В данной статье исследуется концепция «умный город» и ее теоретические основы. Рассматриваются основные проблемы, с которыми сталкиваются умные города и перспективы дальнейшего развития. Представлены история возникновения и принципы формирования умных городов, а также примеры реализованных городов. Обращается внимание на серьёзную проблему реализации концепции умных городов и кибербезопасности, которая угрожает конфиденциальности обитателей и компаний.
умный город, информационные технологии, квантовые технологии, устойчивая архитектура, кибербезопасность
В последние десятилетия информационные технологии проникают во все сферы жизни, включая городскую инфраструктуру. Концепция умного города становится все более популярной: она позволяет улучшить качество жизни и оптимизировать использование ресурсов благодаря интеграции цифровых технологий.
Однако стоит отметить, что при проектировании умных городов архитекторы и городские планировщики сталкиваются с определенными сложностями: защита данных жителей, конфиденциальность, многофункциональность и учет различных потребностей для создания удобного, доступного и экологически устойчивого пространства – лишь часть проблем, не решенных до сих пор.
В этой статье будут рассмотрены основные вызовы и сложности при проектировании умных городов. Особое внимание будет уделено вопросам кибербезопасности и управления данными, участию горожан в принятии решений, а также устойчивому развитию таких городов.
История возникновения и принципы работы
Впервые концепция умных городов упоминалась уже в середине ХХ века, когда ученые и архитекторы искали путь к созданию удобных, эффективных городов с помощью новых технологий [17]. В 1990-е развитие Интернета и цифровых технологий дало идее новый толчок: ввиду развития машинного обучения, сервисов и Интернета вещей (IoT) появилась возможность реализовать многие идеи по улучшению качества жизни.
International Business Machines Corporation (IBM) начали работу над проектом «Умные города» [13] в конце 2008 года в рамках инициативы «Умная планета» [20]. Хотя их подход мог привнести комфорт в городскую среду, в разгар экономического кризиса 2008–2009 годов конкуренция за инвестиции и рабочие места существовала на уровне не отдельной страны, но – благодаря Интернету и глобальным сетям поставок – всего мира, из-за чего и было принято решение о запуске программы. Впоследствии ее развитие было обусловлено новыми техническими и экономическими возможностями. Будущее умных городов связано с дальнейшим развитием технологий, интеграцией их в городскую инфраструктуру, а также созданием устойчивых и инновационных городских пространств. История концепции свидетельствует о стремлении к экономическому росту, от которого зависит построение городов будущего – интеллектуальных, устойчивых, эффективных и комфортных для населения [15].
Хотя концепция умного города существует достаточно давно, четкие критерии ее реализации до сих пор не определены ввиду многообразия целей, способов их достижения, технической составляющей, а также индивидуальных особенностей отдельно взятых территорий, в том числе климатических. Однако, рассматривая идею города, оснащенного умными технологиями, развитой инфраструктурой, удобными сервисами и высоким уровнем жизни, можно выделить особо важные элементы, формирующие основы концепции.
- Инфраструктура. Включает в себя искусственно созданную среду: здания, дороги, трубопроводы, электрические и коммуникационные линии и пр. От нее зависит как внешний вид города и удобство передвижения, так и качество оказываемых услуг, в частности подача воды или электроэнергии. Для инфраструктуры важны как технологическое обеспечение, услуги и ресурсы, так и природное обеспечение и социальная устойчивость.
- Ресурсы. В эту категорию входят компоненты природной среды, которые после обработки потребляются жителями. После этого они поступают на переработку и либо возвращаются в окружающую среду, не представляя для нее угрозы, либо уходят на вторичную обработку и дальнейшее потребление.
- Природная среда. Совокупность компонентов природной среды, чаще всего измененных в результате деятельности человека как в черте города, так и за ее пределами. Она необходима для устойчивого пространства и комфортного пребывания, а также для грамотного использования сырья из категории ресурсы.
- Технологичное обеспечение. Программы, сервисы и необходимое для их работы оборудование, посредством которых проводится мониторинг, сбор данных, их обработка, анализ, итоговое заключение и распространение для дальнейшего принятия решений.
- Услуги. Представляют собой разнообразные сервисы: транспорт, энергетика, торговля, здравоохранение, образование и т. д. IT и сервисы должны быть доступными и применяться в соответствии с законодательством и правилами конфиденциальности, способствуя доверию жителей и их стремлению активно сотрудничать с управлением и контролирующими данные компаниями для дальнейшего прогресса.
