Kas tai yra išmanieji miestai ir kokie iššūkiai jų laukia: kuo ypatingas Amsterdamas, kaip Sietlas automatiškai aptinka šūvius, o Dalasas 2017 metais pateko į tikrą chaosą ()

2018-12-08

Panašu, žmonių kėlimasis į miestus greitai nesustos. Urbanizacija vyksta visame pasaulyje, neišskiriant ir Lietuvos. Statistika rodo, kad šiuo metu miestuose gyvena 54%, t. y. daugiau nei 3,9 mlrd., mūsų planetos populiacijos. Prognozuojama, kad jau 2050 metais miestuose gyvens 66%. Kitaip sakant, per artimiausius tris dešimtmečius miestuose apsigyvens dar apie pustrečio milijardo žmonių.

Prisijunk prie technologijos.lt komandos!

Laisvas grafikas, uždarbis, daug įdomių veiklų. Patirtis nebūtina, reikia tik entuziazmo.

Sudomino? Užpildyk šią anketą!

Užtikrinti gerą miesto socialinį, ekonominį ir aplinkosauginį tvarumą nėra paprasta jau ir dabar, o daugėjant gyventojų, ši užduotis nė kiek nepaprastėja, o kelia vis daugiau naujų iššūkių.

Vis dažniau kalbama, kad šias problemas kontroliuoti ir suvaldyti galėtų padėti išmanieji miestai. Tokią idėją jau dabar palaiko daugiau nei 190 šalių. Būtent pasitelkdamos pažangias miesto plėtros technologijas, jos pasiryžusios užtikrinti sklandžią nuolatos besiplečiančių miestų priežiūrą ateityje.

Išmanaus miesto samprata

Gerai funkcionuojančio miesto infrastruktūrą sudaro atskiri elementai, tinkamai atliekantys atskiras užduotis. Bene geriausias pavyzdys – šviesoforai. Jų sklandus nuolatinis darbas suvaldo ir kontroliuoja transporto srautus visame mieste. O sutrikus vos vienos šviesoforu valdomos sankryžos darbui, sąmyšis kaip mat gali kilti ir kituose miesto transporto mazguose.

Miesto apšvietimas taip pat yra iš dalies automatizuotas, o viešojo transporto srautus realiu laiku galime matyti ne tik išmaniuosiuose telefonuose, bet ir mieste sumontuotose švieslentėse. Atitinkamai, apie orų prognozes ir artėjančius pokyčius mus informuoja specializuotos meteorologinės stotys.

Pasistengus, tokius pavienius sprendimus iš dalies galima laikyti išmanaus miesto dalimi. Vis dėlto, iš šiuolaikinio miesto tikimasi kur kas daugiau. Vis dažniau kalbama, kad visa, kas vyko iki šiol, reikėtų vadinti pirmąją išmaniųjų miestų versija. Tuo tarpu visa, kas vyksta šiuo metu ar vyks artimiausius keletą dešimtmečių, turėtų būti suprantama kaip antrosios kartos išmaniųjų miestų versija.

Tenka pripažinti, jog tokie pareiškimai iš dalies vykdomi marketingo tikslais. Tačiau taip pat sunku paneigti, kad antrosios kartos išmaniųjų miestų koncepcija iš tiesų atkeliauja su reikšmingomis naujovėmis. Dalis šių naujovių dabar tampa įmanomos dėl sparčiai populiarėjančio daiktų interneto IoT. Kitaip sakant, jeigu anksčiau miesto gerovės kūrimas priklausė vien tik nuo jo vadovų, tai antrosios kartos išmaniųjų miestų ekosistemą gali kurti, palaikyti ir vystyti verslas, gyventojai ar netgi miesto svečiai.

Išmanieji miestų sprendimai įsitvirtina ne tik Amerikoje, bet ir Europoje

Gali susidaryti įspūdis, kad didžiausios naujovės šiuo metu vyksta ir gali būti įgyvendintos tik už Atlanto, tačiau kalbant bent jau apie šiuo metu pažangiausius išmaniųjų miestų sprendimus, toks manymas tikrai klaidingas.

Išmaniuosius sprendimus miestuose galima diegti palaipsniui, o tai įgyvendinti lengviau, kai miestas laikosi atvirų duomenų politikos. Sukūrus tinkamą skaitmeninį komunikacijos tinklą bei įdarbinus įvairiai jutikliais surinktus duomenis, bet kurį miestą palaipsniui galima paversti išmanaus miesto etalonu.

