Chytrá města ovlivní naši kolektivní budoucnost více, než tušíme nebo si představujeme. Světová zdravotnická organizace (WHO) odhaduje, že v roce 2050 bude 70 % obyvatel planety žít ve městech a v té době nás bude 9,7 miliardy. Náš život prochází vzrušující křižovatkou do budoucnosti, která bude hluboce ovlivněna charakterem infrastruktury měst, jež teprve budou postavena anebo přestavěna z již existujících podle rychle se vyvíjejícího konceptu chytrých měst.
Chytré město (inteligentní město, smart city) je obec, která používá informační a komunikační techniku (ICT –Information and Communication Technology) ke zvýšení provozní efektivity, sdílení informací s veřejností a ke zlepšení kvality administrativních služeb a tím kvality života občanů. Přesná definice se liší v závislosti na tom, s kým mluvíte, ale většina souhlasí se zastřešujícím posláním chytrého města, které je schopné optimalizovat své funkce, řídit své hospodaření a zároveň zlepšovat kvalitu života obyvatel pomocí inteligentní techniky a analýzy dat. Inteligentní město zlepšuje kvalitu života tím, jak se manažeři města rozhodnou danou techniku a systémy využívat, nikoliv v závislosti na množství pokročilé techniky, do níž město investovalo.
Právě volba technických prostředků a jejich využití patří při plánování chytrých měst mezi nejdůležitější hlediska úspěšnosti. Elegantní, futuristické vize často používané k propagaci chytrých měst mají ve skutečnosti sklon odcizovat obyvatele, protože izolované high-tech budovy, ulice nebo města mohou podporovat sociální nerovnost, která se významně projevila např. během současné izolace v probíhající pandemii covidu-19.
V Evropské unii již desítky let nové projekty a partnerství s univerzitami díky inteligentnímu využívání techniky zlepšují život obyvatel ve městech. Možná už dokonce žijete v chytrém městě. Například projekty sdílených měst financované EU, vedené radnicemi a univerzitami v Londýně, Lisabonu a Miláně a v mnoha dalších městech, prokázaly, že se na tomto procesu aktivně podílela nejméně polovina z tisíců místních obyvatel, ovlivněných plánovanými změnami. Městské úřady spolupracovaly s obyvateli na navrhování a zavádění inteligentních městských systémů, včetně správy energie, inteligentních sloupů pouličního osvětlení a elektronizace dopravy (inteligentní parkování, sdílení automobilů, elektrické dobíjecí stanice atd.), ale také na zajištění toho, aby tyto změny skutečně zlepšily jejich život.
Například radnice města Nottingham a Univerzita Nottingham Trent jsou součástí regeneračního programu Remourban a spolupracují napříč odvětvími s městy v celé Evropě. Domy na předměstí Sneinton byly modernizovány novými vnějšími zdmi a okny, solární střechou a nejmodernějším topným systémem.
V Německu městská rada v Darmstadtu spolupracovala s občany, univerzitami, muzei a podniky na plánování modernizace města. Mimo jiné ustavila etický poradní výbor, který se silně zaměřuje na kybernetickou bezpečnost a ochranu osobních dat. Aby byli obyvatelé budoucích chytrých měst ochotni akceptovat komplexní projekty závislé na počítačových, vše monitorujících sítích, musí být výhody nové techniky vyváženy s častými obavami o soukromí a zabezpečení.
Darmstadt byl nedávno vyhlášen vítězem soutěže o nejpokročilejší „Německé digitální město“ a městská správa nyní spolupracuje s dalšími německými městy, aby jim Darmstadt byl vzorem.
Další příklad: když se sešly Technická univerzita a městská rada v Dublinu v Irsku, aby vytvořily nový školní areál v zanedbané čtvrti Grangegorman, otevřely přístup do projektu i všem obyvatelům města. Občané teď mohou jíst se studenty v menze, při stavbě nových budov se znovu používají materiály ze starých domů, obnovitelná energie je získávána místně, o přebytečnou energii se univerzita dělí s městskou elektrickou sítí a ruší tak technické hranice mezi univerzitou a městem.
Technika hraje důležitou a často rozhodující roli při řešení problémů mnoha měst. Chytré město budoucnosti však bude v mnoha případech více charakterizováno drobnými úpravami existující infrastruktury a novou spoluprací, která lépe reprezentuje obyvatele, než honosným a drahým novým vývojem, který se podobá vizím sci-fi.
Už více než století nám literární a filmová sci-fi nabízela představy našich budoucích měst. Některé byly plné světla a pozitivní, zatímco jiné šedé, špinavé a drsné. Když se těšíme na současné století plné obrovských megaprojektů a mimořádných technických inovací, musíme se zeptat, jak naše vize ovlivňují města, která vytváříme, jak se můžeme poučit z některých příběhů a jak takové poučení uplatnit při realizaci našich plánů.
