Умные города — это не роскошь, а необходимость

Концепция «умных городов» перестает быть привезенной из-за границы новинкой. О ней говорят все больше и больше и во все более широких кругах. Если раньше об «умных городах» можно было услышать в основном от инноваторов и ИТ-специалистов, то теперь этим выражением запросто пользуются девелоперы и чиновники. В России технологии «умных городов» начали обосновываться еще несколько лет назад, в иннограде «Сколково». О том, над чем сейчас работают ученые и инженеры и как это может в ближайшем будущем изменить нашу жизнь, «ФедералПресс» поговорил с директором Центра по научным и инженерным вычислительным технологиям Сколтеха, профессором Максимом Федоровым.

— Тема «умных городов» становится в хорошем смысле слова модной. На днях в «Сколково» состоялся специальный форум, посвященный ей. Чем объясняется такой интерес к «умным городам»?

— Этот тренд вполне логичен, так как все больше и больше людей живут в городах. Пространство вокруг нас умнеет, мы сами становимся более продвинутыми в технологическом плане. Практически у каждого из нас есть смартфон. Сейчас уже понятно, что повышать, да и просто поддерживать уровень жизни в городах без использования информационных технологий невозможно. Мы переходим на новую технологическую ступень. Нам нужны системы на основе искусственного интеллекта, которые бы помогли управлять окружающим «умным» городским пространством.

Направление «умных городов» решает несколько основных проблем. Первая — это экономия энергии. Город — это большой потребитель энергии, и она сейчас часто расходуется не самым оптимальным образом. Например, в городах значительная часть энергии идет на отопление общественных зданий. Но численность людей в них может быть разной, и нужно понимать, когда и в каком режиме их лучше отапливать. Многие из таких решений уже реализованы, в том числе и в России. Можно привести примеры с автоматической регулировкой освещения, когда фонари усиливают яркость при приближении человека. Какой-то минимальный уровень освещенности при этом, однако, должен сохраняться всегда, потому что, согласно исследованиям, абсолютно темные улицы провоцируют преступность.

Вторая сфера применения — это безопасность. Подразумевается не только предотвращение чего-то противозаконного, но и контроль над потенциальными источниками опасности. Технологии позволяют следить за тем, что происходит с загрязнением воздуха, опасными производственными объектами, транспортными потоками. Здесь нужны непрерывная регистрация параметров и аналитика в режиме реального времени, которые помогут решать проблемы задолго до того, как они появились. Используя метод машинного обучения, анализ больших данных, интернет вещей, можно минимизировать количество аварий в современной городской среде, а количество катастроф вообще свести к нулю.

Аналогичным образом технологии могут быть задействованы в здравоохранении. Например, с помощью определенных показателей, полученных с помощью обычных и инфракрасных камер, можно понять степень развития эпидемий простудных заболеваний населения, а уже исходя из этих данных, заранее, еще до массовых обращений к врачам, начать принимать меры, например, увеличить количество нужных лекарственных препаратов на складах. В ряде стран так уже делают. Сейчас много идей появляется о том, как использовать большие данные для улучшения здоровья нации и как внедрить различные «умные» датчики и экспресс-анализаторы опасных микробов в городскую среду.

Широко используются информационные технологии в транспорте. В Москве управление транспортом уже находится на очень хорошем уровне. Понятно, что есть к чему стремиться — от рационального управления пассажирскими перевозками до дальнейшей оптимизации перенаправления транспорта во время пробок. Например, есть технологии, позволяющие контролировать число пассажиров на остановках и в зависимости от этого регулировать количество транспортных средств на маршрутах.

— Технологии «умных городов» получили широкое распространение в других странах, опробовано много моделей. В Западной Европе создана уже целая сеть «умных городов». Интересные с точки зрения цены и охвата решения применяются в Индии, Китае и других азиатских странах. Для них проблемы управления городской средой особенно актуальны из-за большой плотности населения. Над какими технологиями «умных городов» сейчас работают в самом Сколтехе?

— Мы получили большой грант от «Национальной технологической инициативы» (НТИ) на создание национального центра компетенций по технологиям беспроводной связи и интернета вещей (БС и ИВ) на базе нашего центра в Сколтехе (проект возглавляет Дмитрий Лаконцев). В рамках центра создается консорциум, в который входят крупнейшие российские профильные образовательные и индустриальные организации; среди них 10 университетов и научно-исследовательских центров и более 30 коммерческих компаний, ведущих разработки в сфере беспроводной связи и интернета вещей.Центр будет заниматься большим количеством проектов, многие из которых так или иначе посвящены автоматизации городской среды, развитию информационных урбанистических технологий и т. п.

