Pametan život u pametnom gradu

Kako učiniti život u gradu zdravijim, prijatnijim i zanimljivijim? Kako povećati efikasnost gradskih službi i administracije? Put vodi kroz umrežavanje pametnih uređaja na širem nivou, čime nastaje pametni grad, i počinju brojni izazovi…

Broj stanovnika u gradovima neprestano raste. Godine 1960. bilo je oko milijardu stanovnika u gradovima, ovaj broj je porastao na 3,2 milijarde u 2005, a očekuje se da će 2030. biti oko pet milijardi, s trendom migracije od 7500 novih stanovnika na sat. Takođe se smatra da od 2007. godine više od polovine svetskog stanovništva živi u gradovima.

S druge strane, gradovi trenutno pokrivaju 2 odsto zemljine površine i u njima se generiše 80 odsto ukupne emisije ugljen-dioksida i 75 odsto potrošnje energije. Ovo svakako dovodi do povećanja zagađenja u gradovima, povećanja buke, socijalnih promena, uz neadekvatnu infrastrukturu. Treba nešto uraditi u cilju poboljšanja kvaliteta života u gradovima, što vodi ka razvoju i implementaciji koncepta „pametnog grada“.

Planski razvoj je bitan kako bi se bolje povezali „silosi“ zvani komunalna preduzeća. Treba insistirati na otvorenim podacima i potrebi da sve gradske strukture izlože sve podatke koji nisu tajni preko API-ja. Potrebno je menjati zakonsku regulativu kako bi se sve ove aktivnosti ubrzale

Osnovni cilj svakog pametnog grada je da olakša život svojim stanovnicima i učini ga kvalitetnijim. Za ovaj cilj na raspolaganju mu stoji niz postojećih tehnologija. Svakako da će građani očekivati bolji kvalitet života i kvalitetnije informacije o uslovima u okruženju. Pri stvaranju pametnih gradova razvijaće se postupci i rešenja za povećanje efikasnosti i održivosti toga razvoja.

Šta je to pametni grad?

Ne postoji tačna definicija šta je to „pametni grad“. Jedna od mogućih definicija je da je pametan grad „integracija tehnologije u strategijski pristup za održivost, dobro građana i ekonomski razvoj“. Takođe, široko je prihvaćena i sledeća definicija: „Pod pametnim gradovima se podrazumevaju takvi gradovi koji omogućavaju prikupljanje, analizu i raspodelu informacija, čime se mogu transformisati servisi koji se nude građanima, povećati operativnost (efikasnost) i omogućiti donošenje boljih odluka na nivou uprave grada“. Ovde se mora uzeti u obzir niz veoma različitih aspekata i moglo bi se reći da je pametan grad „sistem sistema“. Formalno gledano, pametne kuće i pametne zgrade (više stanara ili kancelarije) mogu se posmatrati kao elementi pametnog grada. Međutim, treba imati u vidu da za njih zahtevi mogu da budu daleko specifičniji nego za grad posmatran kao celinu. Naravno, postoji i niz zajedničkih problema kojima se bave pametni gradovi.

Prema jednom istraživanju (European Smart Cities), postoji šest osnovnih karakteristika pametnih gradova:

• Život (Smart living). Ovde se misli na kvalitet života – sigurnost, zdravstvene uslove, kvalitet stanovanja, mogućnost obrazovanja, ustanove kulture, socijalnu koheziju i turizam.
• Uprava (Smart governance). Transparentno upravljanje, učestvovanje u donošenju odluka, javne i socijalne službe.
• Ekonomija (Smart economy). Mogućnost kompetitivnosti – inovativnost, preduzetništvo, produktivnost, tržište rada.
• Mobilnost (Smart mobility). Lokalni saobraćaj, međugradski i međunarodni saobraćaj, dostupnost ICT infrastrukture, održivi, inovativni i sigurni sistemi javnog saobraćaja.
• Okolina/okruženje (Smart environment). Ovde se misli na korišćenje prirodnih resursa – održivost korišćenja, zaštita okoline, zagađenje.
• Ljudi (Smart people). Učešće u javnom životu, fleksibilnost, kreativnost, socijalni i etički pluralizam, nivo obrazovanja i spremnost za učenje novih stvari.

Ekosistem pametni grad

Razvija se ekosistem „pametan grad“ koji će omogućiti samoodrživi način razvoja ekonomije grada baziran na odgovarajućoj infrastrukturi. Grad će biti opremljen uređajima kao što su senzorske mreže, kamere itd. Prikupljene informacije biće deljene između različitih gradskih servisa i tu je zajednička platforma – City Operation System. Ona treba da bude odgovorna za čuvanje, obradu i slanje podataka bilo kome i bilo gde. Ovaj sloj je horizontalan i treba da osigura operabilnost i koordinaciju svih servisa i aplikacija.

