Najpopularniejszymi trendami w dziedzinie nowych technologii są obecnie bez wątpienia 5G, czyli piąta generacja sieci komórkowej oraz SI – sztuczna inteligencja. O ich zaletach i możliwościach napisano i powiedziano już wiele – co jednak wyniknie, gdy połączymy ze sobą te dwa rozwiązania? Jak wpłyną one na nas i otaczający nas świat? Sztuczna inteligencja i 5G mogą być, a w zasadzie z dużą pewnością możemy stwierdzić, że będą, motorem napędowym zmian w przestrzeni miejskiej. Już teraz inteligentne miasta działają na całym świecie, pomagając swoim mieszkańcom i ułatwiając im życie. Prawdziwa rewolucja ma jednak dopiero nadejść, a to właśnie za sprawą rozwoju 5G i SI. Jaka będzie ich rola w rozwoju inteligentnych miast? Jakie korzyści ze sobą przyniosą? Postanowiliśmy to sprawdzić i pokazać wam, jak będą wyglądać miasta przyszłości.
Jaką rolę odegrają 5G i SI w rozwoju inteligentnych miast?
Zanim przejdziemy do omówienia roli, jaką piąta generacja sieci komórkowej i sztuczna inteligencja odegrają w rozwoju inteligentnych miast, warto przypomnieć sobie, czym tak naprawdę są „smart cities”.
Ze względu na swoją złożoność, ciężko o jedną konkretną definicję terminu „smart cities” (inteligentne miasta). W dużym uproszczeniu możemy stwierdzić, że są to obszary, w których zaawansowane technologie informacyjne i komunikacyjne są wykorzystywane do poprawy jakości życia mieszkańców, efektywności zarządzania, zrównoważonego rozwoju oraz interakcji społecznych. Inteligentne miasta wykorzystują dane oraz analizę tych danych, automatykę, a także technologie komunikacyjne, aby lepiej zarządzać zasobami miejskimi.
Bardzo trafnej analizy terminu inteligentne miasta dokonał profesor Nicos Komninos [1]. Jego zdaniem, aby móc mówić o inteligentnym mieście, dany obszar musi posiadać cztery podstawowe elementy:
- Rozwiniętą infrastrukturę szerokopasmową, cyfrową przestrzeń, e-usługi oraz narzędzia on-line do intuicyjnego zarządzania wiedzą,
- efektywnie działające instytucje i procedury w zakresie tworzenia wiedzy, umożliwiające jej nabywanie, adaptację i rozwój,
- kreatywną populację, realizującą działania intensywnie wykorzystujące wiedzę,
- zdolności innowacji, zarządzania i rozwiązywania problemów, które pojawiają się po raz pierwszy, ponieważ innowacyjność i zarządzanie w warunkach niepewności są kluczowe do oceny inteligencji.
„Smart cities” są również definiowane przez sześć głównych cech, które określił Uniwersytet Techniczny w Wiedniu i na tej bazie sporządza klasyfikację europejskich miast, a są to:
- inteligentne zarządzanie,
- inteligentna gospodarka,
- inteligentna mobilność,
- inteligentne środowisko naturalne,
- inteligentna populacja (mieszkańcy),
- inteligentne warunki życia.
Jak zatem doskonale widać, inteligentne miasta są ściśle powiązane z nowymi technologiami. Jaką jednak rolę 5G i sztuczna inteligencja mogą odegrać w rozwoju „smart cities”?
Niewykorzystany jeszcze potencjał
Przede wszystkim należy pamiętać, że pełen potencjał 5G jeszcze nie został przez nas wydobyty, gdyż jest to technologia, która w zasadzie dopiero wchodzi na rynek. Piąta generacji technologii sieci komórkowych to nie tylko znacznie wyższa przepustowość w porównaniu do poprzednich generacji czy większa pojemność sieci. To także rozwój wielu dziedzin, które do tej pory (przez ograniczenia technologiczne) nie mogły nabrać rozpędu.