Chytré město je koncept založený převážně na širokém využití informační a komunikační techniky, jehož cílem je rozvíjet, zavádět a prosazovat udržitelný rozvoj pro řešení rostoucích urbanizačních problémů. Velkou součástí tohoto rámce ICT je inteligentní síť propojených objektů a strojů, které přenášejí data pomocí bezdrátové komunikační sítě a cloudu. Cloudové aplikace internetu věcí (IoT –Internet of Things) přijímají, analyzují a spravují data v reálném čase, aby pomohly obcím, podnikům a občanům přijímat rozhodnutí, která zlepšují kvalitu života i podnikání.
Občané se zapojují do inteligentních městských systémů různými způsoby při použití chytrých telefonů a mobilních zařízení, jakož i připojených automobilů a domů. Synchronizace zařízení a dat s fyzickou infrastrukturou a službami města může snížit náklady a zlepšit udržitelnost. Komunity mohou s pomocí IoT zlepšit distribuci energie, zefektivnit sběr odpadů, omezit dopravní zácpy, a dokonce zlepšit kvalitu ovzduší.
Bezpečné bezdrátové připojení a systémy IoT transformují tradiční prvky městského života – jako je např. pouliční osvětlení – na inteligentní osvětlovací systémy nové generace s rozšířenými funkcemi. Řešení zahrnuje integraci sluneční energie a připojení ke cloudovému centrálnímu řídicímu systému, který sleduje ostatní aktivity ve městě.
Inteligentní pouliční osvětlení dokáže např. také detekovat bezplatná parkovací místa a dobíjecí stanice elektromobilů a upozornit řidiče, kde lze prostřednictvím mobilní aplikace dobít elektromobil a najít místo k parkování. Na některých místech by nabíjení mohlo být k dispozici na sloupu osvětlení.
Toronto a jeho projekt chytrého města
Pilotní projekty chytrých měst pokračují v desítkách míst po celém světě, téměř polovina z nich je v Číně. V Evropě jsou významné projekty v Nantes (Francie), Groningenu (Nizozemsko), Antverpách (Belgie), Newcastlu (Británie) nebo v Hamburku (Německo).
Obr. 1. Plán chytré čtvrti Quayside v Torontu
Ale nejlépe integrovaný a dokumentovaný je projekt Quayside v torontském přístavu u jezera Ontario, kde je plánována chytrá městská čtvrť jako pilotní projekt vedený výzkumnou firmou Sidewalk Labs, jež je dceřinou společností firmy Alphabet Inc. (ta je mj. mateřskou firmou společnosti Google; Google a Sidewalk Labs jsou tedy sestry).
Přestože současná pandemie měla velký dopad i na projekt Quayside, protože se mateřská společnost Alphabet rozhodla letošního 7. května projekt pozastavit z důvodu nejisté ekonomiky v příštích několika letech, byl projekt velmi dobře analyzován a plánován, a tudíž představuje perfektní model chytrého města.
Společnost Sidewalk Labs uvedla svůj plán přestavby oblasti východního nábřeží Toronta na minimetropoli v roce 2017. Mělo by to být místo, které sdílejí v harmonii podniky používající pokročilé technologie a budovy s cenově dostupným bydlením, ulice jsou stavěny pro lidi, nejen pro automobily, všechny budovy jsou udržitelné a efektivní, veřejné prostory jsou poseté senzory připojenými k internetu a venkovní prostředí je chráněno „komfortním“ systémem. Prostředí městské čtvrti bylo navrženo tak, aby obyvatelé zůstali v teple a suchu i v zimě. Inovace se rozšířila i do podzemí, kde by automatizovaný přepravní systém převážel zákazníkům balíčky bez ucpávání ulic dodávkovými auty. Koncept, který by v současné situaci nucené domácí izolace jistě přivítalo mnoho měst po celém světě.
Ale připravený plán je víc než jen zkušebnou pro novou techniku. Jde o živou laboratoř (nebo Petriho misku, v závislosti na úhlu pohledu), kde se utváří tolerance pro sběr dat a očekávání ohledně soukromí, testuje se veřejný proces a firemní dosah i to, co dělá město spravedlivým a přístupným pro všechny.
„V mnoha ohledech byl projekt jako padesátistranná Rubikova kostka, když zvážíte iniciativy v oblasti mobility, udržitelnosti, veřejné sféry, obytných budov a digitálního řízení,“ uvedl generální ředitel společnosti Sidewalk Labs Dan Doctoroff, když popisoval úsilí při přípravě plánu zvaného Toronto zítra: nový přístup pro inkluzivní růst.
Co je podstatou projektu? Chytré město vyrůstá na životaschopné infrastruktuře ICT, která se stává nadstavbou pro všechny technické prostředky a služby metropole. Cílem je rozvíjet, zavádět a prosazovat udržitelný rozvoj pro řešení rostoucích urbanizačních problémů.