- Социальная устойчивость, при которой обладающие навыками и желанием жители, специалисты и городское управление активно и грамотно используют перечисленные выше элементы для поддержания и развития среды своего города.
Последний элемент стоит упомянуть отдельно, поскольку умному городу необходимо быть не только технически развитым, но и инклюзивным, обеспечивая равный доступ к городским услугам и технологиям для всех жителей города, которые, соответственно, должны иметь возможность в полной мере использовать его потенциал. Также важно, чтобы они доверяли учреждениям, которые обрабатывают и хранят полученные данные, исходя из уверенности, что они соблюдают правила, публично установленные подотчетными компаниями и управлением [21]. Таким образом, вовлеченность граждан в принятие решений и их партнерство с городской властью и организациями формируют доверие, учет реальных потребностей и создание социального консенсуса, способствующих повышению уровня жизни.
Стремление в разумных пределах следить за развитием приведенных выше элементов и их внедрение в умные города играют важную роль в создании устойчивого общества, где каждый имеет возможность развиваться, участвовать в городской жизни и использовать интеллектуальные технологии для улучшения качества пребывания в общественной среде.
Реализованные проекты
Хотя первым городом, использующим технологии умного города, был Сеул в 2014 году, Международный институт управленческого развития (IMD) начал вести ежегодный список Индекса умных городов (SCI) только с 2019 года. IMD учитывает как технические возможности, способы их применения и эффективность, так и устойчивость среды и повышение качества жизни.
С каждым годом страны уделяют все больше внимания введению технологий в управление городами, однако нельзя не отметить множество проблем в подобных городах, отслеживающих и интегрирующих всю инфраструктуру и услуги: начиная с необходимой технической инфраструктуры и заканчивая адаптацией к системе жителей, вынужденных преодолеть множество препятствий как технического, так и практического характера.
По данным Smart City Index 2023, из 20 крупнейших городов 17 были частью SCI с момента его создания. Среди этих 17 городов 6 демонстрируют либо постоянное улучшение, либо стабильность на протяжении многих лет. Лидерами являются Цюрих, Осло, Сингапур, Пекин, Сеул и Гонконг [14].
Из них рассмотрим четыре, обратив внимание на их нерешенные и по сей день проблемы:
Гонконг. В проекте «Умный город Гонконг 2.0», опубликованном в 2020 году, правительство Специального административного района (САР) определило свою концепцию использования инноваций и технологий для создания города с сильной экономикой и повышенным комфортом для привлечения новых кадров и комфортного пребывания жителей. Целью проекта названо повышение социального процветания, устойчивости и экономического прогресса [12].
Однако для общественности Гонконга такая технократическая постановка проблемы была неубедительна: жители не сомневаются в преимуществах умных городов, но задаются вопросами конфиденциальности и безопасности и неудовлетворены возможностями для участия в разработке соответствующей политики [10]. Несмотря на высокий уровень кибербезопасности, город все еще подвержен кибератакам [11]: примером тому может служить кража в 2024 году личных данных более 8000 студентов частного колледжа Гонконга, которые, как сообщается, были размещены в DarkNet. Это не первая подобная кибератака на город, из-за чего все громче звучат призывы к ужесточению мер безопасности [5]. Помимо этого, инфраструктура города не справляется с пробками [19], а имеющиеся технические возможности не могут улучшить экологическую ситуацию [2].
Масдар-Сити. Стараясь придерживаться стандартов устойчивых городских сообществ, Масдар-Сити активно развивает умный город с упором на устойчивость городской среды: выбросы углерода сведены к нулю благодаря использованию возобновляемых источников энергии, экологических материалов и градостроительных решений для комфортного пребывания в городе [16], что отражает технический оптимизм проекта.
Тем не менее, у города имеет место быть тенденция загородного, элитарного и глобального пространства, не принимающего во внимание социальную устойчивость для комфортной жизни и культивирующего социальное неравенство [8], а использование возобновляемой энергии (в частности, солнечных батарей) – это ситуативное, а не универсальное решение ввиду климатических особенностей.
Сидней. При планировании власти Сиднея сформулировали ряд принципов, на которые они ориентируются, развивая концепцию умного города: поддержка объединенных и наделенных полномочиями сообществ, привлечение новых кадров, устойчивость, развитие инфраструктуры и предоставление клиентоориентированных эффективных услуг [7].
