Даже самых современных цифровых решений сегодня оказывается недостаточно, чтобы нивелировать влияние кризиса в экономике. Вызовы пандемии и карантина требуют адекватного ответа: объединения сервисов, платформ и экосистем в масштабные комплексные решения на новом уровне эффективности. Пример такого подхода — симбиоз решений класса «Умный город» + «Цифровой двойник».

Вызовы времени

Пандемия и последовавший карантин выявили острую и мгновенную потребность во множестве привычных сервисов в новом формате. Взлет электронной торговли, пик популярности инструментов удаленной работы и онлайн-обучения. Многие открыли для себя занятия фитнесом онлайн, а также приобщились по Сети к привычным развлечениям — театру, экскурсиям в музеи и города мира.

Самая же большая нагрузка легла на медицину и смежные области. Новые требования выдвигаются к учету и контролю больных и их контактов. Нужно также прогнозировать потребности в больничных местах и средствах защиты, развертывании госпиталей, планировать более глобальные сценарии развития ситуации. Не стоит забывать и о задаче ограничения передвижений и управления транспортными потоками в новых условиях.

Для решения каждой из этих задач требуется отдельное цифровое решение. Однако только интеграция инструментов нового поколения в единую цифровую платформу может позволить быстро и эффективно управлять жизнью современного города и его жителей в условиях кризиса, прогнозируя и предотвращая наиболее негативные сценарии.

Цифровой близнец

ЦД — цифровой двойник или близнец — это виртуальное или цифровое представление реального или потенциального объекта/продукта, которое включает целый набор возможностей для передачи и обмена информацией в течение всего жизненного цикла. В 2021 году эксперты прогнозируют около 25 млрд датчиков систем Интернета вещей (IoT), что позволит создавать digital-двойников миллионов вещей и объектов.

Возможности цифровых двойников огромны. Прежде всего, они дают возможность предоставлять ключевые аналитические возможности и служат ядром функциональных возможностей: построения цифровых моделей объектов, мониторинга текущего состояния свойств и прогнозирования поведения объектов, симуляции управленческих решений и ручного управления объектами и службами. С их помощью также можно запускать автоматизированное управление объектами в режиме реального времени на базе новых цифровых сервисов.

В том числе станет возможным создание «близнецов» целых городов. В перспективе противодействия кризису и карантину двойники умных городов открывают перед обществом особенно интересные перспективы.

Городской двойник в «цифре»

Город — сложный объект, который включает в себя множество различных сфер и сервисов: от транспорта и безопасности до управления отходами и культуры.

Объединение цифровых двойников совершенно разных типов активов может служить плодотворной средой для систем более сложного уровня организации. Тот же «умный город» сможет подключить информацию от цифровых двойников механизмов и предприятий, привязанных к трафику, погодным условиям, загрязнению окружающей среды, жизни граждан, энергетическим и другим ресурсам.

Это позволит перейти от просто «умных» городов к «сознательным», то есть к таким моделям цифровизации, которые знают об активах всех видов, циркулирующих в пределах их границ.

Такой уровень понимания открывает новые пути для инноваций: новые формы городской мобильности, которые будут одновременно быстрее и дешевле, устранение заторов, снижение уровня загрязнения, новые способы планирования на случай чрезвычайных ситуаций, а также «умное» отслеживание энерго- и водоснабжением.

Город — сказка, город — мечта

Существуют несколько взглядов на то, что такое «умный город». Определения описывают основные признаки.

В целом, эксперты сходятся в том, что город можно назвать «умным», когда инвестиции в человеческий и социальный капитал, а также традиционные (транспорт) и современные (ИКТ) инфраструктуры позволяют придать совершенно новый импульс экономическому развитию через поддержание высокого качества жизни горожан на основе ответственного использования коммунальных ресурсов, и высокому уровню кооперации вовлеченных в городскую жизнь сторон (власти, подрядчики, бизнес, люди).

Проще говоря, в «умном городе» реализована принципиальная возможность решать общественные проблемы при помощи ИКТ на базе муниципального партнерства с участием нескольких заинтересованных сторон. Эффективное использование ресурсов помогает снижать затраты и экономить энергию, повышать качество услуг и жизни, снижает вредное воздействие на окружающую среду, что в совокупности упрощает переход на инновационную «низкоуглеродную» экономику.

К примеру, в США подземная инфраструктура (трубы и кабели для воды, сточных вод, электроэнергии, газа, нефти, пара и телекоммуникаций) случайно повреждается в среднем каждые 60 секунд из-за устаревших, неточных или несуществующих записей. Общие потери для экономики страны — около 50 миллиардов долларов.

Как здесь может помочь «умный город»? Системы smart city (датчики, хранилища данных, аналитические инструменты и возможности цифрового моделирования) позволяют точно определять физическое местоположение, характер и глубину существующих подземных активов и коммуникаций.

Архитектура двойника «умного города»

Любые решения в этой области должны создаваться с учетом способности удовлетворять нужды муниципалитетов, жителей, бизнеса и некоммерческих организаций.

