Умный город и его цифровой двойник

Введение

Города играют ключевую роль в мировой экономике как центры совместного проживания и деятельности населения, производства и потребления, создавая не менее 80% от всего внутреннего валового продукта. По сравнению с другими территориями страны в городах наблюдается более высокий уровень человеческого и физического капитала и создаются более комфортные условия для жизни, бизнеса и инноваций. В результате всё больше людей стремятся связать свою жизнь именно с городами: по данным за 2018 год, 55% мирового населения проживает в городах. В 2050 ожидается, что эта цифра достигнет 68%.

Однако, параллельно с увеличением влияния городов на социально-экономической общества, всё сильнее обостряются существующие городские проблемы и всё сложнее требования предъявляются к городам со стороны жителей и бизнеса.

Низкая эффективность муниципального управления, низкие темпы роста экономики и мест приложения труда, неэффективная и небезопасная дорожная и коммунальная инфраструктуры, растущие потребности в коммуникациях, дефицит бюджетных средств — это всего лишь часть факторов, которые приводят к неудовлетворённости населения и их миграции.

У местных властей возрастает ответственность перед обществом, что требует введения более действенных и прозрачных инструментов управления.

Также города являются серьёзными источниками загрязнения окружающей среды: они ответственны за 80% выбросов парниковых газов, 75% отходов и 70% мирового энергопотребления. Сложившаяся ситуация обязывает города искать новые технологические решения, которые помогут противостоять существующим проблемам и обеспечат процветание городского хозяйства.

Одним из наиболее привлекательных решений для политиков и городских активистов стала концепция «Умного города», в основе которой лежит пересмотр подходов к управлению городского развития при помощи применения информационно-коммуникационных технологий. Городские власти ожидают, что внедрение данной концепции поможет улучшить качество жизни населения и поспособствуют продвижению инновационности и эффективности их городов.

Однако, если определение городу «глупому» мы можем найти, например, у Салтыкова-Щедрина, то с понятием «умного» города дела обстоят не так однозначно.

Из-за этого у городских властей недостаточно понимания относительно того, как правильно подходить к реализации данной концепции и как её встроить в аврал текущего управления. Города пытаются реактивно внедрять слабосвязанные «умные» технологии в отдельных отраслях для решения актуальных проблем, что редко приносит значительный и долгосрочный результат для города в целом. Более того, во многих городах не ведётся оценка последствий применения «умных» технологий, что не даёт возможности объективно проанализировать их фактические результаты. Однако именно решения, принимаемые городскими властями, играют главную роль в развитии или деградации, и поэтому именно они являются главными пользователями инструментов подготовки и поддержки принятия решений.

В качестве такого инструмента и выступает «цифровой двойник» города — расчётно-аналитическая модель, связывающая динамику основных социально-экономических показателей развития города, показатели и параметры отдельных её подсистем, объектов и элементов. Данный инструмент позволяет повысить эффективность управления городом благодаря мониторингу, анализу, прогнозу и планированию состояния городского хозяйства на основе обработанных данных. Применение цифрового двойника помогает городу достичь требуемого масштаба распространения решения, так как в него могут включаться различные системы и уровни города.

В данной статье на примере инструментов, созданных Санкт-Петербургом и Лондоном, мы рассматриваем, как применение цифрового двойника помогает справиться с вызовами, стоящими перед современными городами, и повысить уровень жизни населения. Кроме того, в работе предпринята попытка сформировать комплексный подход для интеллектуализации городов, который может способствовать эффективной реализации концепции «Умного города».

Понятие «Умного города», как и просто «города», на сегодня нормативно не закреплено. Отсутствуют чёткие критерии отнесения населённого пункта к данным категориям. Город является сложным и комплексным объектом и рассматривается представителями самых разных дисциплин и наук с разных аспектов. Кроме того, критерии идентификации городов в отдельных странах могут отличаться.

Как правило, в основе понимания «города» лежит противопоставление его сельской местности, установление минимального количества населения, закрепление за ним административных обязанностей и т. д. ООН характеризует города как центры цивилизации, порождающие экономическое развитие и социальный, культурный, духовный и научный прогресс.

Определений «Умного города» также существует большое количество, но в рамках данной работы мы предлагаем следующую формулировку: умный город — это город, обладающий интегрированной системой управления собственным развитием, появление которой проявилось в увеличении темпов социально-экономического развития по сравнению со сложившейся инерционной динамикой.

Появление у города «интеллекта» формирует новые способности: описать и измерить себя, выявить закономерности, спрогнозировать развитие, рационально управлять возможностями, улучшить себя.

В качестве инструментов «Умного города» выступают цифровые технологии, обеспечивающие сбор и анализ состояния города, модели, позволяющие принимать эффективные и результативные решения. Благодаря использованию этих инструментов муниципальным службам удаётся повысить надёжность, безопасность и эффективность города в целом и отдельных его систем. Цифровые технологии дают возможность проследить за развитием качества жизни горожан, проанализировать, объективно оценить состояние города по его различным аспектам (отраслевым, территориальным и т. д.), сформировать прогноз и результативность управленческих решений как на стадии их подготовки, так и на стадиях их реализации. Переход к «умному городу» помогает ускорить процесс цифровой трансформации, который строится на постепенном внедрении цифровых технологий во многие аспекты управления городом.

«Умный город» только начинает набирать обороты: согласно отчёту MarketsandMarkets, к 2025 году в мире может появиться до 10 000 умных городов. Ожидается, что технологии умных городов превратятся в бизнес стоимостью $717,2 миллиарда к 2023 году, а основную долю решений на рынок будут поставлять стартапы, что поможет значительно вырасти частному сектору.

Проблемы городов

Основной проблемой, сдерживающей реализацию потенциала развития качества жизни и качества городской среды, является низкая результативность и эффективность использования природных, производственных, денежных, трудовых и интеллектуальных ресурсов. Чаще всего эта проблема возникает из-за отсутствия инструментов объективного управления, в том числе учёта, анализа, прогнозирования потребления и планирования производства.

Цели и задачи развития городов

Основной целью «Умного города» является повышение качества жизни жителей.

Основываясь на рассмотренных проблемах и поставленной перед городом цели, можно выделить следующие задачи городского развития: повысить понимание места города в окружающем пространстве (социально-экономическом, природно-антропогенном); выявить и количественно оценить его потенциалы развития; создать условия для рационального использования окружающих город возможностей и имеющихся ресурсов.

Качество управления должно оцениваться через увеличение качества жизни и богатства жителей, а не только через устранение существующих проблем. От действенности принятых решений напрямую зависит дальнейшая судьба города. Повысить эффективность действий властей позволят новые модели анализа и оценки состояния города — с внедрением количественных инструментов для оценки результативности решений по всем видам социально-экономической деятельности города.