Jak będzie wyglądać miasto przyszłości? Smart city w kontekście PEM i sieci bezprzewodowych

Nowoczesna technologia sprawia, że żyje nam się coraz łatwiej. Do dyspozycji mamy mnóstwo urządzeń typu smart, bądź bardziej swojsko – inteligentnych. Smartfony, smartwatche, smart głośniki, inteligentni asystenci głosowi. Szeroka dostępność takich urządzeń pozwala zaoszczędzić czas, który możemy wykorzystać na realizowanie innych celów czy po prostu na odpoczynek.

Technologie „smart”, choć często nie zdajemy sobie z tego sprawy, mogą realnie pomagać nam również np. w drodze do pracy czy na zakupy. Jak to możliwe? To bardzo proste – miasta, w których żyjemy stają się również coraz bardziej „inteligentne”.

Czym naprawdę jest Inteligentne Miasto

Na przełomie XVIII i XIX wieku, tylko około 15 miast na świecie liczyło milion lub więcej mieszkańców. W 2014 roku liczba ta wzrosła do 450. Szacuje się, że obecnie ponad 50% ludności świata żyje w miastach, a do 2050 roku będzie to aż 66%, lub bardziej obrazowo – nawet 7 miliardów ludzi. Miasta stanowią dla wielu szansę na zmianę swojego życia, zdobycie większej wiedzy, rozwój personalny czy karierę. Ogromne obszary miejskie stają się obecnie jeszcze większe, a jak widać, trend ten będzie kontynuowany. Dlatego też tak istotne jest aby miasta, w których żyjemy, dostosowywały się do naszych potrzeb, stały się bardziej przyjazne, bardziej inteligentne.

Kino, choć nie tylko, od lat poruszało temat miast przyszłości. Obecnie żyjemy w czasach, które prześcignęły wizje artystów tworzących takie dzieła, jak „Powrót do przyszłości 2” czy „Łowca androidów”. W pamiętnym filmie w reżyserii Roberta Zemeckisa, jego główny bohater – Marty McFly (Michael J. Fox), przenosi się z teraźniejszości (roku 1985) do odległej przyszłości, dokładnie – 21 października 2015 roku. Natomiast „Łowca androidów” Ridely’a Scotta prezentuje nam ponurą wizję Los Angeles z 2019 roku.

Choć obecnie raczej nie możemy liczyć na latające pojazdy, powszechnie dostępne, lewitujące deskorolki czy samosznurujące się buty (choć firma Nike oferuje podobne rozwiązania w butach Adapt BB), to wiele z rozwiązań ukazanych w filmowych miastach przyszłości jest już dzisiaj standardem. Hologramy? Są. Projekcje 3D? Są. Wideokonferencje? Są. A to zaledwie ułamek tego, co w mniejszym lub większym stopniu pokryło się z pomysłami Zemeckisa i Scotta. Czy zatem możemy uznać, że już dzisiaj żyjemy w miastach przyszłości? Z całą pewnością tak, choć znacznie lepszym określeniem będzie tu – miasta inteligentne.

Ze względu na swoją złożoność, termin ten nie ma jednej, konkretnej definicji. William J. Mitchell – profesor architektury, sztuki mediów i nauki w prestiżowej uczelni MIT (Massachusetts Institute of Technology), porównuje inteligentne miasta (smart cities) do ludzkiego organizmu.

Uważa on, że kluczowa dla tego terminu jest inteligencja będąca połączeniem m.in. coraz bardziej skutecznych cyfrowych sieci telekomunikacyjnych (porównywanych do nerwów), czujników i znaczników (porównywanych do narządów zmysłów) oraz oprogramowania (porównywanych do wiedzy i kompetencji poznawczych). Co istotne, owa inteligencja nie może istnieć w oderwaniu od innych, mechanicznych i elektrycznych, systemów miejskich. Smart city powstaje zatem w wyniku połączenia obecnych sieci i systemów miast, jak np. transportu, bezpieczeństwa (monitoring), sieci energetycznych i wodociągowych, z wyróżnionymi przez profesora Mitchella cechami inteligentnymi.

