«Будущее — за умными городами». Эту фразу в последнее десятилетие все чаще слышишь от лиц, причастных к градостроительству. И это немудрено. Сегодня больше половины населения Земли живет в городах, а к 2050-му году, по данным ООН, процент урбанизации мирового населения достигнет почти 70%. Люди не хотят оставаться в малонаселенных регионах, где нет доступа ко всем современным возможностям мегаполиса, и переезжают.

Но с притоком населения в городах начинаются проблемы — транспортные коллапсы, перегрузка городских служб, повышенное потребление энергетических ресурсов и ухудшение экологии. Чтобы справиться со всем этим, правительства обращаются к информационным технологиям. Так, постепенно в мире появляется все больше городов, которые претендуют на статус «smart city» или по-нашему — «умный город». 

ОЭЗ «Иннополис», как институт развития инновационных технологий, решил разобраться в деталях, а также выяснить, в чем состоит концепция умных городов, и что можно сделать для их развития. 

Умный город и его технологии

В классическом понимании «умный город» —  населенный пункт, где благодаря использованию информационных технологий инфраструктура и услуги эффективны как с точки зрения правительства, так и с позиции жителей и бизнеса. То есть, когда мэрия счастлива, потому что все городские службы по-максимуму справляются со своими задачами, бизнес счастлив, потому что городская инфраструктура позволяет ему генерировать прибыль, а люди — потому что им комфортно жить и все их потребности удовлетворены. 

Однако в последние годы из-за исчерпания ресурсов и углеродного следа, о котором сейчас рассказывают «из каждого утюга», концепцию расширили. Умные города — это теперь не только про инфокоммуникационные технологии вроде сетей 5G и искусственного интеллекта. Это про место, где ИТ работает бок-о-бок с рациональным планированием и модернизацией транспортных сетей, водоснабжения, обогрева, освещения и разделения  отходов. Здесь фонарь на дороге включается только тогда, когда по ней едет машина, а водопроводные трубы не сигнализируют о протечке, а предотвращают ее (сигнализируют о протечке и оснащены ПО, которое позволяет службам работать в планово-предупредительном режиме). В 100% «умном» городе продумано и оптимизировано все: от синхронизации устройств в жилом доме или маршрута движения мусоровоза до ИТ-технологий, помогающих местным правительствам принимать серьезные решения.   

Вообще существует масса подходов к описанию умного города. Каждый теоретик, как правило, придумывает какое-то свое определение. Но если абстрагироваться и на практике разложить «умный город» на составляющие, то получим семь основных компонентов: безопасный город,  эффективная мобильность граждан внутри города (умные дороги, умный транспорт, умные парковки), охрана окружающей среды (контроль за загрязнением и озеленение), умное ЖКХ (водоснабжение, энергоснабжение, отходы), активное участие граждан в управлении городом (электронное правительство), доступное электронное образование и здравоохранение (умное здравоохранение, телемедицина, дистанционное обучение), а также обеспечение  мощных каналов связи и системы аналитики. По этим направлениям с разным успехом работают все города мира, стремящиеся «поумнеть». 

7 must have технологий умного города 

Какие же конкретно технологии превращают повседневный городской быт в «умный»?  По мнению издания Interesting Engineering, существует семь ключевых информационных технологий, без которых не получится полностью реализовать концепцию smart city. Именно на базе них создаются большинство разработок для высокотехнологичных городов будущего. 

IoT (Интернет вещей). Чтобы все приборы и устройства работали в контакте друг с другом и приносили максимальную пользу, они должны комплектоваться датчиками и с помощью облачных сервисов объединяться в одну экосистему. 

15 IoT Sensors Types Used In Industries - Finoit Technologies

Геолокация. Городское планирование и работа служб требует актуальной информации о местоположении объектов. Геопространственные технологии собирают и анализируют такие данные. 

Роботы. Интеграция роботов в жилые, рабочие и общественные пространства не только избавит людей от сложной или неприятной для человека рутины, но и одновременно повысит эффективность городской структуры и услуг, а также сократит затраты. 

XR-технологии. Виртуальная и дополненная реальности — ключевые элементы четвертой промышленной революции. А с 2020-го под влиянием коронавируса они стали одним из главных направлений развития smart city. XR технологии позволяют решать проблемы удаленно (AR-очки) или обучать людей важным, но редко случающимся действиям (VR-тренажеры).

Искусственный интеллект. Без нейросетей не получится в реальном времени анализировать огромный поток данных, который генерирует умный город. Маршрутизация автономного публичного транспорта, интеллектуальное управление автомобильным трафиком и электросетью, доставка дронами и так далее — невыполнимы без ИИ. Нейросети помогут понять, «здоров» ли город, нормально ли функционируют всего его «жизненно-важные органы». 

