modelo de dados que melhor se adapta a cada tarefa ( relacional, de objeto ou até mesmo acesso direto/nativo ) tudo acessível por meio do idioma escolhido. que oferece alta escalabilidade, segurança e disponibilidade para o banco de dados.

Hoje o InterSystems IRIS também permite a integração direta com o Kafka, o que nos permite ter aplicativos de streaming em tempo real de alto desempenho.

Machine Learning:

Nossa plataforma também utiliza o InterSystems IntegrateML, que oferece recursos avançados de Machine Learning para análise de dados e previsão de tendências.
IntegratedML é um novo recurso do InterSystems IRIS que permite que os desenvolvedores SQL desenvolvam facilmente modelos de aprendizado de máquina com apenas alguns comandos semelhantes a SQL. Os modelos de aprendizado de máquina podem ser integrados perfeitamente em aplicativos e produções para serem executados em tempo real em resposta a eventos e transações. Desta forma vamos poder oferecer para todos os usuários da plataforma uma ferramenta poderosa de IA para colaborar com o progresso da evolução humana, oferecendo análises de desempenho, dicas e permitindo que se ofereça uma atenção individual para as dificuldades em particular de cada indivíduo.

IoT:

A plataforma é integrada com sensores IoT, para rastrear o desempenho dos alunos em tempo real. Isso é usado para análise, gamificação, previsões do IntegrateML, planos de segurança, melhora da experiência dos alunos, monitoramento de energia, monitorar temperatura e umidade,
gerenciar presença, monitorar o uso das instalações e etc.
Como nosso modelo de comunicação terá uma arquitetura centralizada, teremos várias instâncias InterSystems IRIS, desta forma cada instituição terá sua própria infraestrutura IoT de forma independente.

Blockchain:

A plataforma poderá também ser integrada com a tecnologia Blockchain para garantir a segurança dos dados dos usuários e a transparência em todo o sistema educacional. A blockchain poderá, será utilizada para garantir a integridade e a segurança dos registros e transações realizadas pelos usuários, como alunos, professores, pais e outros. Por exemplo a blockchain poderá ser utilizada para registrar a emissão de diplomas e certificados digitais, garantindo a autenticidade dos documentos e prevenindo fraudes.

Com essa arquitetura vamos poder combinar diferentes tecnologias e abordagens tecnológicas para fornecer uma plataforma robusta e escalável para gerenciamento, análise, controle e melhoria da educação no país. Ainda poderemos integra-la com outras plataformas e serviços externos, como empresas e o governo federal, para permitir que a plataforma Educação Integrada InterSystems IRIS ofereça uma experiência de usuário ainda mais abrangente e enriquecedora.

Observação: Pode haver a necessidade de se trabalhar com outras linguagens e tecnologias, por isso na imagem abaixo podemos ter uma ideia melhor do que é possivel com InterSystems IRIS

Funcionalidades do InterSystems IRIS que são de extrema importância para o funcionamento desta plataforma:

1. Ferramentas de colaboração: Algo muito importante é o trabalho em equipe, que é crucial para um projeto como esse. E como o InterSystems IRIS oferece várias ferramentas de colaboração, como mensagens, notificações e bate-papo, que permitem que as equipes trabalhem juntas de maneira mais eficiente seria possível com toda certeza desenvolver um projeto tão grande como este.

2. Armazenamento de dados: Precisamos de um armazenamento de dados muito bom e como o InterSystems IRIS tem um armazenamento de dados de alto desempenho e escalável que permite armazenar dados de várias fontes em um único local teremos o necessário, com toda certeza.

3. Acesso a dados em tempo real: O setor da Educação demanda uma tomada de decisão muito precisa e inteligente. Desta forma temos aqui mais um motivo para escolher o InterSystems IRIS, pois ele nos permite ter o acesso a dados em tempo real de várias fontes, incluindo dados estruturados e não estruturados. Isso permite se tomar decisões informadas em tempo real com base em insights valiosos.