Pavyzdžiui, antras pagal dydį miestas Ispanijoje jau gana seniai garsėja inovacijomis ir šiuo metu jau yra įgyvendinęs per tūkstantį išmaniojo miesto sprendimų. 2014 metais Barselonai buvo suteiktas Europos inovacijų sostinės vardas, šis miestas taip pat yra vienas iš IoT sprendimų integracijos lyderių.

Negana to, Barselonoje vyksta kasmetinė išmaniųjų miestų technologijų paroda, o išmanusis LED gatvių apšvietimas čia aktyvuojasi tik tada, kai aptinka judesį. Įdomu, jog toks sprendimas leidžia sutaupyti daugiau nei 30% įprastai gatvių apšvietimui sunaudojamos elektros energijos.

Be to, šiuose šviestuvuose integruoti papildomi jutikliai, kuriais stebimi įvairūs aplinkos parametrai, tarp kurių ir drėgmės lygis. Remiantis šia informacija, nusprendžiama kada būtina papildomai drėkinti parkus.

Tuo tarpu išmaniosios šiukšlių dėžės išvalomos tik tuomet, kai yra pilnos, o išmani automobilių statymo sistema gyventojams praneša apie laisvas vietas ir taip padeda sumažinti kenksmingų automobilių išmetamųjų dujų kiekį ore bei transporto grūstis mieste.

Olandijos sostinė Amsterdamas taip pat neatsilieka – tai 2016 metų Europos inovacijų sostinė. Olandai irgi turi išmanų gatvių apšvietimą, kuris gali būti kontroliuojamas atsižvelgiant ne tik į gyventojų srautus realiu laiku, bet netgi ir į esamas oro sąlygas.

Amsterdamas dar garsėja „Mobypark“ taikomąja programa, kuria galima rezervuotis automobilio stovėjimo vietą ne tik miesto aikštelėse, bet ir privačiuose, juridiniams bei fiziniams asmenims priklausančiuose, garažuose. Toks sprendimas miestui naudingas, nes padeda suprasti stovėjimo vietų poreikį mieste ir leidžia į tai atitinkamai reaguoti.

Tuo tarpu JAV šiaurės vakaruose įsikūręs Sietlas, bendradarbiaudamas su mokslininkais, aktyviai analizuoja didelius kiekius duomenų bei taip tiksi mieste sumažinti \(CO_{2}\) išmetamųjų dujų kiekį. Kitu projektu realiuoju laiku stebimi krituliai ir informuoja gyventojus miesto gyventojus apie artėjančią potvynio riziką.

Sietlas taip pat garsėja 800 kamerų tinklu, kuriuo aptinkami šaunamąjį ginklą panaudoję nusikaltėliai. Šūvius padeda aptikti mieste integruoti mikrofonai, o kameromis atitinkamos tarnybos gali matyti kas vyksta įvykio vietoje.

Išmaniųjų miestų saugumas – aktuali tema

Realūs pavyzdžiai aiškiai parodo, kad išmaniųjų miestų pagrindas – įvairūs jutikliai ir davikliai. Remiantis šiais įrenginiais surinkta ir programine įranga apdorota informacija, priimami autonominiai sprendimai atitinkamose miesto infrastruktūros segmento dalyse. Sprendimai gana paprasti ir elementarūs, tačiau ar jie pakankamai saugūs, įvertinus šiandieninį kibernetinių nusikaltėlių aktyvumą?

Saugumo ekspertai sutaria, kad požiūris į išmaniųjų miestų saugumą kol kas gan atsainus. Jie tvirtina, kad šiuo metu pasaulyje yra per 200 tūkst. transporto srautus valdančių daviklių, kurie turi saugumo spragų ir yra naudojami tokiuose miestuose, kaip Londonas ar Niujorkas. Baisu net pagalvoti kokios pasekmės lauktų, jeigu transportų srautų valdymo sistemos vieną dieną taptų kibernetinių nusikaltėlių taikiniu.

Pavyzdžiui, Jungtinių Amerikos Valstijų miestas Dalasas su išmaniuosiuose miestuose galinčiais kilti nesusipratimais savo kailiu susidūrė 2017 metais. Sąmyšiui mieste sukelti ir 911 linijoms apkrauti pakako 156 mieste integruotų gyventojų perspėjimo sistemos sirenų, kurių valdymas dėl potencialių saugumo spragų tą kartą buvo patekęs į programišių rankas.