Istotnego rozróżnienia tego tematu dokonuje również profesor Nicos Komninos, który uważa, że aby móc mówić o inteligentnym mieście, dany obszar musi składać się z czterech podstawowych elementów. Pierwszy z nich to rozwinięta infrastruktura szerokopasmowa, cyfrowa przestrzeń, e-usługi oraz narzędzia on-line do intuicyjnego zarządzania wiedzą.

Kolejnym są efektywnie działające instytucje i procedury w zakresie tworzenia wiedzy, umożliwiające jej nabywanie, adaptację i rozwój. Smart city musi również posiadać kreatywną populację, realizującą działania intensywnie wykorzystujące wiedzę. Niezbędne są także zdolności innowacji, zarządzania i rozwiązywania problemów, które pojawiają się po raz pierwszy, ponieważ innowacyjność i zarządzanie w warunkach niepewności są kluczowe do oceny inteligencji.

Istotna dla zrozumienia smart city jest również teoria Boyda Cohena. Zdaniem badacza, należy wyróżnić trzy istotne generacje inteligentnych miast, w zależności od inicjatorów wdrażania nowych rozwiązań. Smart city 1.0 to podstawowa forma inteligentnego miasta, za którą odpowiadają głównie firmy technologiczne i ich rozwiązania.

Następnie autor wyróżnia smart city 2.0, które za swój rozwój mogą podziękować lokalnym władzom. W tej generacji, to właśnie one, chcąc często polepszyć życie swoich mieszkańców, starają się wdrożyć nowoczesne technologie. Co istotne, ważniejsze od nowatorskich rozwiązań jest tu ich praktyczne wykorzystanie. Zdaniem Cohena, obecnie większość inteligentnych miast na świecie opiera się na tym właśnie modelu.

Szczytowym smart city jest dla badacza jego wersja 3.0. Opiera się ona na ścisłej współpracy władz lokalnych z kreatywnymi, twórczymi mieszkańcami. Relacja ta jest kluczowa dla rozwoju smart city 3.0. Społeczność danego obszaru musi chcieć korzystać z nowych rozwiązań i sama proponować kolejne, natomiast władza powinna zapewniać technologię i przestrzeń do realizacji celów mieszkańców. Oczywiście, zarządcy miast sami powinni dodatkowo zachęcać ludność do korzystania z nowoczesnych rozwiązań, poprzez np. kampanie społeczne.

Zdaniem Cohena, obecnie większość inteligentnych miast na świecie opiera się na tym właśnie modelu. Szczytowym smart city jest dla badacza jego wersja 3.0. Opiera się ona na ścisłej współpracy władz lokalnych z kreatywnymi, twórczymi mieszkańcami. Relacja ta jest kluczowa dla rozwoju smart city 3.0. Społeczność danego obszaru musi chcieć korzystać z nowych rozwiązań i sama proponować kolejne, natomiast władza powinna zapewniać technologię i przestrzeń do realizacji celów mieszkańców. Oczywiście, zarządcy miast sami powinni dodatkowo zachęcać ludność do korzystania z nowoczesnych rozwiązań, poprzez np. kampanie społeczne.

Zatem w dużym uproszczeniu, inteligentne miasto możemy rozumieć jako takie, które wykorzystuje technologie informacyjno-komunikacyjne w celu zwiększenia interaktywności i wydajności infrastruktury miejskiej i jej komponentów składowych, a także do podniesienia świadomości mieszkańców.