В числе основных проблем выделяется кибербезопасность: из-за атаки хакеров в ноябре 2023 года компания DP World лишилась доступа к Интернету, что прекратило постоянный несанкционированный доступ к ее сети, однако привело к отключению ключевых систем, связанных с портовыми операциями [3]. Нельзя не упомянуть и проблемы с инфраструктурой из-за перегруженных дорог [4].
Мюнхен. Мюнхен приступил к реализации рамочной стратегии «умного города» не так давно (Smarter Together), внедряя технологии умного города, разработанные для района в целом. Цель этого пилотного проекта – сократить выбросы CO2 более чем на 20% и повысить использование возобновляемых источников энергии до 20% и более, одновременно повышая энергоэффективность более чем на 20%. Цель Мюнхена — добиться нулевого уровня выбросов углерода в районе к 2050 году [9].
В своем новом исследовании глобальная перестраховочная компания Munich Re выделяет развивающиеся киберугрозы и сохраняющиеся пробелы в защите, что требует решений по киберстрахованию для эффективного снижения рисков. Ярко виден интерес компаний к использованию страховых решений для снижения киберрисков: 41 % лиц, принимающих решения, рассматривают возможность киберстрахования [18].
В результате анализа умных городов и их реализации этой идеи была выявлена серьезная проблема кибербезопасности, угрожающей конфиденциальности граждан и компаний.
В контексте поиска решений для проблемы кибербезопасности перспективна возможность использования квантовых технологий. Квантовые технологии предлагают новые методы шифрования и защиты информации, что потенциально выведет сферу кибербезопасности на новый уровень и резко сократит угрозы, связанные с классическими методами шифрования [1], а ускоренная обработка данных улучшит время обработки и эффективность услуг. Эта технология пока находится в процессе изучения, однако Китай уже начал производить необходимое для практического применения оборудование [6], что позволит ускорить исследования и внедрение их в концепцию умного города, постепенно трансформируя его в квантовый.
Однако остается открытым вопрос о сотрудничестве жителей, властей и компаний умных городов, который необходимо решать. Речь идет в первую очередь о социальной вовлеченности жителей и открытости информации. Жители рискуют быть «подавленными в городской жизни» или «потерять влияние на собственную жизнь, поскольку они находятся во власти технологий, которые не могут подвергнуть сомнению или осмысленно им противостоять. Информационная асимметрия, при которой у жителей нет эффективного выбора, навыков и возможностей использовать преимущества умного города, дает значительную и потенциально произвольную власть тем, кто контролирует данные. Необходимо создать новые законы, которые будут противодействовать одностороннему контролю данных и создадут баланс сил, при котором граждане будут обменивать доступ к своим данным на улучшение государственных услуг, а контролирующая сторона будет законодательно обязана гарантировать защиту информации, конфиденциальность и отсутствие несанкционированного распространения и использования. Таким образом, безопасность данных станет валютой доверия» [22]. Стоит также отметить, что при реализации этой концепции необходимо создать условия, где у каждого есть доступ к необходимым технологиям и навыки использовать их полный потенциал. Только при добровольном участии всех сторон, осведомленности, открытости и балансе сил можно достигнуть этой цели.
1. Болонин, А. И. Мониторинг финансовых инноваций в статистике центральных банков / А. И. Болонин, С. Е. Болонина, Ю. Г. Лещенко // Информатизация в цифровой экономике. – 2023. – № 2. – С. 119–138. – doi:https://doi.org/10.18334/ide.4.2.118424.
