70% от населението на Земята ще живее в големите населени места към 2050 г. (източник: Siemes AG)
Дали градовете утре ще бъдат по-чисти, по-удобни и по-спокойни от днешните? За да постигнат това, те трябва да станат много по-ефикасни или накратко – по-умни. Разнообразие от технологии постепенно трансформира градовете в „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 година. 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 година мегаполисите бяха 28, през 2030 година 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 г. до над 650 през 2030 г.
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 година.
Чист въздух и вода за всички
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.
Вървейки към тези цели, градовете все повече разчитат 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.
Градовете и техните жители могат да бъдат свързани помежду си в мрежи, които оптимизират използването на енергия, транспорта, логистиката, здравеопазването, развлекателния сектор… (източник: Siemes AG)
Много други софтуерни програми обаче включват по-сложни системи, известни като невронни мрежи – това 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. 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 умни данни до нови пазари
Бъдещето на умните градове ще бъде оформено от интернет на нещата (IoT) като мрежова технология и Smart Data (умни данни) 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.
Това ще отвори нови пазари за технологии и услуги. Доклад на McKinsey от 2016 г. предвижда, че между 2016 и 2030 година 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 инвестициите трябва да бъдат направени на развиващите се пазари. Тази тенденция насърчава ръста на глобалния пазар на решения за умните градове. Според Navigant Research, пазарът ще нараства с 10% годишно – от 40 млрд. долара през 2017 година на 98 млрд. долара през 2026 година.
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”, успокоява Енгелбрехт.
Компютри на открито
Какво е необходимо, за да направим градовете „по-умни” и по-годни за живеене? От една страна, 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 Карло Рати, архитект, инженер и професор в катедрата по градоустройство и планиране на Масачузетския технологичен институт.
Той вярва, че промяната ще бъде вследствие на всеобхватното използване на цифровите технологии. Технологиите вече са въведени във всички области на управление на градовете през последните 10 години и сега са гръбнакът на една голяма, интелигентна структура. Според Рати, градовете все по-често ще се превръщат в „компютри на открито”.