Мобильные сети 5G. Существующие 3G и 4G безнадежно устарели. Они не справятся с объемами данных, которые непрерывно генерируются вышеприведенные компоненты smart cities.Поэтому для полноценной работы «умного» города будущего нужны сети 5G. 

Блокчейн. Служит оплотом безопасности и прозрачности всей системы — 

он может использоваться в самоисполняющихся контрактах или смарт-контрактах, позволяющих осуществлять транзакции без необходимости в посредничестве.

«Умные» города мира 

По данным Deloitte, в мире осуществляется более 1000 пилотных проектов в области технологий умного города. Их внедряют в городах на всех континентах. Правительства выделяют внушительные бюджеты, и, по прогнозам Statista, в 2023 году глобальные расходы на инициативы «умных» городов достигнут 189,5 млрд долл.

Крупные исследовательские агентства, такие как PwC, Juniper Research, McKinsey, IMD и Сингапурский университет технологий и дизайна, ежегодно пытаются выяснить, какой же из городов больше остальных приблизился к мечте «по-настоящему умного города будущего» — и  публикуют рейтинги.  В них, как правило, стабильно лидируют Сингапур, Нью-Йорк, Сан-Франциско, Лондон, Цюрих, Амстердам, Копенгаген, Стокгольм. В прошлом году в один из таких рейтингов (исследование IMD и Сингапурского университета технологий и дизайна) попала и Москва. И чтобы визуализировать в голове, как же должен выглядеть самый настоящий smart city, лучше всего посмотреть на Сингапур.

Сингапур стал полигоном для тестирования «умных» технологий. В городе-государстве, где живут 5,8 млн человек, проработаны почти все направления smart city. А с 2017-го в стране запущена государственная программа Smart Nation, цель которой —  использование всего потенциала инфокоммуникационных технологий для улучшения жизни граждан. 

Так, несмотря на то, что в Сингапуре высокая плотность населения, там редко бывают пробки. И все благодаря «умному» транспорту. В стране активно применяются беспилотники—  автономные автобусы, шаттлы, такси. А правительство даже разработало для них стандарты.

Источник фото

Для быстрого предоставления гражданам цифровых услуг сингапурцы используют цифровую платформу CODEX (электронное правительство) — их вариант наших «Госуслуг». В приложении можно найти работу, узнать о «полагающихся» государственных услугах,  родители могут зарегистрировать новорожденного, подыскать детский сад или узнать информацию о необходимых прививках. 

Цифровая экосистема Сингапура позволяет не только получать услуги, но и оказывать их. Приложение MyResponder сообщает медикам-добровольцам о том, что в радиусе километра человек оказался в беде. Если у человека остановилось сердце, счет идет на секунды, и своевременная первая помощь может сохранить жизнь. При этом, у пожилых сингапурцев всегда под рукой персональная «кнопка» вызова помощи.

myResponder Mobile App

Чтобы улучшить качество коммунальных услуг и повысить уровень безопасности, в городе используют платформу «умных» сенсоров. Датчики передают данные об использовании воды со smart-счётчиков, что значительно уменьшает расход и вовремя обнаруживает утечки. 

Датчики висят также на фонарных столбах. Их сенсоры измеряют качество воздуха, измеряют уровень воды, объемы осадков, распознают лица. Вся информация анализируется с помощью нейросетей. 

В бассейнах Сингапура за безопасностью следят системы компьютерного зрения. Если человек начинает тонуть, сигнал об этом поступает спасателям. 

Но Сингапур — это все же пока редкий пример «умного» города. Как правило, большинство агломераций, претендующих на это звание — пока внедрили в свою инфраструктуру гораздо меньше технологий. 

Амстердам — также один из лидеров среди «умных» городов мира. В 2009 году в нем запустили проект Amsterdam Smart City. Изначально это была совместная инициатива Amsterdam Innovation Motor и оператора электросетей Alliander, которые решили превратить город в углеродно-нейтральный. Сейчас она объединяет городскую администрацию, представителей бизнеса и исследовательские учреждение (более 70 субьектов). В рамках Amsterdam Smart City запущено более 200 проектов. Один из них — Amsterdam Sharing City. Он оптимизирует использование имеющихся ресурсов (энергия, пространство, деньги), при этом усиливая социальную сплоченность граждан и устраняя социальную изоляцию. 

Большой популярностью также пользуется проект City-zen. Его идея – создание централизованной системы охлаждения для жилых домов, которая вместе с городской системой отопления позволяет каждому дому снизить выбросы углекислого газа на 80%. 

City Zen smart grid projecten

Еще один технологичный город — Сан-Франциско. В прошлом он страдал от устаревшей транспортной системы, которая порождала крупные заторы. Но затем ее модернизировали с помощью «умных» методов бесконтактной оплаты через смартфоны — внедрили систему управления парковками SFpark. Она доступна через смартфон и варьирует стоимость парковки в зависимости от района, времени суток и дня недели. SFpark вдвое сократила поиска места для машины и в результате уменьшила количество пробок и загазованность воздуха. 