Mowa tutaj m.in. o telemedycynie w czasie rzeczywistym, autonomicznych pojazdach, rozszerzonej i wirtualnej rzeczywistości, inteligentnych sieciach energetycznych czy właśnie o inteligentnych miastach. W przypadku „smart cities”, technologia 5G wykorzystująca pełnię swoich możliwości może wpłynąć na wzrost jakości życia mieszkańców miast poprzez zwiększenie efektywności wielu rozwiązań (choćby związanych z transportem czy zarządzaniem odpadami), a także poprawy bezpieczeństwa.
Nie inaczej jest w przypadku sztucznej inteligencji. Choć badania nad nią prowadzone są już od niemal 70 lat, to dopiero w ostatnich latach, a nawet miesiącach, na nowo rozgorzała dyskusja nad potencjałem, możliwościami i zagrożeniami związanymi z SI. Szczególną rolę w tym odegrały liczne aplikacje działające na bazie sztucznej inteligencji, jak choćby ChatGPT, Google Bard czy Midjourney. Czym jednak tak naprawdę jest SI?
Czym tak naprawdę jest sztuczna inteligencja?
Termin ten zdefiniował John McCarthy, wybitny amerykański informatyk i badacz, który w 1956 roku podczas słynnej konferencji w Dartmouth stwierdził, że SI to „konstruowanie maszyn, o których działaniu dałoby się powiedzieć, że są podobne do ludzkich przejawów inteligencji” [2]. Wiele lat później, w artykule z 2004 roku (a następnie aktualizowanym w 2007 roku), McCarthy tak określił SI: „jest to nauka i inżynieria tworzenia inteligentnych maszyn, w szczególności inteligentnych programów komputerowych. Jest to związane z podobnym zadaniem wykorzystania komputerów do zrozumienia ludzkiej inteligencji, ale sztuczna inteligencja nie musi ograniczać się do metod, które można zaobserwować biologicznie” [3].
Sztuczna inteligencja, podobnie jak 5G, ma swoją bardzo istotną rolę do odegrania w rozwoju inteligentnych miast. SI może w znaczący sposób wpłynąć na transport miejski, np. poprzez optymalizację ruchu drogowego dzięki analizie danych z kamer i czujników na drogach, dostarczając tym samym informacji o natężeniu ruchu i sugerując optymalne trasy. Dodatkowo autonomiczne pojazdy oparte na SI będą mogły także wpłynąć na zmniejszenie korków drogowych i poprawę bezpieczeństwa. A będąc już przy bezpieczeństwie, warto podkreślić, że dla SI analizowanie w czasie rzeczywistym ogromnych ilości danych z kamer monitorujących miasto nie będzie żadnym wyzwaniem. Sztuczna inteligencja będzie w stanie wykrywać podejrzane zachowania i przekazywać informacje o nich do odpowiednich służb.
Sztuczna inteligencja i 5G wydają się więc być ze sobą nierozerwalnie związane. I to właśnie ich synergia odegra kluczową rolę w transformacji i rozwoju inteligentnych miast. Co jednak dokładnie mogą nam zaoferować?
Przykłady zastosowań oraz potencjalnych korzyści z 5G i sztucznej inteligencji w inteligentnych miastach
Jak dokładnie może przysłużyć się nam 5G i sztuczna inteligencja w naszych miastach? Będziecie zaskoczeni, w jak wielu sytuacjach możemy skorzystać na rozwoju tych technologii.
Na początek tak prozaiczna rzecz jak transport publiczny. Każdego dnia korzystają z niego miliony osób. Szczególnie istotną rolę odgrywa on w dużych miastach i metropoliach, w których coraz częściej dąży się do ograniczenia ruchu samochodów, w szczególności spalinowych. Dlatego też autonomiczne pojazdy i inteligentna infrastruktura miejska, w tym systemy zarządzania ruchem ulicznym, systemy biletowe czy inteligentne oświetlenie, będą już niebawem podstawą każdego „smart city”.
Dzięki niskiemu opóźnieniu transmisji danych, 5G umożliwia szybką komunikację pomiędzy pojazdami oraz infrastrukturą drogową. To kluczowy czynnik dla rozwijania technologii samochodów autonomicznych, które mogą współpracować ze sobą oraz reagować na zmienne warunki ruchu w czasie rzeczywistym. Wpłynie to również na poprawę bezpieczeństwa na drogach, koordynację ruchu i przyspieszenie rozwoju autonomicznych pojazdów. I nie są to mrzonki ani odległa przyszłość!