Co sprawia, że miasto jest inteligentne? Korzyści i kluczowe elementy smart city

Wiemy już czym jest inteligentne miasto, ale co dokładnie sprawia, że takowym się staje? Jakie korzyści zapewnia nam smart city? Śpieszę z wyjaśnieniami. Uniwersytet Techniczny w Wiedniu, w 2007 roku wyróżnił sześć głównych cech definiujących smart city, a na ich podstawie sporządził klasyfikację miast europejskich.

Należą do nich:

inteligentne zarządzanie,
inteligentna gospodarka,
inteligentna mobilność,
inteligentne środowisko naturalne,
inteligentna populacja (mieszkańcy),
inteligentne warunki życia.

Już po tym widać, że sama zaawansowana technologia nie wystarczy do tego, aby można było mówić o smart city. Kluczowe jest tutaj podejście władz danego obszaru, którym powinno zależeć na tym, aby usprawnić życie mieszkańców, przy jednoczesnym zapewnieniu korzyści dla miasta.

Znakomitym przykładem jest np. inteligentna sieć energetyczna, której głównym zadaniem jest obniżenie kosztów, zwiększenie efektywności oraz zintegrowanie rozproszonych źródeł energii. W dużym uproszczeniu jest to zunifikowany system energetyczny, który ma sprawić, że zarówno miasto, jak i jego mieszkańcy, będą ponosić mniejsze koszta związane z opłatami za energię. Jak nietrudno się domyślić, wdrożenie takiej technologii ma wpływ na wiele innych rozwiązań, na które mogą zdecydować się włodarze danego obszaru. Mniejsze wydatki na energię, mogą zachęcić ich do zainwestowania dodatkowych funduszy w rozwinięty system monitoringu, który zapewni poprawę bezpieczeństwa mieszkańców i, co już dowiedziono, ma wpływ na spadek przestępczości.

Co ciekawe, w tym konkretnym przypadku uwidacznia się kolejna cecha podkreślona przez Politechnikę Wiedeńską – inteligentni mieszkańcy. Zachęcani przez postępowe władze, mogą się oni zdecydować na zainstalowanie kamer monitorujących wokół własnych posesji, które ostatecznie będą mogły być również włączone do ogólnego systemu, nad którym czuwają wyspecjalizowane służby. Wbrew pozorom nie jest to mrzonka, tak jest już np. w Chicago.

Choć na razie nie mamy co liczyć na latające samochody rodem z „Łowcy Androidów” czy „Powrotu do przyszłości 2”, to w naszym zasięgu jak najbardziej są autonomiczne pojazdy, które m.in. w USA, już teraz mogą zabierać pasażerów na swój pokład. W przyszłości bezzałogowe samochody znakomicie odnajdą się w strefach miejskich, co w połączeniu z odpowiednim systemem (np. wypożyczeń) mogłoby ułatwić poruszanie się po aglomeracji zarówno mieszkańcom, jak i turystom.

Będąc przy miejskiej infrastrukturze, warto również dodać, że smart city może objawiać się na mniej spektakularne sposoby, jak np. zunifikowany system płatności dla mieszkańców miasta. O co chodzi i jak to działa? W skrócie, mówimy tu o rozwiniętej wersji karty miejskiej, która umożliwiłaby mieszkańcom łatwy dostęp do m.in. sieci komunikacyjnej, miejsc kultury i rozrywki (muzea, wybrane kina, miejscowe atrakcje i zabytki), ale również do systemu wypożyczalni (w tym rowerów, samochodów i innych pojazdów). Wszystko to w ramach jednego abonamentu opłacanego cyklicznie. Podobne rozwiązania są już teraz stosowane w wielu miastach na świecie.

