По оценке IDC, в 2018 году мировые расходы на проекты «умных» городов достигли $81 млрд, а в 2022‑м этот показатель превысит $158 млрд. Allied Market Research прогнозирует, что рынок специализированных решений для них в 2025 году составит $2,42 млрд. То есть подобные города уже строятся, цифровые устройства и ПО закупаются, деньги осваиваются. В то же время единогласия в фундаментальных вопросах до сих пор нет.

Какие показатели делают город по-настоящему «интеллектуальным», как расположить мировые столицы в рейтинге «поумнения», можно ли считать, что «мозгограды» уже состоялись? Да и есть ли в принципе возможность реализовать эту концепцию с учетом сложностей и барьеров, встающих на пути городских реформаторов?

Бигмак как мерило интеллекта

Власти Евросоюза для оценки «умных» городов используют 33 критерия, среди которых экономика, социальный и человеческий капитал, правительство, гражданская мобильность, экология. За каждым критерием закреплен показатель: уровень квалификации и производительности труда, туристическая привлекательность города, прозрачность муниципалитетов, доступность технологий для жителей и так далее.

Другая трактовка, которую выдвинули ученые Британского института стандартов, описывает «умный» город как интеграцию физических, цифровых и человеческих систем в искусственно созданной среде. В результате достигается синергия технологий, управленческих практик и гражданских инициатив.

Центр глобализации и стратегии IESE ежегодно публикует рейтинг «умных» городов. При его составлении исследователи учитывают целых 96 критериев, среди которых есть весьма экзотические. К примеру, одним из признаков «интеллектуальности» называется количество ресторанов McDonald’s в городе.

Аналитики PwC предлагают использовать определение Data Driven City – город, управляемый данными. По их версии, эффективность управления городом напрямую связана с качеством информации, которую градоначальники получают от жителей и «умных» устройств.

Путаница в терминах объяснима: эксперты пытаются объять необъятное, ведь перестройка на «интеллектуальный» лад касается всех сфер жизни города. В зависимости от особенностей населенного пункта в приоритете оказывается то или иное направление концепции.

И все же выделить общее начало в определениях можно. В первую очередь «умный» город предполагает развитую технологическую базу. Она контролируется комплексным ПО, обеспечивающим взаимосвязанную работу аналитических систем, камер видеонаблюдения, инициатив мэрии, общественных структур. Это, впрочем, еще не делает город «интеллектуальным», а только готовит почву для главной составляющей концепции: новой парадигмы мышления жителей и управленцев. Минимум бюрократии, гибкая социальная структура, поддержка бизнеса и в целом творческая атмосфера – примерно так выглядит урбанистический рай.

Город на шести холмах

Из чего складывается этот идеальный образ? Разберем шесть направлений, которые обычно выделяют в качестве функциональных областей «умного» города.

«Умное» правительство. Как правило, изменения стартуют с цифровизации работы муниципальных структур – она ускоряет разработку и согласование всех следующих проектов. Также задачей мэрии является вовлечение граждан и бизнеса в управление городом с помощью цифровых платформ. Это сокращает дистанцию между участниками городской жизни, помогает быстрее находить болевые точки и реагировать на происшествия. По оценке McKinsey, с помощью IT-сервисов можно утроить долю жителей, ощущающих свою причастность к судьбе города.

«Умная» энергетика. Чем больше город насыщен технологиями, тем больше электричества он потребляет. А значит, нужно обеспечить бесперебойное снабжение энергией, следить за ее потреблением и по возможности экономить. Возобновляемые источники энергии, системы когенерации (комбинированного производства электричества и тепла), электротранспорт, интеллектуальные счетчики – без всего этого «умному» городу не обойтись.

«Умные» вода и газ. Отдельным направлением выделяют модернизацию водных и газовых систем: контроль утечек и состояния канализации, создание центров оперативного реагирования, инновационные методы очистки и рециркуляции воды. В McKinsey прогнозируют снижение потребления воды в «умных» городах на 20–30% за счет подобных решений.

«Умные» здания. Строительная отрасль тоже не избежит перемен. Ни один дом в «умном» городе не может быть построен без технологии BIM (Building Information Modeling – информационное моделирование зданий). Она позволяет спрогнозировать потребление зданием ресурсов, спроектировать расположение коммуникаций и любые другие характеристики до выхода на стройплощадку. У существующих построек инженерные и информационные системы объединяют в BMS (Building Management System), помогающую следить за состоянием помещений и предотвращать вероятные поломки.

«Умный» транспорт. Главное направление по объему инвестиций, количеству перспективных разработок и наглядности видимого горожанам эффекта преобразований. Сюда входят прогнозирование и управление трафиком (диспетчеризация) с помощью искусственного интеллекта, саморегулируемые парковки и светофоры на базе IoT-устройств и даже контроль самочувствия водителей общественного транспорта. В перспективе ожидается распространение беспилотных автомобилей, которые перевернут наши представления о городском транспорте.