4. Integração com outros sistemas: Não pode parar, não pode perder, precisa integrar. O InterSystems IRIS pode ser facilmente integrado com sistemas de terceiros. Desta forma as instituições vão poder estender soluções existentes e aumentem sua eficiência operacional. O que é muito importante, pois hoje já temos muitos sistemas em uso no setor educacional, então poderemos aumentar a eficiência de grande parte deles e/ou liberar mais informações valiosas de tomada de decisão.

5. Monitoramento e gerenciamento de desempenho: O MEC e as instituições vão precisar de ferramentas de monitoramento e gerenciamento de desempenho que permitem que se monitore e otimize o desempenho dos sistemas em tempo real, o que é outra funcionalidade do InterSystems IRIS.

6. Desenvolvimento de aplicativos móveis: Uma das ideias é que pais possam acompanhar o desempenho de seus filhos em qualquer lugar, usando um smartphone por exemplo e como o InterSystems IRIS permite o desenvolvimento de aplicativos móveis de alta qualidade e seguros que podem ser facilmente integrados com outros sistemas, nossa plataforma poderá oferecer aplicativos móveis para todos: pais, professores, alunos e outros.

7. Segurança avançada: Precisamos de total segurança em uma platforma como esta, é um setor muito importante. InterSystems IRIS oferece recursos de segurança avançados, como autenticação, autorização e criptografia de dados, garantindo que os dados sejam mantidos seguros.

8. Escalabilidade: Nossa plataforma precisa ser altamente escalável, ou seja, tem que ter condições para crescer de forma uniforme ou para suportar um aumento de carga e ser capaz de lidar com grandes volumes de dados e tráfego de aplicativos, permitindo que a plataforma cresça e se adapte às necessidades em constante mudança do setor educacional. Algo que é totalmente possível no InterSystems IRIS.

9. Processamento de fluxo de dados em tempo real: O InterSystems IRIS permite o processamento de fluxo de dados em tempo real, o que é ideal para este projeto que exige análise de dados em tempo real, esta plataforma seria uma grande ferramenta de mudança, e teria grande importância na sociedade, além de trabalhar com muitas tecnologias e processar grandes quantidades de dados, então com toda certeza esta capacidade do InterSystems IRIS é crucial.

10. Business Intelligence (BI) e análise avançada: O InterSystems IRIS oferece recursos avançados de BI e análise, permitindo que a plataforma crie relatórios, dashboards e análises avançadas de seus dados. Isso ajudaria as instituições e orgãos responsáveis a tomar decisões informadas com base em insights valiosos.

11. Integração de sistemas legados: O InterSystems IRIS oferece recursos de integração que permitem que as instituições integrem facilmente seus sistemas legados com sistemas modernos e em nuvem, aumentando a eficiência operacional e reduzindo custos.

12. Desenvolvimento de aplicações web: Como vimos na arquitetura, a principal tecnologia de front-end escolhida foi o Angular e apesar de no diagrama apresentarmos uma arquitetura de um cliente web externo ao servidor, também podemos ter um cliente web servido pelo InterSystems IRIS. O InterSystems IRIS permite o desenvolvimento de aplicações web de alta qualidade e seguras, utilizando tecnologias modernas como Angular, React, Vue.js e outros.

13. Automação de processos empresariais: Educação também é negócio, um negócio lucrativo, desta forma serão necessários recursos de automação de processos empresariais (BPM) que permitem que as instituições automatizem e gerenciem seus processos de negócios de forma mais eficiente. O InterSystems IRIS oferece!

14. Suporte para múltiplos idiomas e regiões: O InterSystems IRIS suporta múltiplos idiomas e regiões, permitindo que a plataforma atenda clientes e usuários em todo o mundo.

15. Regras de Negócios(Business Rules): Com esta funcionalidade, o InterSystems IRIS permite que usuários não técnicos alterem o comportamento dos processos de negócios em pontos de decisão específicos. Sendo possível alterar a lógica da regra instantaneamente, usando o editor de regras no portal de gerenciamento. Imagine que uma instituição de ensino que está em todo o Brasil acaba de lançar um programa de bolsas de estudo, mas cada "filial" desta instituição tem seus próprios critérios de aceitação de alunos, com as regras de negócios suportamos essa divisão de responsabilidade. Portanto, é possível que analistas de negócios em vários locais regionais executem o Editor de Regras para modificar suas cópias da regra para fornecer diferentes critérios específicos apropriados para suas localidades.