Kadangi išmanieji miestai remiasi daiktų internetu, tai potencialiai nurodo, jog ateityje dėl saugumo spragų išmanieji miestai taip pat gali tapti papildomais DDoS atakų šaltiniais. Kad tai yra įmanoma, praktiškai jau patvirtino 50 tūkst. „Mirai“ botnetui priklausančių IoT įrenginių iš 164 skirtingų pasaulio šalių, kurie bendrai tą kartą sugebėjo sukelti 280 Gbps siekiančią DDoS ataką.

Šiuo metu bene labiausiai guodžia tai, kad bent jau kol kas išmaniųjų miestų daviklių ir jutiklių infrastruktūrą iš dalies prižiūri žmonės. Vis dėlto šios sistemos laikui bėgant taps vis labiau autonomiškos ir jų veikimą reguliuos dirbtinis intelektas.

Dalaso pavyzdys aiškiai parodo, kad su netikėtomis anomalijomis sunkiai susitvarko net ir žmogus, tačiau jis bent jau suvokia, jog vyksta kažkas ne taip. Tuo tarpu autonomiškai veikianti išmaniojo mieto sistema, susidūrusi su neįprasta situacija, gali priimti sprendimus, kurie pavers ją katastrofiška. Šiuos galinčius kilti pavojus svarbu suprasti ir tinkamai įvertini jau dabar, nes vėliau priimti kryptingus sprendimus gali būti itin sudėtinga.

Saugumui garantuoti reikalingi kompleksiški sprendimai

Tenka pripažinti, kad vieno patikimo būdo užtikrinti išmaniojo miesto infrastruktūros saugumą tikrai nėra. Kaip jau minėta, išmanieji miestai palaipsniui tampa labai dinamiškais, jo gyventojų, svečių, verslo organizacijų kuriamais organizmais. Kitaip sakant, išmanieji miestai tampa šiuolaikinio skaitmeninio tinklo dalimi, todėl potencialiai gali susidurti su visais kompiuteriniame tinkle egzistuojančiais pavojais.

Išmanieji miestai susiduria su ta pačia problema kaip ir daiktų internetas. Šiuo metu rinkoje gausu daug pavienių gamintojų, kurie gali pasiūlyti įvairius sprendimus, tačiau nei vienas iš jų savo jutiklių bei daviklių nekuria pagal standartizuotus patikimus protokolus. IBM teigimu, sukūrus vieningą išmaniųjų miestų ekosistemą, būtų kur kas paprasčiau užtikrinti bendrą išmaniųjų miestų saugumą, nes esant reikalui, standartizuotiems protokolams bei sprendimams išleisti saugumo atnaujinimus būtų žymiai paprasčiau.

Saugumo ekspertai taip pat sutaria, kad išmaniųjų miestų saugumą lemia ir miesto gyventojai. Jų teigimu, visuomenė nuolatos turi būti šviečiama kaip teisingai ir saugiai elgtis skaitmeninėje erdvėje. Kiekvienas kibernetinis nusikaltimas gali vienaip ar kitaip paveikti išmaniojo miesto veikimą. Įsivaizduokite, jog miesto transportų srautų valdymas bent jau iš dalies gali remtis informacija apie išmaniųjų telefonų judėjimą. Tada programišiai, pavyzdžiui, galėtų veikti išmaniojo miesto šviesoforų darbą, klastodami kontroliuojamų išmaniųjų telefonų GPS koordinates

Apibendrinant, galima pasakyti tik tiek, kad išmanieji miestai tikrai pradeda sukurti geresnę, funkcionalesnę, saugesnę ir labiau į gyventojus orientuotą aplinką. Tačiau galimos saugumo problemos kol kas kelia nemažai dvejonių. Dabartinė kibernetinių nusikaltimų dinamika leidžia manyti, kad skaitmeniniai tinklai niekuomet nebus šimtu procentų saugūs. Kitaip sakant, nemalonių incidentų išmaniuosiuose miestuose išvengti greičiausiai nepavyks, todėl šiuo atveju belieka tikėtis, kad palaipsniui į juos bus išmokta reaguoti pakankamai greitai ir operatyviai.

J. Bunevičius