Servisima će se pristupati preko platforme odgovarajućim aplikacijama. Sloj za upravljanje (kontrolni centar) osiguraće interoperabilnost, koordinaciju i optimizaciju individualnih servisa/aplikacija putem analize heterogenog toka informacija. Građani će pristupati servisima koje nudi platforma putem svojih aplikacija, koristiće ih i aktivno učestvovati generisanjem novog sadržaja – dodatnog za platformu. Posebno treba imati u vidu da će u okviru pametnih gradova morati da postoje velike i ekstremno guste bežične mreže.

Tu će postojati veliki broj uređaja ograničene snage, a saobraćaj će biti veoma dinamičan. U ovakvim mrežama će se najpre detektovati ili pratiti događaja, zatim prosleđivati podaci, detektovati pojave događaja i upravljati podacima. Ovo poslednje uključuje agregaciju i replikaciju podataka. Čvorovi u mreži su, u stvari, bežični primopredajnici kombinovani sa senzorima (u engleskoj literaturi se ovakav čvor često naziva mote, što je skraćeni oblik od remote).

Zajednička platforma, City Operation System, je odgovorna za čuvanje, obradu i slanje podataka bilo kome i bilo gde

Važan korak je učlanjenje gradova u međunarodne organizacije koje su oformljene za podršku razvoja pametnih gradova, poput OASC (Open and Agile Smart Cities), u cilju razmene iskustava, da uče jedni od drugih i da koriste dobre prakse. OASC je neprofitna, međunarodna mreža pametnih gradova koja ima za cilj stvaranje i oblikovanje globalnog tržišta podataka i usluga pametnih gradova u nastajanju, na osnovu potreba grada uz podršku industrije. Za razliku od bilo koje druge gradske mreže, OASC je vođen implementacijom i fokusiran je na otvorene platforme i angažovanje građana.

Primena IoT-a u pametnim gradovima

Od većine pristupa koji postoje u okviru ICT, najviše obećava IoT (Internet of Things), nudeći niz aplikacija. Razvoj IoT-a je doprineo razvoju niza oblasti, ali je svakako pametan grad najizrazitiji primer. Tu se koriste senzori i heterogena dvosmerna mrežna infrastruktura za prikupljanje podataka koji se zatim inteligentno obrađuju i koriste od strane kontrolnih sistema. Na taj način IoT i pametni gradovi su postali povezani. Lokalne i nacionalne uprave žele da promovišu ICT rešenja vezana za administraciju, dok s druge strane, pametan grad daje izuzetan aplikativni scenario za mnoga IoT rešenja. Na IoT-u se zasniva niz skupova servisa od kojih vredi posebno izdvojiti:

• Pametna urbana mobilnost (saobraćaj). Tu se podrazumeva upravljanje saobraćajem na teritoriji grada, a krajnji cilj je da se omogući maksimalna mobilnost svim učesnicima. Očigledno je da ovde nije dovoljno samo planirati saobraćajnice, već treba, kada situacija iziskuje, brzo delovati. Neke relevantne aplikacije i servisi koji se već koriste su:
• Praćenje saobraćaja. Uočavanje zagušenja i detektovanje incidenata. Ovde se mogu koristiti fiksne kamere, senzori, induktivne petlje ili i podaci sa samih vozila.
• Pametno parkiranje. Upućivanje vozača najpogodnijim putevima do parking-mesta.
• Pametna svetlosna signalizacija. Pored ostalog, sugerisanje vozačima o optimalnoj brzini, kao i omogućavanje veće mobilnosti posebnim vozilima u slučaju nesreća ili neke druge opasnosti.
• Ekologija. Već postoje i sklapaju se međunarodni sporazumi u vezi s klimatskim promenama. Neki od mogućih IoT servisa u ovoj oblasti su:
• Monitoring životne sredine. Koriste se uređaji sa senzorima za praćenje kvaliteta vazduha i buke u gradu. Za razliku od javnih mernih stanica koje su locirane na fiksnim mestima, ovi uređaji koriste jeftine senzore i mogu se montirati na fiksne lokacije, ali s obzirom na to da imaju GPS i konektivnost preko mobilnih mreža, njihova lokacija se lako može menjati, a mogu se postavljati i na vozila, na taj način pokrivajući veću površinu grada merenjima. Na osnovu rezultata njihovog merenja mogu se praviti i mape zagađenja vazduha za jedan grad.
• Pametno osvetljavanje. Adaptiranje javne rasvete prema broju pešaka i vozila.
• Upravljanje otpadom. Koriste se senzori za praćenje otpada u kontejnerima i otpad se uklanja samo kada je to potrebno.
• Praćenje i optimizovanje potrošnje energije. Već se koriste pametna mreža i odgovarajući pametni merači.