16. Encryption (Criptografia): Uma plataforma como esta vai lidar com muitos dados valiosos, por isso precisamos protege-lá contra acesso não autorizado a dados em disco, por isso está funcionalidade do InterSystems IRIS de criptografia é muito importante. O InterSystems IRIS fornece criptografia de chave gerenciada , um conjunto de tecnologias que protegem os dados em repouso.

17. Mirroring and High Availability: Outra funcionalidade muito importante do InterSystems IRIS é o espelhamento e alta disponibilidade, está pode ser considerada uma plataforma de missão crítica e precisa estar disponível 24 horas por dia, 7 dias por semana. O espelhamento da plataforma de dados IRIS da InterSystems fornece failover automático rápido, confiável e robusto com base na replicação lógica de dados. Caso o pior aconteca e um grande evento derrube um aplicativo ou serviço da nossa plataforma, o espelhamento oferece uma rápida recuperação de desastres.

Mais ferramentas e funcionalidades InterSystems IRIS interessantes que seram úteis para a plataforma:

InterSystems IRIS Adaptive Analytics:

• O InterSystems IRIS Adaptive Analytics é uma extensão opcional que fornece uma camada de modelo de dados virtual orientada para os negócios entre o InterSystems IRIS e as populares ferramentas de cliente Business Intelligence (BI) e Artificial Intelligence (AI).
  O BI pode ser usado para criar painéis de controle e relatórios personalizados.

InterSystems DeepSee:

• Esta ferramenta pode ser usada para criar visualizações de dados interativas e em tempo real, permitindo que os usuários do sistema explorem os dados de forma mais aprofundada e tomem decisões mais informadas.

InterSystems HealthShare:

• O HealthShare, que é muito mais do que uma funcionalidade, pode ser usado para integrar dados de saúde dos alunos, permitindo que os médicos e os professores monitorem o bem-estar físico e mental dos alunos e ajudem a identificar e tratar problemas de saúde. Isso aqui só se o Brasil der mais um passo para o futuro utilizando InterSystems na saúde também, mas mesmo que não, sabemos que continua sendo possível graças a capacidade de integração com outros sistemas do InterSystems IRIS.

System Alerting and Monitoring:

• System Alerting and Monitoring ( SAM ) é um componente independente que a InterSystems fornece para monitorar os produtos da InterSystems. Com este, mesmo que nossa plataforma seja executada em um par espelhado local ou na nuvem com vários aplicativos e servidores de dados, poderemos usar o SAM para monitorar as instâncias InterSystems IRIS. Usando o aplicativo da web SAM para visualizar métricas de desempenho em tempo real para clusters e instâncias.

InterSystems Reports

• Como estamos lidando aqui com uma área de grande importância para a sociedade, com papel direto do governo precisamos de uma uma solução de relatórios moderna e robusta para garantir eficiência e segurança da plataforma e dar todo respaldo burocratico necessário. Que torna se possível graças ao InterSystems Reports, que é uma ferramenta de geração de relatórios para a plataforma de tecnologia InterSystems IRIS. Com o InterSystems Reports, é possível criar relatórios com gráficos, tabelas, imagens e outros elementos personalizados, além de definir layouts específicos para diferentes tipos de relatórios. A ferramenta também oferece suporte para relatórios em vários formatos, incluindo PDF, HTML, Excel e CSV, entre outros.

InterSystems IRIS® Natural Language Processing (NLP)

• Análise de Texto (Processamento de Linguagem Natural), com esta tecnologia o InterSystems IRIS permite que se execute análise de texto em fontes de dados não estruturadas em uma variedade de linguagens naturais sem qualquer conhecimento prévio de seu conteúdo. Algo muito útil para as instituições de ensino que muitas vezes podem precisar de informações sobre o conteúdo de textos diversos, isso permite que se descubra informações úteis sobre o conteúdo de um grande número de documentos de texto sem nenhum conhecimento prévio do conteúdo dos textos.