«Умная» экосистема. Наконец, нужно обеспечить взаимопроникновение всех городских процессов. В цифровую эпоху город постоянно собирает информацию о себе и своих обитателях, поэтому нужно увязать между собой данные из разных источников и отраслей. Для этого требуется наиболее продвинутое технологическое решение – единый «цифровой двойник» города.

Утопия где-то рядом

Из-за неопределенности в критериях выделить эталонный «умный» город трудно. Составители рейтингов опираются на данные о сотнях городских инициатив, каждая из которых развивается по своей логике, и порой пытаются сопоставить весьма далекие друг от друга явления. Тем не менее есть уверенные претенденты на звание «самого умного».

Так, часто лидирующие строчки в рейтингах отдают пионеру городской цифровизации – Сингапуру. Пять лет назад правительство этой небольшой страны-города запустило программу Smart Nation. Одной из ключевых инициатив стал запуск «виртуального Сингапура» – платформы, объединяющей информацию с многочисленных камер и сенсоров, буквально разбросанных по территории государства.

Власти Сингапура наперед знают динамику численности населения, стихийных бедствий и сезонных колебаний спроса на ресурсы. Как открытие нового предприятия повлияет на окружающую среду? Как строительство стадиона изменит ситуацию на дорогах? Как дополнительная поликлиника отразится на плотности населения? Цифровая система знает ответ на любой вопрос.

По размерам Сингапур сопоставим с Уфой, но впятеро превышает ее по численности населения, а количество автомобилей на городских дорогах достигло миллиона. Но с пробками удается справляться: для этого правительство Сингапура разработало систему трафик-контроля, использующую датчики и облачные сервисы, и приложение MyTransport, информирующее жителей о движении транспорта, доступности такси и парковок. Помимо этого, Сингапур оснащен солнечными батареями и вакуумными мусоросборниками, а водоснабжение города на 30% обеспечивается четырьмя заводами по переработке сточных вод.

В Индии тоже решили жить «по уму». Перенаселение – одна из самых острых проблем страны, и для ее решения власти решили возвести с нуля около ста новых населенных пунктов. Одним из них стал Амаравати.

Надо сказать, что строительство городов «в джунглях» неново для Индии. Таким образом в 1911 году по проекту британского архитектора Эдвина Лаченса была возведена современная столица Нью-Дели. Но случай с Амаравати принципиально отличается: сначала был создан «цифровой двойник» города, а уже потом стартовало его воплощение. За счет этого индийцы надеются построить идеальный город, в котором продумана каждая мелочь.

Амаравати уже пророчат попадание в тройку самых технологичных городов мира. В октябре 2015 года началась реализация грандиозного проекта. По прогнозам, к 2035 году население города достигнет 11 миллионов, а площадь превысит размеры Нью-Йорка.

Между тем двухмиллионный Иньчуань на севере Китая уже стал воплощением киберпанк-фантазий. Первое, что бросается в глаза, – это полное отсутствие в городе наличных денег. Не пользуются в Иньчуане и банковскими картами. Жители в буквальном смысле платят лицом: транспорт и магазины оснащены камерами и биометрическими терминалами, идентифицирующими клиента и списывающими деньги с его счета.

К слову, продуктовые магазины в Иньчуане отмирают – все больше жителей совершают покупки через приложения. Им не приходится ждать курьерской доставки – оплаченную покупку можно забрать в одном из автоматических продуктовых хранилищ. Это своего рода холодильники, расположенные по всему городу и выдающие покупки по пин-коду.

Почти вся система здравоохранения выведена в Сеть. Общение с лечащим врачом ведется через сайт Haodaifu Online, где горожане могут получить назначение и рецепт на лекарство. А официальные вопросы иньчуанцы решают в одном месте – в мэрии. Там же на стенах висят QR-коды, ведущие на раздел сайта с ответами на популярные вопросы. Вишенка на торте – голограммы улыбающихся девушек, которые приветствуют посетителей и предлагают помочь.

Россия взялась за ум

В конце 2018 года Минстрой РФ утвердил проект «Умный город», предполагающий комплексное внедрение цифровых и инженерных решений в российских городах с населением свыше 100 тысяч человек. Цели заявлены по образу и подобию зарубежных проектов: рост туристической привлекательности, эффективность инфраструктуры и качества управления, экологическая безопасность и ресурсосбережение, цифровизация ЖКХ… Из бюджета на «Умный город» планируется выделить 13 млрд рублей до 2024 года.

Пока об успехах проекта говорить рано, а случаи «поумнения» наших городов остаются эпизодическими. Выделяется Москва. В середине 2018 года российская столица возглавила рейтинг ООН по качеству оказания электронных услуг. Она также входит в топ‑10 городов мира по покрытию камерами: более 167 тысяч штук, 89% из которых ведут съемку в HD. Нет проблем и со связью: в центре и общественном транспорте доступна бесплатная сеть Wi-Fi, а стоимость мобильного интернета ниже, чем во многих мировых столицах. В этом году в Москве запустили несколько экспериментальных площадок 5G.

Санкт-Петербург сделал ставку на «умное» ЖКХ: автоматизированы сети тепло- и водоснабжения, установлено около сотни станций для приема данных об энергопотреблении с «умных» устройств. В моменты пиковых нагрузок они способны принимать информацию с 4 млн датчиков.

