Градовете стават „компютри на открито”

Живеем в ерата на урбанизацията. През последните 10 години повече от половината световно население обитава градовете, като краят на това преселение не се вижда. Напротив, най-новите прогнози на ООН показват, че 70% от населението на Земята ще живее в големите населени места до 2050. Тогава общото градско население ще бъде почти равно на цялото население на Земята днес. Само за един век броят на хората, живеещи в големите градове, ще е нараснал от 1 млрд. до почти 6 млрд. Тази тенденция ще доведе до появата на все повече и повече мегаполиси – градове с над 10 млн. жители.

Докато през 2014 мегаполисите бяха 28, през 2030 се очаква броят им да се увеличи до 41. Изискванията към инфраструктурата също ще нараснат. По-малките градове ще се увеличат значително. Тези с над 1 млн. жители ще скочат от близо 500 през 2016 до над 650 през 2030.

Много градове вече страдат от недостиг на жилища, неадекватна инфраструктура, несигурно енерго- и водоснабдяване. Към това се добавя и нарастващият риск от природни бедствия вследствие на климатичните промени. Емисиите от големите градове, по-специално от транспортния сектор, допринасят значително за това развитие. Според скорошни проучвания най-ефективната нисковъглеродна стратегия би била да се електрифицира този сектор. Някои държави вече са се насочили в тази посока. Все пак, за да се задържи нарастването на глобалните температури до по-малко от 2°С, 90% от всички пътни превозни средства ще трябва да бъдат електрически до 2060.

Възможността градската среда да се влоши в резултат на климатични промени е сериозна заплаха. В много градове целта е да се предприемат нужните превантивни мерки, за да може да се радваме на чист въздух вместо смог; да се стимулира електрическата мобилност, за да се облекчат задръстванията по пътищата, да се насърчи снабдяването с чиста питейна вода и достъпна електроенергия от възобновяеми източници, която е на разположение винаги, когато е нужна.

Тъй като все повече градове вървят към тези цели, те ще разчитат все повече на цифрови ресурси, които например ще наблюдават данните за емисиите и гъстотата на трафика и на тази база ще координират местния обществен транспорт и времето за превключване на светлините на светофарите. Те също така ще използват дигитални технологии, за да информират хората за най-добрите начини, по които да достигнат своята дестинация, независимо дали карат свои собствени автомобили, споделят превоз, използват системата за обществен транспорт или комбинират транспортни режими.

Ефектите са изненадващи. Скорошно проучване на Siemens, в сътрудничество с Arup, което разглежда столицата на Великобритания като емблематичен пример за умен град, сочи, че „умното” управление на уличното паркиране в район в източната част на града, може да спести на шофьoрите, които си търсят място за паркиране, 33 000 часа, прекарани в колата. Общите индиректни ползи от това спестено време се равняват на €870.000.

Прогнози за "умните" градове
Първата стъпка към създаването на един "умен" град е да се повишат знанията за функционирането на неговата инфраструктура, вариращи от управлението на водата и енергията до трафика, качеството на въздуха и осветлението. Във всеки голям град безброй сензори и измервателни уреди събират данни от тези и други източници. Предизвикателството, пред което са изправени градовете, е да превърнат тази лавина от данни в приложима информация.
Отговорите как може да се направи това дава интелигентният софтуер. Например City Performance Tool (CyPT) на Siemens показва на градските власти как да постигнат екологичните си цели, като същевременно демонстрира как всяко решение, свързано с инфраструктурата, ще повлияе върху създаването на работни места и върху растежа на инфраструктурния сектор.