A ferramenta InterSystems IRIS SQL Search

• Esta ferramenta integra-se com o InterSystems IRIS Natural Language Processor (NLP) para executar operações de pesquisa de texto com reconhecimento de contexto em dados não estruturados, com recursos como pesquisa difusa, expressões regulares, lematização e decomposição. Esse recurso é fundamental para acessar o conteúdo de grandes volumes de texto armazenados em SQL.

PMML (Predictive Modeling Markup Language)

• Como nossa plataforma servirá várias instituições de ensino que precisam trabalhar com análise e ciência de dados de forma otimizada, precisamos de um padrão que possibilite que modelos de mineração de dados e estatísticos possam ser compartilhados entre as aplicações de diferentes fornecedores. A maneira de fazer isso é usando PMML, que é suportado pela plataforma de dados InterSystems IRIS.

AutoML

• Nossa! Cada vez mais imprecionado com o InterSystems IRIS, agora temos aqui mais uma funcionalidade super legal que será muito útil para uma plataforma como está, intimamente ligada ao machine learning. O AutoML é um sistema automatizado de aprendizado de máquina desenvolvido pela InterSystems, alojado na plataforma de dados InterSystems IRIS. Ele foi projetado para criar rapidamente modelos preditivos precisos, automatizando vários componentes-chave do processo de aprendizado de máquina. Depois de treinar o modelo com o AutoML, vamos poder implantá-lo facilmente usando a sintaxe SQL fornecida pelo IntegratedML. Isso é muito útil, imagine quanto tempo vamos economizar, vamos poder treinar diversos modelos relacionados a educação como: Modelo preditivo de desempenho acadêmico, Modelo preditivo de retenção de alunos, Modelo preditivo de engajamento, Modelo preditivo de recomendação de conteúdo, Modelo preditivo de detecção de plágio, Modelo preditivo de detecção de uso de IA na geração de textos e etc. tudo de forma automatizada. Para poder oferecer diversas ferramentas incríveis para transformar a educação totalmente.

Agora que vimos muitas funcionalidades do InterSystems IRIS que serão essenciais para este caso, vamos tentar vislumbrar como esta ideia pode transformar a educação:

Precisamo integrar em uma única plataforma toda a educação do país, escolas (públicas e privadas), faculdades (públicas e privadas), enfim todas as Instituições Credenciadas
no MEC - Ministério da Educação, a ideia é que esta plataforma seja cedida pelo MEC, assim cada instituição teria sua própria instância.

Será preciso configurar as instâncias do IRIS para se comunicarem por meio de APIs e trocarem informações relevantes, como informações do aluno ou do professor.

A autenticação pode ser implementada para permitir que os usuários finais visualizem apenas os dados aos quais têm acesso, dependendo de seus perfis e funções (InterSystems API Manager). Por exemplo, um professor só poderia acessar os dados dos alunos que estão em suas turmas, enquanto um diretor poderia ter acesso a todos os dados dos alunos em sua escola.

Assim configurando de forma adequada as instâncias do InterSystems IRIS podemos fazer com que elas se comuniquem e troquem informações para fornecer uma visão unificada e completa do sistema educacional, permitindo que os usuários finais acessem facilmente as informações de que precisam, independentemente de sua localização física.

Vejamos:

Vamos integrar as instituições de todo o país para oferecer ferramentas de análise, educação, supervisão e outras. Teremos dados de alunos e instituições como por exemplo notas, perfil, ocorrências escolares, faltas, dados de IoT e etc; para por meio de Inteligência Artificial oferecer análises de desempenho e de pontos a melhorar, entre outras.

Será dividido entre interfaces especificas:

• Pais - Teriam acesso à informações referentes aos seus filhos.
• Professores - Teriam acesso à informações de todos seus alunos, podendo adicionar dados como notas.
• Alunos - Poderiam acompanhar seu desempenho, receber dicas, tarefas e etc.
• Diretores - Teriam uma grande ferramenta de Acompanhamente e análise.
• Orgãos Responsáveis - Teriam uma visão geral da educação no país.

Com isso podemos dar a sociedade, uma ferramenta completa de educação, para acompanhar, receber dicas, análises, para oferecer materias de apoio com base no desempenho particular de cada um, podendo dar atenção específica para cada pessoa.