• Предпочтительно использовать открытую программную среду разработки сервисов. Платформа не должна зависеть от проприетарных решений вендоров.
• Модульность платформы двойника smart city позволяет быстро разрабатывать сервисы с помощью переиспользуемых модулей и может быть адаптирована под нужды каждого конкретного города. Также сервисы могут быть перенесены с облачной платформы на другую.
• Масштабируемость — еще одно логичное требование. При увеличении нагрузки на платформу решения оно должно вертикально и горизонтально масштабироваться. Устойчивость к сбоям и отказам обеспечивает облачный ЦОД, где развернута система — это позволяет гибко добавлять ресурсы в нужный момент, а также поддерживать распределенную обработку данных.
• Открытость — платформа не должна зависеть от проприетарных решений вендоров. Технологический стек, на котором реализована платформа использует решения с открытым исходным кодом.
• Принцип горизонтальной интегрируемости гарантирует поддержку различных протоколов взаимодействия и позволяет интегрировать многие сервисы, ИТ-системы и датчики. Слой интеграции данных и API-менеджер обеспечивают полную поддержку различных протоколов взаимодействия с внешними ресурсами и системами.
• Для достижения желаемых выгод решающее значение имеет разработка метрик, по которым оценивается качество работы системы. В самом общем плане это должны быть такие показатели, как региональный экономический рост, социальная и экологическая устойчивость, качество оказываемых общественных услуг и т.д. Они формируются из более детальных метрик: объем прямых зарубежных инвестиций, операционный бюджет города, качество собираемости налогов, уровень загрязнение и выбросов (воздух, вода, ПГ), доступ к социальным благам и ресурсам для жителей, качество инфраструктуры и обслуживания.

Шаги к успеху

Эксперты выделяют 4 этапа развития «умных» городов:

• Вертикальный этап, на котором инвестиции направляются на развитие отдельных сервисов (водоснабжение, транспорт и т.д.) или в раздельные участки IoT-инфраструктуры.
• За ним следует этап горизонтальный, когда удается обеспечить интеграцию ограниченного числа сервисов в пределах различных коммерческих платформ и обмен данными между системами разных поставщиков. В этот момент создаются отдельные IoT-инфраструктуры для коммерческих платформ и сервисов.
• Третий этап — соединенный — на нем происходит объединение сервисов на базе одной городской платформы, запускается совместное использование инфраструктуры IoT и реализуется комплексная аналитика.
• Высшая стадия развития — интеллектуальный этап — в его рамках происходят совместные инвестиции участников городского проекта в развитие единой платформы — цифрового двойника города на базе IoT-инфраструктуры, комплексной аналитики и автоматического управления городом.

Реалии и перспективы

Сегодня решения класса «умный город» позволяют решать многие задачи в ведущих глобальных мегаполисах:

• В Сингапуре 3D-цифровая модель города используется для улучшения сбора, мониторинга и анализа данных для принятия более релевантных управленческих решений.
• Администрация Нью-Йорка использует цифровую карту, в которой подробно описывается прогресс по всем проектам и городским инициативам. Интерактивная карта является дополнением к процессу эффективного землепользования и помогает информировать общественность.
• Платформа Dubai Pulse — настоящий «цифровой скелет» Дубаи. Помогает властям мониторить состояние города в режиме реального времени за счет сетей IoT-датчиков для сбора различной информации о физических активах, состоянии среды, загруженности коммуникационных сетей и сопоставления с историческими базами данных.
• В Барселоне власти применяют цифровую платформу управления городом для муниципалитетов. Мониторинг, аналитика и принятие решений производится с помощью данных IoT-решения Sentilo и аналитической платформы City OS. Для муниципалитетов данные о состоянии города визуализированы в дэшборды.

Пандемия вносит в развитие «умных городов» свой, узнаваемый колорит: в Сингапуре правительство организовало эффективное использование социальных медиа-платформ, таких как WhatsApp, Facebook, Twitter, Instagram и Telegram для регулярного обмена информацией о распространении болезни с гражданами.

Плотно заселенные города в таких странах, как Индия, сталкиваются с дополнительными проблемами в связи с огромным неравенством в области образования и использованием большого количества языков. Там появились инициативы «Умные города», направленные на бесперебойное предоставление гражданам информации на их родном языке с помощью приложения для смартфона. В их число входит чат-бот на основе ИИ, который опровергает ряд мифов о вирусе (его связь с 5G и т.д.).

Одним из наиболее заметных решений для «умных» городов сегодня можно назвать появление адаптивных систем управления светофорами, которые оперативно реагируют на дорожные ситуации и меняют интенсивность дорожных потоков. Такие системы уже успешно запущены в Мадриде, Мумбаи, Кито и стоят около 2,50 евро в расчете на одного жителя. В то же время власти сэкономят до 500 евро на человека в год за счет снижения расходов, связанных с заторами на 25%.