Tehnologije

Obezbeđivanje pouzdane konektivnosti u pametnom gradu je veliki izazov zbog koegzistencije ogromnog broja uređaja koji imaju različite mogućnosti radio-pristupa. Ovo je vrlo važno za transportne sisteme. Između ostalog, mreže će koristiti sledeće tehnologije: GPRS, 3G, 4G, NB-IoT, 5G, Bluetooth, WiMAX, Wi-Fi, ZigBee, Z-Wave, LoRaWAN, SigFox, RFID, NFC…

Cilj budućih istraživanja na ovom polju je da se obezbede velika brzina, bolja infrastruktura mreže, manje slabljenje signala, efikasno korišćenje spektra, velika skalabilnost, veliko pokrivanje, mala cena, robusnost, autentifikacija i postojanje efikasnih mehanizama kriptozaštite. Najvažniji izazovi ovih rešenja se odnose na sledeće stavke:

• borba sa interferencijom;
• skalabilna bežična rešenja;
• podrška interoperabilnosti između heterogenih bežičnih mreža;
• praćenje mobilnosti i
• velika potrošnja energije.

Za uspešnu implementaciju koncepta pametnih gradova neophodna je implementacija platformskog pristupa upravljanju pametnim gradovima. Planski razvoj je bitan kako bi se bolje povezali „silosi“ zvani komunalna preduzeća. Treba insistirati na otvorenim podacima i potrebi da sve gradske strukture izlože sve podatke koji nisu tajni preko API-ja. Potrebno je menjati zakonsku regulativu kako bi se sve ove aktivnosti ubrzale.

Važan korak je učlanjenje gradova u međunarodne organizacije koje su oformljene za podršku razvoja pametnih gradova, poput OASC (Open and Agile Smart Cities)

U okviru pametnog grada se u realnom vremenu prati fizički svet i na osnovu toga obezbeđuju inteligentni servisi kako lokalnom stanovništvu, tako i putnicima u vezi s transportom, brigom o zdravlju, brigom o okolini, energijom i zabavom. Imajući u vidu da se ovde ne samo prikupljaju različite informacije (koje mogu biti i lične poverljive prirode) već da se i upravlja pojedinim gradskim službama, očigledno je da se mora velika pažnja posvetiti privatnosti i sigurnosti.

Aplikacije i problemi

U pametnom gradu se u okviru niza servisa koriste različite aplikacije, a svakako će biti razvijene i nove. Postojeće aplikacije se, pored ostalog, koriste za inteligentan transport i prevoz, pametnu energiju, inteligentnu brigu o zdravlju i pametne kuće i zgrade. Tu se mogu pojaviti pretnje privatnosti i sigurnosti zbog osetljivosti ovih aplikacija. Napadači mogu da generišu različite lažne podatke i na taj način da utiču na odluke, što će svakako degradirati kvalitet korišćenih servisa. Na primer, na osnovu video-nadgledanja mogu se ustanoviti navike i kretanja pojedinih osoba i to se može iskoristiti za različite nelegalne postupke. Prema tome, pametni grad treba da bude sposoban da čuva odgovarajuće informacije od neautorizovanog pristupa, modifikacija, pa i brisanja. Moraju biti zadovoljeni odgovarajući zahtevi: poverljivost, integritet, neodbijanje zahteva (non-repudation), dostupnost, kontrola pristupa i privatnost.

Deo privatnih informacija može se nesvesno otkriti drugima, recimo tokom nadgledanja. Pored spoljašnjih napadača, mogu da postoje i insajderi (agenti, službenici, osiguranje) koji mogu da dođu lakše do informacija i da ih proslede spoljašnjim napadačima. Posebno treba imati u vidu da insajderi koriste ljudsku inteligenciju i imaju pristup big data čak iako su primenjene tradicionalne metode kriptozaštite. Očigledno je da je pametni grad ranjiv na ubacivanje lažnih podataka u oba smera, tj. prikupljanje podataka i kontrolu. Ovo je otvoren problem i zahteva dalje multidisciplinarne napore.

Privatnost

Koncept pametnih gradova se zasniva na prikupljanju podataka. Oni se prikupljaju u realnom vremenu (od javnih servisa, kompanija i građana), obrađuju se i interveniše se u cilju prilagođavanja uslovima. Budući da su svi uređaji blisko povezani s ljudima, pojavljuju se važni prob­lemi vezani za privatnost. Postojećim prikupljanjem podataka uz odgovarajuće algoritme može da se kontroliše i samo društvo. Neke aplikacije pokazuju kako se kontrola može pojačati ugrađenim normama i tako direktno povezati korporativne interese sa svakodnevnom ljudskom aktivnošću. Na primer, pored koristi za pacijenta, praćenje uzimanja lekova može biti veoma interesantno farmaceutskoj industriji. Međutim, ovde se pojavljuje i pitanje kontrole, tj. koje su norme ugrađene u ove sisteme i ko ih je izabrao. Očigledno da se ovde zadovoljavaju višestruki interesi, a oni koji upravljaju infrastrukturom i poseduju podatke imaju prednost.