Também será algo gameficado, com pontuação, prêmios para os melhores desempenhos, incentivando o aprendizado e o bom comportamento, onde as pontuações e os dados de cada individuo seriam importantes para toda a vida profissional, sendo usado como complemento de notas obtidas em provas de admissão de faculdades e para seletivas de oportunidades de emprego.

Aqui temos um adendo:

• Podemos integrar também dados das empresas, referente à vagas de emprego, permitindo que as empresas tenha acesso a uma interface de seleção de candidatos, com varios filtros, IA para seleção dos candidatos que mais se encaixam no perfil procurado.

• E do lado dos alunos, estes poderiam fazer buscas por oportunidades, receber propostas de emprego e estágios, receber uma análise indicando onde ele precisa melhorar para aumentar suas chances na vaga que ele almeja.

Sabemos que emprego é o que não falta, o que falta é mão de obra qualificada, assim com esta plataforma, que só é possível graças ao InterSystems IRIS, podemos integradar os dados valiosos para tomada de decisão tanto de empresas na hora de escolher um candidato, como de instituições de ensino na hora de selecionar o que será ensinado em sala de aula e também claro do cidadão na hora de traçar seus objetivos para seu futuro profissional.

Assim temos em mãos a oportunidade de mudar tudo, inclusive o entusiasmo das crianças na hora de estudar, pois está será uma plataforma cheia de gamificação, sabemos que o mundo de hoje oferece muitas distrações para as crianças, por isso precisamos urgentemente atrair as crianças para um ambiente saudável, educativo e ao mesmo tempo divertido. Por isso nossa plataforma terá também a gamificação na sua forma máxima, com emblemas, pontuações, jogos educativos, prêmios e etc. Daremos valor ao bom comportamento, as boas notas, ao trabalho em equipe, tudo que um ser humano precisa para viver bem em uma sociedade saudável pode e deve ser desenvolvido nas escolas e é preciso mostrar para as crianças que isso tem valor, e não tem jeito melhor que com gameficação.

Outra coisa importante são os pais, que muitas vezes negligenciam ou delegam a educação dos seus filhos, com esta plataforma mudamos isso, trazendo os pais para mais perto da escola, dos professores e da educação dos seus filhos, com dicas, análises, comunicação e claro gameficação. Que tal também dar prêmios aos pais pelo desempenho de seus filhos? que tal descontos em supermercados? equipamentos tecnológicos?

Como estamos falando aqui de uma plataforma ligada diretamente aos governos municipais, estaduais e federal, esta parte de prêmios poderia vir integrada ao Cadastro Único para Programas Sociais (CadÚnico), no caso do Brasil, que é um instrumento de coleta de dados e informações que objetiva identificar todas as famílias de baixa renda existentes no país para fins de inclusão em programas de assistência social e redistribuição de renda. Integrar esses dados à plataforma para que os governos valorizem pais dedicados à educaçãos de seus filhos e alunos com ótimo desempenho.

Desafios

Sabendo que o caso de negócio escolhido aqui foi no setor da educação e que este caso foi escolhido pois é um setor de extrema importância para sociedade, listo abaixo os desafios encontrados:

1. O primeiro desafio que podemos perceber em um projeto como este, está no fato de termos diferentes tipos de instituições de ensino no país, públicas, privadas e sem fins lucrátivos. E elas precisam estar, ao mesmo tempo, integradas e independentes. Por isso o InterSystems IRIS é tão importante, pois permite configurar as várias instâncias de forma que o usuário final terá uma visão unificada da plataforma, mesmo que cada instituição tenha sua própria instância InterSystems IRIS. Assim poderemos ter uma instância central ligada ao MEC que além de ter dados que são de responsábilidade do MEC, poderá consumir APIs das outras instâncias para obter os dados necessários e fornecer uma camada adicional de segurança e gerenciamento de acesso para as diferentes instâncias.
   Desta forma o front-end se comunica com a instância central, que é responsável por receber as solicitações do usuário final, processá-las e buscar as informações necessárias nas instâncias independentes e em si mesma em alguns casos. A instância central então retorna a resposta ao front-end, que apresenta as informações ao usuário final de forma unificada e amigável. Assim nosso modelo de comunicação terá uma "arquitetura centralizada".