Autonomiczne autobusy już jeżdżą
Idealnym przykładem wykorzystania najnowszych technologii w transporcie publicznym jest projekt CAVForth, który został uruchomiony w maju 2023 roku. W jego ramach do użytku publicznego oddanych zostało 5 niezwykle nowoczesnych autobusów, które wspierane są przez autonomiczny system CAVstar. Realizują one połączenia przez most Forth Road na trasie o długości 22,5 km, która biegnie od Ferrytoll Park&Ride w Fife przez most do dworca kolejowego Edinburgh Park. Połączenia są realizowane przez siedem dni w tygodniu co 30 minut. Szacunkowo te autonomiczne autobusy mają przewozić do 10 tys. pasażerów tygodniowo.
Wykorzystywany w autobusach autonomiczny system napędowy CAVStar firmy Fusion Processing wykorzystuje dane z zestawu najnowocześniejszych czujników, w tym kamer, LiDAR i radarów. W połączeniu z przetwarzaniem sztucznej inteligencji zapewnia on optymalną wydajność podczas całej podróży i w każdych warunkach drogowych. Ponadto otrzymywanie informacji bezpośrednio z systemów sygnalizacji świetlnej umożliwia autobusowi zaplanowanie prędkości w taki sposób, aby płynnie przejeżdżał od jednego zielonego światła do następnego. Ta inteligentna autonomiczna jazda ogranicza niepotrzebne hamowanie i przyspieszanie, przyczyniając się do mniejszego zużycia hamulców i opon, a tym samym do zmniejszenia emisji cząstek stałych [4].
Oczywiście z rozwiązań takich jak autonomiczne pojazdy czy inteligentne oświetlenie skorzysta nie tylko transport publiczny. Wykorzystanie 5G i SI umożliwi dynamiczne sterowanie oświetleniem ulicznym na podstawie danych dotyczących ruchu pieszych i pojazdów. To z kolei pozwoli na oszczędność energii (a co za tym idzie pieniędzy) oraz zwiększenie bezpieczeństwa.
Inteligentne miasto to miasto oszczędne i ekologiczne
Będąc przy oszczędności, to warto zwrócić uwagę na to, że automatyzacja wielu obecnych rozwiązań pozwoli idei „smart cities” zbliżyć się do zero emisyjności, czyli działań, które mają na celu na ograniczanie śladu węglowego oraz zwrócenie się ku odnawialnym źródłom energii. To z kolei przełoży się nie tylko na zdrowsze i bezpieczniejsze środowisko, ale przede wszystkim może doprowadzić do rewolucji energetycznej, która obecnie wydaje się być nam bardziej potrzebna niż kiedykolwiek przedtem.
Rosnące koszty energii to coś, z czym musimy radzić sobie wszyscy. Inteligentne zarządzanie energią za pomocą 5G i SI sprawi, że możliwe będzie monitorowanie i optymalizacja zużycia energii w czasie rzeczywistym w budynkach oraz w infrastrukturze miejskiej. Do tego możemy liczyć na inteligentne sieci wodociągowe, bo dzięki 5G i SI systemy monitorujące wodociągi mogą natychmiast reagować na awarie lub wycieki w sieci, minimalizując straty wody oraz koszty napraw. Coraz popularniejsze stają się również inteligentne budynki, które dzięki bardziej zaawansowanym systemom sterowania, np. ogrzewaniem, wentylacją i klimatyzacją, przyczynią się nie tylko do oszczędności energii, ale i do poprawy komfortu mieszkańców.
Wykorzystanie technologii 5G i SI w inteligentnych miastach otwiera więc nowe horyzonty dla rozwoju urbanistyki. Przykłady ich zastosowań i osiągane korzyści wskazują, że przyszłość miast leży w połączeniu innowacyjnych technologii z kreatywnym myśleniem na rzecz poprawy jakości życia mieszkańców. Jednak wraz ze wzrostem potencjału, pojawiają się również wyzwania i zagrożenia. Są to m.in. etyczne kwestie dotyczące prywatności, bezpieczeństwa danych czy utraty miejsc pracy w wyniku automatyzacji.
