Качество жизни в городах можно улучшить за счет цифровых технологий, а еще в управление городским хозяйством необходимо включить искусственный интеллект. Но все это невозможно без тщательного соблюдения конфиденциальности городского жителя.
Фото: Дмитрий Духанин, Коммерсантъ
Фото: Дмитрий Духанин, Коммерсантъ
Александр Голлай, доктор технических наук, доцент, директор Высшей школы электроники и компьютерных наук Южноуральского государственного университета, профессор кафедры «Информационно-аналитическое обеспечение управления в социальных и экономических системах» ЮУрГУ (НИУ):
— Концепция «Умный город» в первую очередь направлена на совершенствование системы управления муниципальным образованием за счет внедрения современных цифровых технологий. Мировой опыт показывает, что города, выбравшие для себя эту концепцию, начинают с определенного количества направлений и в конечном итоге переходят к повсеместному внедрению цифровых сервисов во все аспекты жизни города.
Если рассматривать Российскую Федерацию, то в рамках реализации проекта «Цифровизации городского хозяйства “Умный город”» Министерство строительства и жилищно-коммунального хозяйства РФ в настоящий момент выделило десять направлений, а именно: городское управление, инновации для городской среды, интеллектуальные системы общественной безопасности, инфраструктура сетей связи, умное ЖКХ, умный городской транспорт, интеллектуальные системы экологической безопасности, туризм и сервис, интеллектуальные системы социальных услуг, экономическое состояние и инвестиционный климат.
По этим десяти направлениям создана методика оценки хода и эффективности цифровой трансформации городского хозяйства (IQ городов). Поэтому администрации городов стараются реализовывать проекты в первую очередь в рамках указанных десяти направлений, привлекая финансирование из федерального бюджета.
Смысл концепции «Умный город» не в сборе больших данных и внедрении отдельных цифровых технологий. Основной задачей умного города является улучшение качества жизни горожан за счет внедрения цифровых технологий. Часто для этих целей используют методы обработки больших массивов информации и методы искусственного интеллекта. Тем не менее концепция «Умный город» не сводится к этим методам, они лишь являются инструментами, широко применяющимися при построении машинных систем принятия решений.
Существует множество успешных решений в мире, в частности, и по гражданам с ограниченными возможностями. Так, в Берлине создали интерактивную карту города (проект Wheelmap), в которой отмечены места, доступные для людей на колясках. В Токио функционируют эскалаторы, которые могут объединять несколько ступенек в одну платформу, удобную для колясочников. Повсеместно внедряются решения в области «Умного дома», способные упростить ведение домашнего хозяйства. Интеллектуальные камеры в городе уже способны распознавать чрезвычайные ситуации и оперативно информировать специальные службы о происшествиях. Такие камеры, установленные в квартире одиноких людей, могут вызвать скорую помощь, если произойдет несчастный случай.
Конечно, в любой системе могут произойти сбои. При этом инженеры, разрабатывая решения для умного города, сразу учитывают жесткие условия, в которых предстоит работать оборудованию и степень ответственности за принятие решения. Так, есть простые системы, например, такие как система управления несколькими уличными фонарями. Она может работать в автоматическом режиме, и в случае выхода ее из строя ничего критического не произойдет. А вот системы связанные, например, с обеспечением жизнедеятельности города часто работают в режиме «советника», а окончательные решения принимаются людьми.
Существует множество способов, позволяющих повысить надежность технических систем, вопрос в целесообразности и финансировании. Точно можно сказать лишь то, что вновь вводимые системы должны быть более эффективными и обеспечивать надлежащий уровень безопасности.
В настоящий момент в России существует достаточно широкая нормативная база, обеспечивающая сохранность персональных данных. Кроме того, органы власти также следят за соблюдением законов в этой части. Поэтому любая информационная система, внедряемая в городах России, должна обеспечивать соблюдение действующего законодательства.
Города-миллионники могут изыскать больше финансовых ресурсов для разработки сервисов и создания той инфраструктуры, которая им наиболее всего подходит. Тем не менее ИТ-сфера отличается от любой другой экономической сферы тем, что продукт, единожды разработанный в ней, может быть растиражирован без значительных дополнительных затрат. Поэтому небольшие города либо ведут разработку в отдельных направлениях цифровой трансформации, либо используют цифровые платформы и сервисы, уже разработанные федеральным центром или на уровне субъектов Российской Федерации. Часто такие платформы не только разрабатываются, но и поддерживаются организациями, финансируемыми из федерального бюджета, поэтому внедрение их в малых городах сводится к затратам на организацию рабочих мест и обучению сотрудников.
«Умный город» отражает изменение облика современных городов под влиянием научно-технического прогресса, с этой точки зрения, все города в мире будут «умнеть», а те, которые не захотят этого делать, со временем столкнутся с проблемами оттока жителей.