2. O segundo desafio se trata do fato de que hoje nas instituições provavelmente existem sistemas de diferentes fornecedores e com diferentes estruturas de dados que precisam ser integrados na plataforma, o que pode levar a muitos desafios relacionados a identificação de sistemas que precisam ser atualizados ou substituídos. O que é algo que pode ser resolvido de forma objetiva se levarmos em conta que o modelo educacional que temos hoje está obsoleto e precisamos substituir, se não todos, grande parte desses sistemas, para integrar tudo na nova plataforma, além claro do fato desta nova plataforma ser construido em cima do InterSystems IRIS que nos oferece uma interoperabilidade sem igual. Desafios aparecem, mas o InterSystems IRIS tem a solução.

3. O terceiro é a questão da segurança, nossa plataforma precisa ser altamente segura para garantir que as informações pessoais de alunos, professores e outros estejam protegidas, além de garantir que apenas usuários autorizados tenham acesso a informações confidenciais. O que é algo que mais uma vez é facilitado pelo InterSystems IRIS. Mais abaixo vamos falar um pouco mais sobre isso.

Segurança, APIs e Modelo de Comunicação

Precisamos que nossa plataforma seja muito segura, saiba lidar com diferentes instâncias e que ao mesmo tempo, na percepção do usuário final, seja unificada.

Sabemos até aqui que está plataforma terá uma instância central que ficará sobre responsabilidade do MEC, e várias instâncias independentes e padronizadas sobre responsabilidade das instituições, desta forma vamos exemplificar abaixo como isso vai funcionar:

Para isso será preciso definir uma estrutura padronizada de APIs ao implementar as instâncias das instituições, para que a integração com a instância central seja realizada de maneira eficiente.

Assim ao cadastrar uma nova instituição na plataforma, será necessário incluir as informações referentes à API dessa instituição no banco de dados da instância central, permitindo que a comunicação entre as instâncias seja realizada de maneira adequada.

Outra coisa, é importante criar uma lógica de busca das informações de endpoint no banco de dados central, para que as informações sejam atualizadas automaticamente e o usuário final tenha acesso às informações da instituição correta.

Para implementar essa solução, será necessário utilizar o InterSystems API Manager e o ObjectScript para realizar a comunicação e integração entre as instâncias e o banco de dados central, a ideia é que o cadastro do usuário seja realizado na instância central, que poderá se comunicar também com outros serviços do governo para validar o cadastro, hoje no Brasil isso pode ser feito usando o gov.br que oferece um ambiente de autenticação digital único do usuário aos serviços públicos digitais, ou seja, com um único usuário e senha você poderá utilizar todos os serviços públicos digitais que estejam integrados com a plataforma GOV.BR. Fornece um nível de segurança compatível com o grau de exigência, natureza e criticidade dos dados e das informações pertinentes ao serviço público solicitado, assim, uma vez cadastrado, o usuário poderá ter acesso a todas as instituições do país diretamente na plataforma, podendo acessar seus dados de instituições onde está matriculado.

Desta forma quando uma pessoa realizar a matrícula em uma determinada instituição, um novo cadastro é gerado na instância local dessa instituição que vai validar os dados do aluno na instância central que por sua vez vai salvar a nova instituição nos dados do aluno para autenticação posterior.

Com esta lógica, precisamos que as instâncias das instituições disponibilizem as suas APIs e forneçam as credenciais de acesso para a instância central, teremos assim APIs especifícas e outras que possam vir a ser implementadas pelas instituições, também precisamos que cada instância das instituições de ensino forneça um serviço de autenticação integrado à plataforma central. Isso poderia ser feito usando um protocolo padrão, como OAuth 2.0, que permitiria que a instância central se autenticasse na instituição de ensino em nome do usuário, que poderá ser um diretor, um professor, aluno ou pai/mãe, funcionários e outros.

Uma vez autenticado, o sistema iria verificar em quais instituições o usuário tem acesso e mostrar apenas as informações relevantes para ele. Isso será implementado em ObjectScript usando uma combinação de APIs RESTful e lógica de negócios personalizada.