Один из наших действующих проектов — стартап «Смартком», занимающийся разработкой технологических решений для наружной рекламы. Система «SmartCom-Сколково» позволяет устанавливать нарекламные конструкции снифферы (анализаторы трафика). Таким образом, эта технология позволяет собирать и анализировать данные о маршрутах передвижения, повторяемости маршрутов, географических предпочтениях пешеходов. Все эти данные — не персонифицированные, что важно для соблюдения приватности. В то же время они помогают проанализировать потребительское поведение и составить социальный профиль аудитории рекламных конструкций. Это новый высокотехнологичный бизнес, и реклама — не единственная сфера применения этих технологий. Аналогичные решения можно использовать для мониторинга здоровья населения и много чего еще.

В рамках работы Центра НТИ по БС и ИВ мы уделим серьезное внимание также разработке новых технологий для 5G (лидер проекта — Алексей Фролов). Это каналы мобильной связи с высокой пропускной способностью, которые преобразуют городскую среду, начиная от повсеместных виртуальных помощников и заканчивая виртуальной реальностью на смартфонах. Благодаря этим технологиям городская среда еще «поумнеет», станет более дружелюбной, красивой, комфортной.

Мы развиваем направление «умного» транспорта, особенное внимание — различным аспектам использования электрического транспорта: инфраструктуре, а также сертификации и регуляторной базе. Многие технические вопросы, касающиеся электротранспорта, до сих пор в России не отрегулированы должным образом. Например, есть вопросы с зарядками для таких машин, их сертификацией, работой в температурных условиях средней полосы. В этой области предстоит сделать еще очень много.

Поддержку НТИ получил еще один наш проект — это лаборатория по четырехмерному мониторингу поверхности Земли по направлению «АэроНет» (лидеры проекта — Владимир Игнатьев и Евгений Бурнаев). Ведущей организацией в этом проекте выступает татарстанский университет «Иннополис». Вместе с этим высокотехнологичным университетом и индустриальными партнерами мы разрабатываем цифровую модель поверхности Земли с автоматическим распознаванием объектов на поверхности. С помощью дронов мы получаем четкую модель поверхности, с точностью до десятков сантиметров. Однако эта информация хотя и очень точная, но «статическая». Высокоточная сьемка больших площадей требует высоких врЕменных и временнЫх затрат. Поэтому эти «статические» высокоточные данные мы совмещаем с непрерывными спутниковыми данными, которые обладают более низким пространственным разрешением, но зато дают информацию о динамике процессов на поверхности. Таким образом этот подход позволяет нам детально анализировать не только сами по себе объекты, но и то, как ситуация на поверхности изменяется со временем. То есть время становится четвертым измерением в этой аналитической модели, поэтому проект так и называется. Система может автоматически отслеживать и распознавать тысячи различных объектов и анализировать статистику за требуемый период времени. Использовать эти данные можно для самых разных целей: для мониторинга окружающей среды, контроля состояния железнодорожных путей и безопасности нефте- и газопроводов; девелоперам и аграриям такая система тоже может быть весьма полезна.

У нас уже есть рабочий прототип, который мы используем для построения цифровой модели Республики Татарстан. Впоследствии вместе с партнерами мы собираемся использовать эти же технологии для разработки других приложений. Например, тот же дрон с искусственным интеллектом можно использовать для анализа состояния зеленых насаждений в городе. Образец подобной технологии недавно разработан нашими аспирантами Дмитрием Шадриным и Александром Меньшиковым под руководством Андрея Сомова. Системы распознавания изображений уже используются нами в смарт-ретейле, когда, сфотографировав полку в магазине на свой телефон, вы моментально получаете статистику о товарах (стартап Inspector Cloud). А ведь на заминках, связанных с отсутствием товара на полках, ретейл теряет десятки миллиардов рублей.

— Насколько можно понять, внедрение технологий «умных городов», как все у нас, начинается с Москвы…

— Конечно, в Москве, в Санкт-Петербурге много чего происходит и внедряется. Во многом это зависит от региона: кто-то активнее их развивает, кто-то отстает. Прогресс не остановить. Это так же, как с интернетом, — рано или поздно эти технологии появятся везде.

— Какие барьеры для внедрения технологий «умных городов» вы видите в России?