Za većinu aplikacija neophodno je poznavanje lokacije, i pored očiglednih prednosti, ovo ima za posledicu mogućnost narušavanja privatnosti. Recimo, znanje lokacije nekog korisnika može da otkrije čime se on bavi, a praćenje njegovih vožnji i kretanja daje dalje podatke o njegovim aktivnostima i identitetu. Ovde se postavlja interesantno pitanje o tome u kakvom je odnosu privatnost sa ispunjavanjem ciljeva koji su od opšteg interesa, tj. kako balansirati između individualne autonomije i opšteg dobra. Za ispunjavanje ovih zahteva privatnosti postoji niz problema. Većina IoT uređaja imaju ograničene energetske i računarske resurse i nisu ispitani odgovarajućim testovima sigurnosti. Takođe, različiti senzori prikupljaju podatke. Združenom analizom ovih podataka može se doći do niza delikatnih ličnih osobina.

Pametan grad je integracija tehnologije u strategijski pristup za održivost, dobro građana i ekonomski razvoj. Osnovni cilj svakog pametnog grada je da olakša život svojim stanovnicima i učini ga kvalitetnijim

Evropski parlament je krajem 2015. usvojio GDPR koji je počeo da se primenjuje od 25. maja 2018. u vezi s ličnim podacima u IoT u pametnom gradu. Ova pravila se odnose samo na podatke koji su klasifikovani kao lični podaci. GDPR njih definiše kao „bilo koju informaciju povezanu sa identifikovanom, ili koja se može identifikovati, osobom, a koja se može identifikovati direktno ili indirektno, posebno imajući u vidu identifikatore kao što su ime, identifikacioni broj, podatak o lokaciji, onlajn identifikator, ili jednim ili više faktora kao što su fizički, psihološki, genetički, mentalni, ekonomski, kulturni ili socijalni identitet osobe“. Između ostalog, GDPR ograničava upotrebu prepoznavanja lica u pametnim gradovima.

Iskustva iz sveta

U okviru istraživanju koje je sproveo https://smartcitiesindex.org/smart­citiesindexreport2022, prikazano je stanje u razvoju pametnih gradova širom sveta. Izveštaj predstavlja studiju 31 grada, uključujući Njujork, Moskvu, Dubai, Seul, Stokholm itd. i sadrži pregled efikasnosti lokalne inovativne inicijative, razvoja usluga i infrastrukturnih projekata koje su ovi gradovi pokrenuli i/ili sproveli.

Prikazani su zajednički trendovi, pokretači i izazovi u razvoju pametnih gradova. Izveštaj takođe sadrži studije slučaja i prikazuje najbolje prakse kao i „naučene lekcije“. Sagledani su različiti aspekti implementacije koncepta pametnog grada i njihove realizacije u posmatranim gradovima.

U našim uslovima

Firma DigitalWARE iz Novog Sada razvila je DCP (Digitalna platforma za moderne gradove). DCP je dizajniran iz perspektive gradova i gradskih uprava, na osnovu višegodišnjeg iskustva na implementaciji koncepta pametnih gradova u Evropi, u cilju podrške transformaciji gradova u pametnije, bezbednije, zelenije okruženje usmereno na građane.

Platforma je bazirana na open-source tehnologijama, u skladu s međunarodnim preporukama (FIWARE, OASC, Living-in.eu). Koristi standardizovane interfejse i modele podataka, i predstavlja centralno mesto za prikupljanje, praćenje i analizu senzorskih podataka iz celog grada. Podržava opcije implementacije na javnom/privatnom/hibridnom oblaku i podržava različite komunikacione tehnologije (LoRa, NB-IoT, Wi-Fi, 3G/4G/5G…) za interakciju sa uređajima-senzorima.

Administratorski modul omogućuje praćenje i kontrolu procesa instalacije uređaja na terenu, podešavanje pravila korišćenja i pristupa funkcijama, kao i kontinuiran nadzor sistema. Pristup podacima je moguć kroz Web i mobilnu aplikaciju Trenutno, platforma nudi sledeće servise:

• Administracija: Upravljanje korisnicima i uređajima.
• ekoNET: Monitoring okoline (vazduh, voda, buka).
• climaNET: Monitoring klimatskih uslova (nivo vode, kiše, led…).
• wasteNET: Monitoring popunjenosti kontejnera i optimizacija rute.
• careNET: Podrška starijima.
• lightNET: Upravljanje javnom rasvetom.
• fleetNET: Upravljanje korišćenjem i održavanjem vozila.
• parkNET: Nadzor i upravljanje parking-mestima.

Autor: dr Dejan Drajić