Supondo que um usuário faça login na plataforma central e seja autenticado com sucesso em uma instituição de ensino. A plataforma poderia então consultar um serviço RESTful na instituição para obter uma lista de cursos nos quais o usuário está matriculado. Essa solução garante que os usuários tenha acesso somente às informações relevantes para eles.

Com base nessa lista, a plataforma poderia exibir apenas os cursos relevantes para o usuário e ocultando todas as informações de outras instituições de ensino. O mesmo princípio poderia ser aplicado a outras informações, como notas, horários de aulas, calendários etc.

Observação: Como cada instituição terá sua própria instância InterSystems IRIS de forma independente isso abre possibilidade para que as instituições implementem novas APIs e desenvolvam outros aplicativos, além dos padronizados, que seriam disponibilizados na plataforma como numa loja de APPs. Como podemos ver o InterSystems IRIS abre um leque de oportunidades, onde podemos usar diversas abordagens tecnológicas para transformar a educação do país.

Agora o Machine Learning

Nossa plataforma é construida em cima do InterSystems IRIS, como já sabemos, e a principal abordagem tecnológica usada em conjunto é o Machine Learning, por isso veremos a seguir como o Machine Learning muda tudo aqui e nos dar uma capacidade incrível de transformação da educação.

Para esta parte vamos precisar do IntegrateML e do autoML, dois recursos imprecionantes presentes no InterSystems IRIS, com eles vamos poder treinar e implantar modelos preditivos facilmente. Vamos agora verificar tipos de modelos que poderemos treinar que serão de estrema importância para dar a esta plataforma o poder de transformar a educação:

1. Modelo preditivo de desempenho acadêmico: Usando o autoML para criar rapidamente modelos preditivos precisos usando dados, como por exemplo notas de teste, vamos poder criar um modelo para prever o desempenho dos alunos em testes futuros. Ele pode ser usado para identificar os alunos que estão em risco de falhar em uma determinada disciplina e fornecer intervenções personalizadas para ajudá-los a melhorar.

2. Modelo preditivo de retenção de alunos: Usando dados históricos de desempenho acadêmico, frequência, participação e outros, vamos poder criar um modelo para prever a probabilidade de um aluno abandonar a escola ou faculdade. Ele pode ser usado para identificar os alunos que correm maior risco de desistir e fornecer intervenções personalizadas para ajudá-los.

3. Modelo preditivo de recomendação de conteúdo: Se lembra do que foi falado sobre atenção indívidual para acada aluno? Então, aqui podemos ter um modelo preditivo para a plataforma poder recomendar conteúdo específico com base nas preferências e desempenho acadêmico do aluno. Ele pode ser usado para oferecer conteúdo personalizado para cada aluno com base em suas necessidades individuais.

4. Modelo preditivo de detecção de plágio: Algo muito importante para uma platforma como esta, que abre portas para se aumentar ainda mais o uso de computadores na realização de muitas tarefas, como entrega de trabalhos, provas e testes. Com Este modelo vamos poder detectar a ocorrência de plágio em trabalhos escritos de alunos. Ele pode ser usado para identificar trabalhos que possam ter sido plagiados evitando assim que os alunos copiem conteúdo da internet.

5. Modelo preditivo de detecção de texto gerado por IA: Já que falamos de plágio, no ano de 2023 surgiu mais uma questão, o uso de IA para gerar texto para trabalhos acadêmicos, desta forma este modelo poderia identificar se um texto foi produzido por um ser humano ou por uma inteligência artificial. Isso seria útil em várias situações, como detecção de plágio, verificação de autenticidade de documentos, entre outros.

6. Modelo preditivo de desempenho em testes padronizados: No Brasil temos ums prova chamada ENEM, que é muito importante na vida profissional, pois abre portas para a entrada em universidades públicas e privadas. Aqui podemos criar um modelo para prever o desempenho dos alunos em provas como o ENEM, imagine esta plataforma cheia de dados, como notas, análises grámaticas de textos feitos pelos alunos, dados de testes práticos gerados pela plataforma, provas anteriores do ENEM e outros. Com o autoML usamos esses dados para criar um modelo preditivo que será capaz de prever o desempenho do aluno no ENEM e identificar os alunos que precisam de mais suporte para melhorar seu desempenho. Imagina só, provas como estas estariam integradas a plataforma também, para que as pessoas recebam seus resultados direto na plataforma, juntamente com uma análise de desempenho e de pontos a melhorar, até porque a ideia é que toda a vida acadêmica da pessoa seja usada como parâmetro para ingressar numa faculdade ou receber uma oportunidade de emprego.