Много други софтуерни програми обаче включват по-сложни системи, известни като невронни мрежи. Невронните мрежи са компютърни модели, които работят по начин, подобен на човешкия мозък. Те могат да бъдат обучени да разпознават взаимовръзките и да използват тези знания, за да правят прогнози.
Пример за невероятните резултати, които са възможни с невронни мрежи, е софтуерът, разработен от Siemens. Софтуерът може точно да предскаже нивото на замърсяване на въздуха в големите градове няколко дни предварително.
Прецизните прогнози, които се основават на записаните данни, са в центъра на почти всички технологии за интелигентни градове. Такива прогнози ще позволят на интелигентните мрежи да компенсират колебанията в електрозахранването, причинени от променящите се климатични условия.
Вече има първи стъпки в тази посока. Например управлението на автопарка от електрически автомобили може да бъде интегрирано в системите за управление на сгради, така че превозните средства да могат да служат като устройства за съхранение на енергия.

От Smart Data до нови пазари
Бъдещето на умните градове ще бъде оформено от Internet of Things (IoT) като мрежова технология и Smart Data като технология за прогнозиране. Например ще бъде възможно да се координира производството и потреблението на електроенергия по-точно от всякога. Това развитие ще доведе до увеличаване на управляемостта на нарастващата децентрализация, обединяване на пазарите за отопление и електроенергия, интегриране на промишлените съоръжения, сгради и превозни средства като доставчици на енергия.
Едно от решенията в това отношение се предлага от MindSphere – отворена, облачно базирана IoT операционна система от Siemens, която предоставя както свързаност, така и разнообразие от индустриални приложения, така че всяко предприятие, независимо от индустрията и размера му, да може да започне да анализира данните, за да оптимизира операциите си. По подобен начин градовете и операторите на инфраструктурата могат да разработят свои IoT приложения, за да облекчат задръстванията, да опазят водата и енергията и да подобрят инфраструктурните услуги.

Доклад на McKinsey от 2016. предвижда, че между 2016 и 2030 трябва да бъдат инвестирани общо 49 трилиона долара за инфраструктурни проекти в световен мащаб, за да се подкрепят очакваните темпове на икономически растеж. Това възлиза на 3,3 трлн. долара годишно или около 3,8% от световния БВП (въз основа на средно увеличение на БВП от 3,3% годишно). Приблизително 60% от тези инвестиции трябва да бъдат направени на развиващите се пазари. Тази тенденция насърчава ръста на глобалния пазар на решения за умните градове. Според Navigant Research този пазар ще нараства с 10% годишно – от 40 млрд. долара през 2017 на 98 млрд. долара през 2026.

Градовете и техните жители могат да бъдат свързани помежду си в мрежи, които имат потенциал за оптимизиране не само на използването на енергия, но и на транспорта, логистиката, здравеопазването, развлекателния сектор и много други. В крайна сметка обаче всички тези услуги се основават на събраните данни, а това поражда опасения, че се намираме под постоянно наблюдение (един вид „Биг Брадър”). Дали утрешните градове ще бъдат като света на Джордж Оруел в „1984”? Не съвсем, казва Герхард Енгелбрехт, експерт в Siemens. Той отговаря за интелигентните информационни технологии в проекта Асперн във Виена, където повече от 100 домакинства участват в проучване и предоставят своите данни за потреблението на енергия, качеството на въздуха и стайната температура. „Ние сме наясно с тази „чувствителна” тема и сме разработили съответната система така, че само анонимна и обобщена информация да може да се използва за изследване”, казва Енгелбрехт.

Компютри на открито
Какво е необходимо, за да направим градовете „по-умни” и по-годни за живеене? От една страна, казва Карло Рати, архитект, инженер и професор в катедрата по градоустройство и планиране на Масачузетския технологичен институт, градовете няма да изглеждат много по-различни в бъдещето – по същия начин римските градове не се различават толкова много от съвременните. „Това, което ще се промени, обаче е начинът, по който ние възприемаме градовете”, казва Рати. Той вярва, че тази промяна ще бъде вследствие на всеобхватното използване на цифровите технологии. Тези технологии вече са въведени във всички области на управление на градовете през последните 10 години и сега са гръбнака на една голяма, интелигентна структура. Според Рати градовете все по-често ще се превръщат в „компютри на открито”.