— Конечно, большим барьером для прямого заимствования западных технологий является наш климат. Многие технологии нужно как минимум адаптировать к нашим реалиям. В Западной Европе, даже на севере, работа многих систем управления в основном рассчитана на плюсовые температуры из-за теплого Гольфстрима, который там сильно смягчает климат. В Лондоне, если выпадает снег толщиной в одну снежинку, работа всего транспорта оказывается парализованной, даже метро останавливается. Для нас такая погода некритична, у нас в подобных условиях все, как правило, работает. Наши погодные условия гораздо более суровы, температура в течение года во многих регионах России может меняться от плюс 40 до минус 40, происходят резкие температурные перепады. Именно по этой причине у нас так остро стоит проблема дорог — они нам обходятся дороже и служат меньше. И поэтому для нас особенно актуальна автоматическая система мониторинга состояния дорог, которая может помочь нам сэкономить значительные средства.

Для Запада вопрос отопления не имеет такой жизненной остроты, как в России, где миллионы людей живут в условиях холодных, снежных зим. А ведь современные «умные» решения по отоплению позволяют сэкономить 30–40 % энергии на отопление, это огромные суммы!

Для нас нужны другие решения, более устойчивые к перепадам температуры, более приспособленные под наши условия, транспортные и электрические сети. Особенность России — большие территории с нерегулярной плотностью населения. Нужно либо разрабатывать специальные технологии для нас, либо вдумчиво адаптировать иностранные. Впрочем, любой барьер может стать стимулом. Просто взять и купить готовое решение очень часто не представляется возможным в силу ряда причин. И это хорошо, это стимулирует нашу собственную промышленность на разработку новых технологий. Более того, учитывая, что многие территории, например, в Канаде, до сих пор не освоены, хотя климат там ненамного суровее, чем у нас в средней полосе, тут возможна даже весомая экспортная составляющая.

— Есть мнение, что «умные технологии» — это дорого, их могут позволить себе не все.

— Это стереотип, «умные города» — это не роскошь, это необходимость. Во-первых, не все технологии дорогие. Например, технология «Смартком», про которую я говорил, — копеечная. Потому что часть инфраструктуры уже есть, она у каждого в кармане — это мобильный телефон. Интернет тоже есть. С развитием технологий интернета вещей стоимость подобных технических решений будет резко падать. Те же технологии «Яндекса», например, навигатор, без которого сегодня уже трудно представить себе жизнь в городе, тоже во многом используют уже имеющуюся инфраструктуру мобильных устройств. В городах стоят фонари — любой из них можно использовать как хаб для информационной инфраструктуры города. Остается просто сделать его чуть-чуть «умнее», больших капиталовложений для этого не требуется.

Есть, конечно, и более дорогие технологии, но и они окупаются в короткий срок. Я уже приводил в пример автоматическую регулировку отопления. Сейчас российские компании начинают проявлять интерес к теме теплиц, встроенных в городское пространство. Парники строят прямо в городе, и это выгодно, потому что часть продукции выращивается на месте. В Сколтехе у нас как раз есть разработки по автоматизации теплиц (лидеры проекта — Иван Оселедец и Мария Пукальчик), которые мы уже протестировали в реальных условиях на базе тепличного хозяйства Мичуринского государственного аграрного университета. Технологии «умного сельского хозяйства» в дальнейшем у нас также будут развиваться на базе центра НТИ по БС и ИВ.

В развитие сети 5G придется вложиться, но она же быстро окупится через огромное количество новых бизнесов, новые приложения. «Умные системы» сами себя поддерживают. Создавая новую инфраструктуру, мы тем самым создаем и новые рынки, технологии, профессии, делая их новыми точками роста. Это выгода, которая буквально лежит у нас под ногами, просто нужно приложить усилия и не упустить ее.

— Кто сейчас больше заинтересован в развитии «умных технологий» — бизнес или государство?

— Зависит от того, с какой стороны посмотреть. Какие-то сектора больше продвигаются бизнесом, какие-то — по инициативе государства или муниципалитетов. Хотелось бы, чтобы была какая-то единая государственная программа по «умным городам», потому что вопрос внедрения новых технологий упирается в стандарты и сертификаты. Многое нужно отрегулировать. Те же нормы о защите персональных данных сейчас уже не поспевают за развитием технологий, поэтому встает этический вопрос — какие данные можно использовать для анализа, а какие уже нарушают приватность? Нужно выработать определенную стратегию по этому вопросу в рамках программы общего развития цифровой экономики, причем эта стратегия должна формироваться в диалоге между государством, наукой, бизнесом и гражданами и быть достаточно адаптивной, чтобы учитывать быстро меняющиеся условия. Специалисты нашего центра в Сколтехе готовы предложить свои знания, опыт и научный потенциал для участия в этой инициативе.