7. Modelo preditivo de planejamento de carreira: Por falar em oportunidade de emprego, que tal um modelo que ajude no planejamento de carreira? Podemos usar dados de desempenho acadêmico e interesses pessoais para prever as carreiras mais adequadas para os alunos. Ele pode ser usado para oferecer sugestões personalizadas de carreira para os alunos e ajudá-los a planejar sua trajetória acadêmica e profissional.

8. Modelo preditivo de personalização de ensino: Para um modelo como este poderemos utilizar dados de desempenho acadêmico, interesses e habilidades dos alunos para personalizar o conteúdo de ensino e atividades para cada aluno individualmente. Assim esta plataforma poderá criar experiências de aprendizado mais eficazes e personalizadas para os alunos, melhorando assim seu desempenho e engajamento.

9. Modelo preditivo de avaliação de professores: Não podemos esquecer dos professores. Aqui temos um modelo que usa feedback dos alunos, dados de testes gerados pela plataforma para professores e etc, para avaliar a eficácia dos professores e identificar áreas de melhoria. Ele pode ser usado para fornecer informações úteis para os professores e administradores da escola e melhorar a qualidade do ensino.

10. Modelo preditivo de análise de dados de engajamento dos pais: Já falamos aqui sobre pais que delegam a educação de seus filhos, então, com este modelo, que pode utilizar dados de engajamento dos pais, como comparecimento a reuniões escolares e comunicação com professores e até de pequenos testes gerados pela plataforma para verificar o conhecimento que os pais tem sobre os filhos, como por exemplo: qual foi a nota de joãozinho na prova de matemática da semana passada? para prever o envolvimento dos pais na educação de seus filhos. Ele pode ser usado para identificar áreas de oportunidade para aumentar o engajamento dos pais e melhorar a qualidade da educação.

11. Modelo preditivo de análise de dados de IoT para segurança dos alunos: Aqui temos algo de extrema importância, um modelo que utiliza dados de dispositivos de segurança IoT, como câmeras e detectores de movimento, para prever possíveis ameaças à segurança dos alunos e prevenir incidentes. Por exemplo, o sistema pode detectar um comportamento suspeito em um indivíduo não identificado ou reconhecer padrões de tráfego para alertar a equipe de segurança sobre possíveis pontos de vulnerabilidade.

12. Modelo preditivo de monitoramento de indicadores educacionais: Bom, neste caso teriamos um modelo preditivo construido com base em dados de diversas fontes, como avaliações de desempenho, taxas de abandono escolar e outros, para monitorar os indicadores educacionais em diferentes áreas e níveis educacionais. Com base nessas previsões o MEC e as instituições poderiam tomar decisões informadas sobre políticas e investimentos educacionais.

Bom existem milhares de modelos que podemos criar e implantar para esta plataforma usando AutoML e IntegrateML, com os modelos apresentados aqui podemos ver que esta plataforma tem a capacidade de transformar totalmente a educação de paises inteiros. Podemos também ter outros modelos relacionados à gestão e acompanhamento, para servir ferramentas para diretores, professores e orgãos responsáveis que iram auxiliá los na tomada de decisão.

Conclusão

Enfim, assim solucionamos este caso de negócio, tão grande e importante para a sociedade, pudemos ver aqui que com o uso de InterSystems IRIS aliado principalmente ao Machine Learning podemos solucionar milhares de problemas no setor educacional, dando a capacidade de se servir soluções inovadoras que podem transformar completamente a educação do Brasil.

A plataforma de educação integrada, a educação de um jeito que você nunca viu. A educação transforma e uma plataforma como esta é capaz de transformar países interios, pois tem o poder de levar a educação a um nível nunca visto antes.