Что касается сравнения отечественного и зарубежного опыта создания умных городов, то можно сказать, что каждый город уникален, при этом у каждого города имеются свои проблемы, которые власти пытаются решить, в том числе и за счет цифровых технологий. Каждый город выбирает свой уникальный путь. Тем не менее нельзя сказать, что все изменения идут по пути проб и ошибок. В мире сложилось сообщество умных городов. Каждый член этого сообщества делится с остальными своим опытом и успешными проектами. Чаще всего это информация размещается в свободном доступе, что позволяет любому городу мира присоединиться к этому сообществу и пройти свой путь по улучшению жизни горожан, опираясь на существующий богатый опыт тех, кто задался этим вопросом раньше.
Дмитрий Москвин, доцент Института кибербезопасности и защиты информации Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого (СПбПУ):
— Термин «умный город» появился в конце XX века. В первую очередь он подразумевал экологию — «город-сад», автономный многофункциональный жилой массив. Позднее концепция умного города стала включать необходимость грамотного планирования всех сторон городской жизни: экономики, транспортной сети, коммунальных услуг, здравоохранения, образования, экологической и общественной безопасности. Сейчас существует очень много определений умного города. Я бы выбрал вариант, предложенный международной ассоциацией «Совет умных городов»: «Умный город — это цифровые технологии, внедренные во все городские функции».
В России в 2021 году стартовал ведомственный проект Минстроя «Умный город», он включает следующие направления: городская среда, безопасный город, цифровое городское управление, благосостояние людей, инвестиционный климат.
Основной функцией системы «Умный город» является автоматизация управления, принятия решений, а большие данные — это лишь источник информации для нее. Поэтому основной технологией умного города становится искусственный интеллект. Другой очень важный аспект умного города — это коммуникации и их скорость, и здесь основой должна послужить технология 5G. Важную роль играют технологии хранения и обработки данных — здесь необходимы облачные, туманные вычисления, блокчейн. Ну и, конечно, необходимы умные устройства, способные взаимодействовать с умной городской инфраструктурой.
Размер города, конечно, имеет значение, но косвенное. Намного больше важна глубина проникновения современных технологий, о которых я говорил ранее, на которых основана система умного города. Так, российский проект Минстроя «Умный город» рассчитан на города с населением свыше 100 тыс. человек. А наибольшее применение и внедрение система «Умный город» получит в молодых городах, которые еще только строятся или даже проектируются. Например, известными проектами умных городов являются проекты Саудовской Аравии Neom и The Line.
Контроль и прогнозирование состояния городской инфраструктуры — одна из основных функций умного города. Например, очень важна эта система для коммунальных служб: для уборки города, для обработки улиц в зимний период. Система умного города проанализирует текущее состояние, построит с учетом него оптимальные маршруты движения коммунальной техники и проконтролирует процесс и результат выполнения ей своей работы. Система умного города сильно поможет в управлении городским трафиком, в правильном распределении энергоресурсов. Также система должна интегрироваться в структуры городского управления, что позволит существенно повысить вовлеченность горожан в управление своим городом.
Компоненты умного города, позволяющие лучше работать городским структурам:
— Городской портал — основной сервис умного города по связи с рядовыми горожанами.
— Цифровой двойник города. На базе компьютерной модели городской среды создается интеллектуальный центр по управлению муниципальным хозяйством. Его основные функции — прогноз ЧП, слаженная работа аварийных служб в экстренных ситуациях, создание базы данных по всем кризисным объектам и криминогенным зонам.
— Умное жилищно-коммунальное хозяйство. Внедрение IT-технологий в ЖКХ предполагает автоматический сбор показаний потребления энергоресурсов, регулировку отопления и освещения общественных объектов с целью экономии энергоресурсов, внедрение автоматических систем для определения износа зданий, мониторинг теплосетей с помощью беспилотников.
— Умная городская среда — это эффективное и экономное освещение улиц, автоматический контроль работы коммунальной техники и транспортных служб по обеспечению чистоты улиц и автотрасс.
— Транспорт умного города. Интеллектуальное управление транспортными потоками. Пока в городах внедряются: фото- и видеофиксации дорожных нарушений и автоматические штрафы, электронные расчеты на парковках, каршеринг — онлайн-бронирование машины с поминутной оплатой, умные остановки с онлайн-табло, показывающим точное время прибытия нужного автобуса или троллейбуса.
— Экология. Для контроля экологической безопасности существуют системы онлайн-мониторинга воздуха и воды. Решение проблемы утилизации отходов, оперативное оповещение граждан об опасных выбросах и стихийных явлениях
— Безопасность жизни в городе обеспечивают системы видеонаблюдения в местах наибольшего скопления людей. Службы безопасности снабжаются системами биометрии — идентификации личности по отпечаткам пальцев, запаху, голосу, манере поведения.