2. Ноздрина, Н. А. Правовое регулирование административной и уголовной ответственности за загрязнение судами прибрежных вод: обобщение опыта Гонконга / Н. А. Ноздрина, А. В. Новиков, Д. Н. Слабкая // Вопросы российского и международного права. – 2022. – Т. 12 (9-1). – С. 492-498. – URL: http://publishing-vak.ru/file/archive-law-2022-9/e1-nozdrina-novikov-slabkaya.pdf
3. Australian Associated Press – DP World hack: port operator gradually restarting operations around Australia after cyber-attack // The Guardian: internet resource. – Published 2023, November 13. – URL: https://www.theguardian.com/australia-news/2023/nov/13/australian-port-operator-hit-by-cyber-attack-says-cargo-may-be-stranded-for-days
4. Baker, G. We’re running out of road in Sydney, so think twice about that new car / Greg Baker // The Sydney Morning Gerald. - Published December 17, 2023. – URL: https://www.smh.com.au/national/nsw/we-re-running-out-of-road-in-sydney-so-think-twice-about-that-new-car-20231217-p5erzy.html
5. Chan I. Hackers steal data on 8,100 Hong Kong students amid wave of cyberattacks / Irene Chan // hongkongfp.com: интернет-ресурс. – Published 2024, May 10. – URL: https://hongkongfp.com/2024/05/10/hackers-steal-data-on-8100-hong-kong-students-amid-wave-of-cyberattacks/
6. Choi, C. Q. Two of World’s Biggest Quantum Computers Made in China / Charles Q. Choi // IEEE Spectrum. – Published 06 November 2021. – URL: https://spectrum.ieee.org/quantum-computing-china
7. City of Sydney : official webcite. - URL: https://www.cityofsydney.nsw.gov.au/strategies-action-plans/smart-city-strategic-framework (дата обращения: 18.05.2024)
8. Donadio, T. Theorising social justice within the smart city: expanding urban paradigms by the notion of the right to the city / Tomás Donadio // Public Policy Portuguese Journal. – 2023. – Vol. 8 (1). – P. 10-20. – URL: https://repositorio.ul.pt/bitstream/10451/57206/1/2023_Donadio%20Tomas_PPPJ.pdf
9. Energy Cities. The European learning community for future-proof cities. – URL: https://energy-cities.eu/best-practice/smart-city-munich/
10. Hartley, K. Public Trust and Political Legitimacy in the Smart City: A Reckoning for Technocracy / K. Hartley // Science, Technology, & Human Values. – 2021. – Vol. 46(6). – P. 1286-1315. – URL: https://doi.org/10.1177/0162243921992864
11. Hong Kong Security Watch Report (Q3 2023) // www.hkcert.org : internet resource. – Published 2023, November 22. – URL: https://www.hkcert.org/watch-report/hong-kong-security-watch-report-q3-2023
12. Hong Kong Smart City Blueprint 2.0. – URL: https://www.smartcity.gov.hk/modules/custom/custom_global_js_css/assets/files/HKSmartCityBlueprint(ENG)v2.pdf
13. IBM Annual report 2009. – URL: https://www.ibm.com/annualreport/2009/2009_ibm_annual.pdf
14. IMD Smart City. Index Report 2023 / IMD /World Competitiveness Center. – URL: https://imd.cld.bz/IMD-Smart-City-Index-Report-20231/8/
15. Krupkin A. Development of the Smart City Concept in Sustainable Economy / A. Krupkin, N. Gorodnova // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. – 2018. – Vol. 365 (2). – P. 22-56. – URL: https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1757-899X/365/2/022056/pdf - DOIhttps://doi.org/10.1088/1757-899X/365/2/022056
16. Masdar-City : official website. – URL: https://masdarcity.ae/ (дата обращения: 18.05.2024).
17. Meadows, P. The City, Technology, and History / Paul Meadows. – 36 Soc. F. 141 (1957-1958) / HeinOnline: интернет-ресурс. – URL: https://heinonline.org/HOL/LandingPage?handle=hein.journals/josf36&div=35&id=&page=
18. Musselwhite, B. Surging cyber threats necessitate need for robust protection: Munich Re / Beth Musselwhite // Reinsurance News: internet resource. – Published 15th May 2024. – URL: https://www.reinsurancene.ws/surging-cyber-threats-necessitate-need-for-robust-protection-munich-re/
19. Steven, L. Future proofing Hong Kong’s traffic networks / Lui Steven // AECOM internet resource. – Published October 2023. – URL: https://aecom.com/without-limits/article/future-proofing-hong-kongs-traffic-networks/
20. Tolentino, M. A Brief Look at IBM’s Push for a Smarter Planet: Welcome to the Decade of Smart / Mellisa Tolentino // siliconΛNGLE: website. – URL: https://siliconangle.com/2013/06/11/a-brief-look-at-ibms-push-for-a-smarter-planet-welcome-to-the-decade-of-smart/
21. Van Dijck, J. Datafication, dataism and dataveillance: Big Data between scientific paradigm and ideology / José Van Dijck // Surveillance & Society. – 2014. – Vol. 12 (2). – P. 197-208. – URL: https://ojs.library.queensu.ca/index.php/surveillance-and-society/article/view/datafication/datafic
22. Wilson, P. State of smart cities in UK and beyond / Paul Wilson // IET Smart Cities. – 2019. – Vol. 1 (1). – P. 19 – 22. – URL: https://doi.org/10.1049/iet-smc.2019.0024