Niezbędne rozwiązania do stworzenia idealnego smart city

Bez względu czy będzie to inteligentny monitoring, sieci energetyczne czy autonomiczne pojazdy, wszystkie te rozwiązania będą wymagały zaawansowanych systemów informatycznych, które będą przetwarzały ogromne ilości danych. Do ich sprawnego i wydajnego działania niezbędne są zatem technologie bezprzewodowe, w tym m.in. drożne i szybkie sieci. Niestety, z tym bywa różnie. W wielu krajach, w tym w Polsce, obecna infrastruktura coraz bardziej ogranicza dostęp do sieci. Według ministerstwa cyfryzacji, już w ciągu najbliższych 2-3 lat obecna konfiguracja sieci nie będzie w stanie obsłużyć prognozowanego ruchu. Oznacza to, że w wielu miejscach korzystanie z internetu może nie tylko być utrudnione, ale poprzez zaniki sieci – niemal niemożliwe.

Sposobem na pozbycie się tego problemu jest szybkie przystosowanie i wdrożenie nowej generacji sieci komórkowej – 5G, która choć wciąż wzbudza wiele emocji, jest jedynym możliwym rozwiązaniem, abyśmy mogli osiągnąć kolejny pułap rozwoju technologicznego. Piąta generacja sieci zapewni nam nie tylko potrzebną większą pojemność sieci (możliwe będzie połączenie nawet miliona urządzeń na kilometr kwadratowy jednocześnie), ale również znacznie wyższe prędkości przesyłu danych (nawet 20 Gb/s) oraz niższe opóźnienia (poniżej 5 ms). Wszystko to sprawi, że już teraz wszelkie dobrodziejstwa inteligentnych miast znajdą się w naszym zasięgu.

Smart city w kontekście PEM

Smart city to nie tylko nowoczesna infrastruktura, chociaż nie da się zaprzeczyć, że jest ona kluczowa dla wdrożenia wielu rozwiązań. Duża ilość nowoczesnych urządzeń, systemów i sieci może budzić obawy co do poziomu natężenia pola elektromagnetycznego (PEM). Badania na temat wpływu PEM na ludzki organizm są szeroko znane. Organizacje takie, jak WHO (Światowa Organizacja Zdrowia) czy IARC (Międzynarodowa Agencja Badań nad Rakiem) są zgodne, że PEM w natężeniu wykorzystywanym do telekomunikacji nie jest szkodliwe dla ludzkiego organizmu.

Oczywiście, również wiele innych niezależnych naukowców i ośrodków badawczych przeprowadziło niezliczoną liczbę badań, które w znacznej większości są zgodne z opinią WHO i IARC. Co jednak w sytuacji, gdy na obszarze miasta działa ogromna liczba czujników, stacji nadawczych, kamer i innych urządzeń niezbędnych do prawidłowego funkcjonowania smart city?

Najczęstszą obawą w przypadku inteligentnych miast jest właśnie przekroczenie dopuszczalnych norm PEM. Genialny w swojej prostocie pomysł na zaradzenie temu problemowi, przedstawili naukowcy i rządzący w USA. Na potrzeby tamtejszych inteligentnych miast i gigantycznych aglomeracji (choć nie tylko), powołano do życia systemy stale monitorujące poziom PEM i zapobiegające przekroczeniu norm. Każde takie odchylenie od normy jest niemal natychmiast wyłapywane, a sprawcy takich działań surowo karani. Co ciekawe, również w Polsce niedługo będziemy mogli pochwalić się podobnie działającym systemem – SI2PEM, którego głównym zadaniem będzie właśnie czuwanie nad zachowaniem odpowiednich limitów PEM.

Przyszłość jest na wyciągnięcie ręki

Inteligentne miasta już istnieją, rozwijają się dynamicznie, a ich mieszkańcy cieszą się z nowatorskich rozwiązań, bezpieczeństwa i wygody. Na co dzień cieszymy się ze wsparcia, jakie zapewniają nam w pracy czy życiu codziennym nasze smartfony, smartwatche, czy inne gadżety. Dlaczego by nie przełożyć tego na miasta, w których żyjemy? W realizacji tego celu potrzebna nam jest jednak nowa technologia, w tym m.in. sieć 5G oraz dobra wola i wyzbycie się strachu przed tym, co nowe i nieznane.