— Доступная и безбарьерная городская среда — это еще одно обязательное условие существования умного города. Система умного города предложит оптимальные маршруты передвижения маломобильных групп населения. Также упрощение жизни маломобильных групп населения достигается за счет автоматизации выполнения рутинных бытовых задач.
Конечно, сбои возможны. Но еще большая опасность — это преднамеренные сбои в результате хакерских кибератак. И, конечно, это может нести угрозу безопасности для жителей. Единственные способы минимизации ущерба — это быстрая реакция на инциденты, дублирование и резервирование основных подсистем умного города, возможность отключения автоматики и перехода в режим ручного управления.
У системы умного города есть важная особенность — это связность всех ее компонентов. Это, с одной стороны, позволяет хакерам проводить кибератаки на умный город через его наименее защищенные компоненты. Ведь, как известно, безопасность всей системы определяется безопасностью ее самого слабого звена. Но с другой стороны, такая общая связность позволяет быстрее реагировать на инциденты безопасности, изолировать поврежденные компоненты и находить новые маршруты в обход них.
Но нельзя перекладывать ответственность за безопасность на технологии, искусственный интеллект — отвечать должны люди.
Обеспечение конфиденциальности собранных о гражданах данных должно быть одним из основных приоритетов при построении систем умного города. Конфиденциальность — необходимая часть жизни, потому что моменты без постороннего влияния или страха перед наблюдением имеют решающее значение для нашего личного развития. Именно в эти свободные времена мы осознаем себя личностями, способными делать выбор, иметь предпочтения и жить в соответствии со своими собственными взглядами. Основные технологии, которые позволят защитить данные граждан,— это обезличивание и шифрование. Применять их и следить за сохранением прав граждан должно государство, так именно оно внедряет системы умного города и управляет ими. А задача граждан — требовать от государства гарантий их прав и следить за выполнением этих гарантий.
Системы умного города неизбежно будут развиваться и внедряться во все большем объеме и в большее количество городов. К подсистемам управления городом, городской инфраструктурой будут подсоединяться системы умного дома, и умные здания, автоматизированные промышленные объекты.
При развитии умных городов на первый план должны и будут выходить вопросы информационной и кибербезопасности. Для умного города нужны новые механизмы защиты, ведь антивирус с компьютера не поставишь на холодильник. А для снижения рисков безопасности, на мой взгляд, при развитии умных городов необходимо придерживаться следующих принципов:
— Обучение жителей умных городов, в первую очередь «цифровой гигиене».
— Прозрачность — гражданин должен оставаться хозяином своих данных, знать, когда и зачем они собираются, обрабатываются и хранятся.
— Ответственность — нельзя перекладывать ее с людей на технологии.
— Анонимность — стараться не собирать персональные данные, анонимизировать их, не передавать, ограничивать время хранения.
— Киберзащита — требования кибербезопасности должны учитываться еще на стадии рассмотрения стратегии по развитию города.
— Регулирование — должна быть разработана понятная нормативно-правовая база (желательно международная), которая регулирует не конкретные технологии, а задает принципы.
— Умная безопасность — в умном городе намного больше критической инфраструктуры, при этом невозможно проверять все и всех, везде и всегда, проверки безопасности должны быть умными.
Технологически российский умный город не будет отличаться от зарубежного, ведь используются одни и те же технологии (интернет вещей, большие данные, искусственный интеллект / машинное обучение) и в большинстве случаев программное и аппаратное обеспечение одних и тех же производителей. А вот правовое регулирование, конечно, будет иметь отличия.
Лоран Акопян, кандидат физико-математических наук, генеральный директор iPavlov, исполнительный директор НИЦ АО «Швабе» в МФТИ, директор по разработке прикладного программного обеспечения Центра компетенций НТИ по направлению «Искусственный интеллект»:
— Система «Умный город» является комплексной и включает большое количество платформ и решений, направленных на автоматизацию таких процессов, как:
- Решения по направлению «Интеллектуальные дорожно-транспортные системы», включая системы «Умный перекресток», «Умный светофор», «Многофункциональная интеллектуальная система прогнозирования, моделирования и оптимизации движения городского транспорта» и т. д.
- Решения «Умное ЖКХ», включающие такие решения, как «Цифровой двойник инженерной системы тепло-, электро- и водоснабжения», «Система сбора и обработки информации в области городского хозяйства» (система «Умный счетчик») и т. д.
- Решения в области автоматизированной обработки обращений населения, например: «Система автоматического обзвона населения», «Система анализа голосового трафика с АТС/ВАТС предприятия», «Системы автоматизированного распределения потоков посетителей в государственных учреждениях» и т. д.
- Решения по направлению «Безопасность»: «Система оптико-электронных приборов гражданского назначения для мониторинга и аналитики объектов слежения», «Система видеонаблюдения и распознавания сложных объектов» и т. д.