Wyzwania związane z wdrażaniem 5G i sztucznej inteligencji w kontekście inteligentnych miast
Współczesne miasta stoją przed niezwykle ekscytującą, ale równocześnie wymagającą transformacją w kierunku inteligentnych miast. Kombinacja technologii 5G oraz sztucznej inteligencji obiecuje zrewolucjonizowanie sposobów funkcjonowania naszych miejsc zamieszkania, przynosząc ze sobą efektywniejszą infrastrukturę, zrównoważony rozwój oraz polepszenie jakości życia mieszkańców. Niemniej jednak wdrożenie tych zaawansowanych technologii niesie ze sobą szereg nowych wyzwań, które wymagają skrupulatnego omówienia i rozwiązania.
Jednym z kluczowych jest zapewnienie skalowalności infrastruktury potrzebnej do obsługi technologii 5G i SI w skali całego miasta. 5G umożliwia ogromny wzrost liczby podłączonych urządzeń, co stanowi podstawę dla Internetu Rzeczy (IoT). Jednakże zamontowanie wystarczającej liczby stacji bazowych oraz zapewnienie odpowiedniej przepustowości może okazać się trudne, zwłaszcza w gęsto zaludnionych obszarach.
Idąc dalej tym tropem, równie ważne jest zapewnienie odpowiedniej infrastruktury fizycznej. Wdrożenie technologii 5G wymaga rozbudowy infrastruktury telekomunikacyjnej, w tym stacji bazowych. To może spotkać się z oporem ze strony mieszkańców i władz lokalnych, ze względu na konieczność umieszczania nowych urządzeń w przestrzeni publicznej oraz potencjalnie negatywne skutki estetyczne.
A co z prywatnością?
Wdrażanie technologii 5G i SI wiąże się z gromadzeniem ogromnych ilości danych na temat mieszkańców i ich zachowań. To z kolei prowadzi do poważnych obaw dotyczących prywatności. Niezbędne jest zatem zastosowanie odpowiednich mechanizmów ochrony danych osobowych oraz stworzenie regulacji, które zapobiegną nadużyciom i nieautoryzowanemu dostępowi do informacji. Nie można też zapominać, że rozwój technologii 5G i SI niesie ze sobą zwiększone ryzyko ataków cybernetycznych. Inteligentne miasta, bazujące na sieciach IoT i komunikujące się za pomocą 5G, staną się potencjalnym celem dla hakerów. Konieczne jest zatem wzmocnienie środków ochrony przed cyberzagrożeniami, aby uniknąć ewentualnych katastrofalnych skutków ataków na infrastrukturę miasta.
Wreszcie należy podkreślić, że transformacja w kierunku inteligentnych miast powinna być procesem partycypacyjnym, który uwzględnia opinie i potrzeby mieszkańców. Wprowadzenie zaawansowanych technologii może jednak wykluczyć pewne grupy społeczne, które nie mają dostępu do nowoczesnych urządzeń lub nie posiadają odpowiednich umiejętności cyfrowych. Konieczne jest zatem zapewnienie równego dostępu do korzyści płynących z inteligentnych miast. Automatyzacja wielu rozwiązań czy autonomiczny transport publiczny mogą też budzić obawy i sprzeciw pewnych grup zawodowych.
Inteligentne miasta oparte na technologiach 5G i sztucznej inteligencji mają ogromny potencjał do poprawy jakości życia mieszkańców i efektywności funkcjonowania miast. Jednakże wdrażanie tych technologii wymaga uwzględnienia szeregu wyzwań. Chcąc zatem osiągnąć pełny sukces w transformacji miast, konieczne jest aktywne zaangażowanie władz lokalnych, firm technologicznych, miejskich społeczności oraz ekspertów, którzy wspólnie znajdą odpowiedzi na te trudności i zapewnią zrównoważony rozwój inteligentnych miast.
Źródła:
[1] http://www.stellenboschheritage.co.za/wp-content/uploads/Intelligent-Cities-and-Globalisation-of-Innovation-Networks.pdf
[2] https://pl.wikipedia.org/wiki/Sztuczna_inteligencja