В Татарстане в 2018 году началось развертывание масштабной сети IoT-устройств, которая в перспективе охватит всю территорию региона (к апрелю 2019‑го она была покрыта на 20%).

Сатка, небольшой город в Челябинской области, тоже подвергся модернизации. Датчики на улицах отслеживают состояние дорожного покрытия, процент влаги и образование наледи. Мусорные контейнеры хотят оснастить датчиками наполнения: это поможет рационально планировать маршруты мусоровозов, экономя топливо и снижая вредные выбросы. Также в Сатке запланированы пешеходные переходы с информационными табло, предупреждающими водителей, когда на «зебру» выходит человек. Кто знает, возможно, благодаря им удастся избежать наездов ночью или при плохой видимости и спасти чью-то жизнь?

Дублировать жизнь

Информация – фундамент «умного» города. Но огромный массив данных, генерируемых горожанами и устройствами, требует обработки и наглядной визуализации. Иначе он становится неструктурированным и бесполезным набором цифр.

В 2002 году американский исследователь Майкл Гривз в докладе об управлении жизненным циклом продукта рассказал о виртуальном пространстве, которое полностью дублирует реальное. Концепция получила название «цифровой двойник», или «цифровой близнец» (digital twin), которое прочно закрепилось в обиходе.

Ученый заявил, что цифровая копия должна отвечать нескольким параметрам. Во‑первых, полное соответствие реальному объекту: размер, форма, количество и характеристики составных частей. Во‑вторых, «цифровой двойник» должен вести себя, как оригинал, при проведении испытаний – если это «близнец» двигателя, то он должен таким же образом реагировать на смену температуры, перегрузки, потреблять виртуальное топливо. Также предполагается, что «цифровой двойник» – это модель, которая сопутствует всему жизненному циклу продукта, а не отправляется в архив после создания физического объекта.

Современные «двойники» отличаются от ранних версий тем, что они представляют собой динамическую модель объекта, а не статическую. То есть виртуальная копия меняется с течением времени, как и ее реальный прототип.

Фактически «близнецы» представляют собой комплекс математических моделей, аккумулирующих и связывающих между собой все параметры и показатели объекта. На их основе «двойник» выдает советы по оптимизации процессов и служит «песочницей» для экспериментов. Цифровые копии нашли свое применение в промышленности, ритейле, здравоохранении, строительстве. Ожидается, что в будущем собственный «двойник» будет у каждого человека.

Трудности перехода

О проблемах, связанных с созданием «умных» городов, говорят не так часто: куда приятнее рассуждать о преимуществах и блестящих перспективах. Однако серая реальность раз за разом остужает пыл реформаторов, ставя на их пути разнообразные препятствия.

Во‑первых, мешают аппаратная волокита, затягивание согласований и утверждений, ограничения и противоречия в законах. Зачастую не хватает единого центра управления: в создании «умного» города заинтересованы власти разных уровней, множество подрядчиков и субподрядчиков, их действия не скоординированы, зоны ответственности не определены. Добавим косность мышления градоначальников старой школы. Вообще, кадровый вопрос, поиск кросс-отраслевых менеджеров – острая проблема для всех проектов цифровизации.

Едва эти трудности преодолены, дело доходит до финансов. «Умные» города – затратное мероприятие: либо бизнес и инвесторы берут на себя часть расходов, либо остается полагаться на бюджетные средства. И тогда сроки реализации постоянно сдвигаются «вправо», а окупаемость и целесообразность проекта ставится под сомнение.

Причем «поумнение» тем дороже, чем менее приспособлена для этого инфраструктура. Иными словами, если в городе обветшалые энергосети и дома в аварийном состоянии, тут не до датчиков: нужно начинать с капитального ремонта. Лучше всего интеллектуальные системы встраиваются в полностью новую инфраструктуру, но нельзя же снести и отстроить заново все мировые столицы, как индийский Амаравати.

Но и развитым мегаполисам цифровизация обходится недешево: тут на первый план выходят стоимость и совместимость программного обеспечения. В частности, эту проблему называют главным тормозом для развития города власти Сингапура. При этом нужно не только создать рабочее ПО, но и озаботиться вопросом безопасности: тотальная подключенность городских систем к Сети и накопление огромных массивов информации о жителях подогревают аппетиты хакеров и киберпреступников.

Но даже если все эти проблемы решены, остается главный барьер: сами горожане. Нужно заручиться их поддержкой, убедить в полезности реформ. Ведь с приходом «умных» технологий жизнь меняется, а люди в большинстве своем не любят резких перемен и могут оказать сопротивление: мол, пусть нейросети считают, что в моем районе не хватает дорог, но зачем мне лишняя трасса под окном?

В результате полностью «умный» город остается недосягаемым идеалом, ведь, как известно, воплотить теорию в жизнь без потерь в принципе невозможно. Власти разных стран экспериментируют с концепцией, добиваясь отдельных, порой малозаметных улучшений в городской жизни. Но процесс уже не остановить.