Помимо этого, Сан-Франциско считается одним из самых зеленых умных городов. Несмотря на то, что в нем очень высока концентрация зданий, благодаря закону о том, что все здания должны выделять 15% площади на размещение солнечных панелей, он лидирует во многих инициативах по чистой энергии. 

А что в России?

В нашей стране стремительное движение в сторону «умных» городов началось в 2018 году, когда Минстрой принял стандарт «Умный город», в котором представил свое видение концепции smart city. Ведомство выделило в ней следующие направления: городское управление, умное ЖКХ, инновации для городской среды, умный городской транспорт, интеллектуальные системы общественной и экологической безопасности, туризм и сервис, интеллектуальные системы социальных услуг, экономическое состояние и инвестклимат, инфраструктура сетей связи. Для реализации стандарта Минстрой заключил договоры с 19 городами-пилотами из 11 регионов России, в рамках которого они обязаны «поумнеть», то есть внедрить достаточное количество «умных» технологий в свою инфраструктуру. В список вошли  Калуга, Великий Новгород, Пермь, Рязань, Ставрополь, Ульяновск, Челябинск, Чебоксары и другие. К 2020-му году число этих городов выросло до 209.

Чтобы оценивать эффективность всех усилий, Минстрой совместно с МГУ разработал интегральный индекс оценки хода и эффективности цифровой трансформации городского хозяйства («IQ городов»). По нему ведомство оценивает эффективность всех проводимых smart city-мероприятий в стране. В этом году самые высокие баллы набрали Москва (103,25), Воронеж (63,38) и Казань (60,93). Лидерами в своих группах также стали Белгород (75,75 балла), Щелково (73,25) и Дубна (64,78).

Также в этом году при поддержке Минстроя в Особой экономической зоне «Иннополис» совместно с консалтинговой компанией DV-Consulting была запущена лаборатория технологий «умного» города  SMARTCITYLAB, которая работает в формате акселератора. Оказалось, что многие талантливые российские разработчики smart-технологий испытывают сложности в общении с госзаказчиками (которые, в свою очередь, тоже не знают как подступиться к ИТ-компаниям) — и им нужна помощь и содействие в пилотировании. Главными задачами лаборатории «Иннополиса» стали накопление базы знаний и компетенций, необходимых для развития системы «умных» городов, а также помощь стартапам, разрабатывающим решения в области smart-технологий, в поиске своего клиента и «докручивании» продукта.

При этом для разностороннего развития smart-проектов «Иннополис» привлек к программе акселерации не только институты развития и госструктуры, но и бизнес. Такая коллаборация позволила расширить возможности тестирования и пилотирования — ведь технологии «умного города» касаются не только государственных организаций, но и предпринимательского сектора. На участие в первом потоке SMARTCITYLAB подали заявки более двух сотен команд-разработчиков. Из них в финал прошли десять проектов. В течение восьми недель с ними работали ведущие эксперты в сфере технологий «умного» города, которые помогали дорабатывать идеи, переосмысливать бизнес-модели и даже полностью изменить продукт. По результатам программы финалисты запустили десять пилотных проектов с компаниями «Ак Барс Девелопмент», ОЭЗ «Иннополис», «Транспортные инновации Москвы», «Цифровой Петербург» и Центром развития городской среды Томской области.

В число финалистов вошли: 

«Градограф» — программно-аппаратный комплекс для мониторинга городской среды, который позволяет понять, как в действительности функционирует городская среда через детальный анализ транспортных и пешеходных потоков, инвентаризацию улиц и дворов, экологического и микроклиматическое исследования. 

Transparent Technology — единый диспетчерский центр на основе big data, который самостоятельно выявляет проблемы и неполадки, приводящие к перерасходу ресурсов, ставит задачу непосредственному исполнителю, сокращая время работы и требуемый штат сотрудников, позволяет работать со всеми видами ресурсов в одном месте. 

Otmetky — cервис для девелоперов, муниципалитетов, управляющих компаний и архитектурных бюро, позволяющий собирать инициативы жителей, анализировать их и принимать правильные решения по развитию территории. 

Все образовательные материалы по «умным» городам «Иннополис» сделал открытыми: они доступны для просмотра всем, кто интересуется технологиями «умных» городов. 

В заключение

Несмотря на то что отдельные smart city-технологии активно внедряются практически повсеместно, до полной реализации концепции идеального умного города — еще далеко. Городов, в которых хотя бы две трети инфраструктуры — «умные», очень мало. И это понятно: такой масштабный процесс по определению не может происходить стремительно. Но главное — есть к чему стремиться. И если к этому уверенно идти (или ползти), то рано или поздно мы увидим вокруг себя города из фантастических книг.