- Различные системы поддержки принятия решений, обнаружения и идентификации аномалий в больших системах и потоках данных.
В данный перечень осознанно не включаем проекты, касающиеся цифровизации здравоохранения, так как в силу своей специфики все разработки по медицинским продуктам должны проводиться отдельными командами с непосредственным участием пользователей системы (пациентов, врачей и т. д.).
Система основана на моделях машинного обучения различного назначения. Умный город охватывает не только обработку данных населения и, например, подачу сигнала тревоги оператору системы в случае отклонения тех или иных показателей. Необходимо проводить высокоточное моделирование объектов инфраструктуры, распознавать отклонения в работе важного технологического оборудования (например, в области тепло-, электро- и водоснабжения), прогнозировать и оптимизировать движение на перекрестках. Для решения данных задач используются не только технологии искусственного интеллекта, но разрабатываются различные алгоритмы и методы, позволяющие строить высокоточные цифровые модели. Для разработки каждого решения необходим как большой объем исторических данных, так и наличие функционирующих смежных систем, обеспечивающих работоспособность решений (например, невозможно поставить в эксплуатацию систему распознавания лиц, не имея при этом систем видеонаблюдения).
Размер, как всегда, имеет значение. В данном случае влияет на итоговый экономический эффект города. Для самого же внедрения систем и технологий умного города имеет значение наличие развитой ИТ-инфраструктуры и цифровой экосистемы. Пилотные внедрения в небольших городах также являются ключевой задачей для нас, так как в небольших населенных пунктах есть возможность доработки продукта при участии непосредственных пользователей системы. Таким образом, город получает возможность эксплуатации системы, полностью разработанной под решение конкретных городских задач, а iPavlov как разработчик системы получает возможность безболезненно масштабировать доработанные решения на более крупные населенные пункты.
Система «Умное ЖКХ» помогает предотвращать выход из строя критически важного оборудования, заранее уведомляя соответствующие службы о необходимости замены агрегата. Решения в области «Обработки обращений населения» позволяют разгрузить службы по работе с населением, автоматизированно предоставляя ответ на запрашиваемую информацию на естественном языке. Системы оптимизации движения городского транспорта позволяют в режиме реального времени корректировать маршруты городских служб, тем самым повышая их эффективность и снижая нагрузку на городской трафик.
Пожилые люди, как и родители с детьми, часто сталкиваются с вопросами, на которые требуется оперативно получить ответ. «Цифровые ассистенты» iPavlov позволяют автоматизировать процесс получения ответа на тот или иной запрос, автоматизировать такие процессы, как запись к какому-либо специалисту. Другой пример: пожилой человек в больнице или медицинском центре должен записаться к врачу. Так как в регистратуру может быть очередь, а интерфейсы информационных медицинских терминалов с сенсорным вводом могут быть не восприняты пожилым человеком, была разработана система голосового управления терминалами. Человек голосом просит терминал записать его к определенному врачу, и терминал осуществляет операцию.
При корректной эксплуатации системы нарушения работы, которые могут подвергнуть угрозе граждан, практически невозможны, так как системы до введения их в эксплуатацию проходят длительную опытную эксплуатацию как на тестовом ландшафте, так и в реальных условиях под тщательным наблюдением специалистов и экспертов. Также всегда существуют подсистемы, позволяющие в случае выхода из строя автоматизированной системы управлять ее элементами вручную.
Системы контроля за собранными данными — одна из важных тем в мире, который переживает на текущий момент цифровую революцию. iPavlov разрабатывает системы распознавания сложных объектов из криптографически защищенного видеопотока на основе технологий искусственного интеллекта, обеспечивая повышение достоверности, конфиденциальности и целостности фото- и/или видеоданных при их обработке и хранении на любом этапе жизненного цикла продукта. Эта система обеспечивает защиту данных от искажения, хищения и незаконного использования (например, при использовании технологий в области Deepfake) злоумышленниками.
Такие системы будут развиваться, охватывая все больше сфер жизнедеятельности человека. Системы умного города для каждой страны могут значительно отличаться, учитывая специфику и процессы каждого государства. Здесь можно привести простой пример на системе «Умный перекресток»: каждый перекресток индивидуален, и в процессе разработки системы мы закладываем гибкие инструменты, позволяющие адаптировать решение под каждый перекресток в отдельности: есть ли на нем трамвайные пути, необходимо ли учитывать выделенные полосы и т. д. Аналогично с государствами — решения для каждого из них строго индивидуальны. Практически невозможно взять решение «Умное ЖКХ» в РФ и внедрить его в другие страны без масштабной доработки, так как изменится практически абсолютно все: оборудование, системы энергоснабжения, типы данных и т. д. При этом отдельный функционал можно внедрить в ряде случаев достаточно безболезненно.