.jpg)
Obr. 2. Pobřežní promenáda Quayside
Velkou součástí rámce ICT je inteligentní síť propojených objektů a strojů, která přenáší data pomocí bezdrátové komunikace do cloudu.
„Města v současnosti používají velké databáze k regulaci taxislužeb, sdílení automobilů a jízdních kol, řízení městské dopravy a dopravní signalizace, ale každý z takových systémů je zpravidla řízen odděleně,“ říká Stephen Goldsmith, který studuje užití velkých dat ve veřejné správě na Kennedy School, jež je součástí Harvardovy univerzity. „Potřeba platformy, která dokáže integrovat tato data, je významná, protože množství dat je samozřejmě větší než kdy jindy.“ Integrování existujících údajů by mohlo vést k pozitivním průlomům při řízení měst, jako je např. zjištění, které nabízené služby jsou nadbytečné nebo vůbec neslouží obyvatelům.
Odborníci používají pro určení „chytrosti“ města devět hlavních charakteristik:
- město má moderní komunikační infrastrukturu,
- jsou podporovány efektivní environmentální iniciativy,
- k dispozici je propracovaný, vysoce funkční systém veřejné dopravy,
- přístup k územnímu plánování je veřejný, aby lidé mohli žít a pracovat ve městě a využívat jeho zdroje,
- systém, kterým je město řízeno, má definované rozhraní pro programování aplikací třetích stran,
- při řízení se využívá strojové učení (ML) a další prvky umělé inteligence (AI),
- k dispozici jsou dostatečné zdroje pro cloud computing,
- jednotlivá zařízení komunikují nejen s cloudem, ale i mezi sebou (M2M, Machine to Machine),
- ke komunikaci mezi zařízeními se používají integrované komunikační sítě typu mesh.
Teoreticky lze do iniciativy chytrých měst začlenit jakoukoli oblast správy města. Klasickým příkladem je inteligentní parkovací automat, který pomocí aplikace pomáhá řidičům najít dostupná parkovací místa bez zbytečného kroužení v přeplněných městských blocích. Inteligentní parkovací automat také umožňuje digitální platby parkovného.
Rovněž v oblasti dopravy se inteligentní řízení provozu používá k monitorování a analýze dopravních toků s cílem na základě denních nebo aktuálních dopravních špiček např. optimalizovat pouliční osvětlení nebo zabránit přílišnému přetížení vozovek. Inteligentní veřejná doprava je další aspekt chytrých měst, který slouží k zajištění, aby veřejná doprava co nejlépe splňovala požadavky uživatelů. Inteligentní dopravní společnosti jsou schopné koordinovat služby a plnit potřeby pasažérů v reálném čase, zvyšovat efektivitu a spokojenost cestujících. Sdílení míst v automobilech a půjčování jízdních kol jsou v chytrém městě také běžnými službami.
Úspora energie a zvýšená energetická účinnost jsou jedny z hlavních cílů chytrých měst. Prostřednictvím inteligentních senzorů mohou inteligentní pouliční světla snížit intenzitu, když na vozovkách nejsou vozidla nebo chodci. Chytré rozvodné sítě lze použít ke zlepšení spolehlivosti provozu, zefektivnění údržby a plánování a k okamžitému řešení problémů s výpadky dodávek energie.
Cílem iniciativ chytrých měst je též sledovat a řešit environmentální problémy, jako jsou změny klimatu a znečištění ovzduší. Nakládání s odpady a sanitaci městského prostředí lze vylepšit pomocí IoT, např. monitorováním obsahu kontejnerů pro koordinaci svozu odpadů. Senzory měřící parametry pitné vody pomohou udržet její kvalitu, senzory ve stokové síti přispívají k řádnému čištění odpadních vod před jejich vypouštěním do prostředí.
Plán vývoje přístavní čtvrti Quayside v Torontu
Toronto a Sidewalk Labs se v roce 2017 dohodly na projektu postaveném na jedenácti „pilířích“ a projekt byl plánován v pěti významných rovinách.
První rovina zahrnovala fyzické vrstvy inženýrských sítí, dopravní infrastruktury, veřejných budov a stavby nových sdílených budov, ale hlavně se soustředila na design digitální vrstvy, která by umožnila efektivnější a přizpůsobivější funkci fyzické vrstvy.
Obr. 3. Zastřešená centrální pěší zóna
Ve druhé vrstvě by užitkové průchody pod veřejnými prostory obsahovaly elektrické a komunikační kabely i odpadní a vodovodní potrubí a umožnily tak jednoduchý přístup pro jejich údržbu bez narušení vozovek nebo veřejných prostor. Systém nakládání s odpady by používal autonomní roboty pro sběr odpadů a zajišťoval monitorování objemu odpadů pro stimulaci ekologického chování obyvatel.
Podle třetí roviny by budovy využívaly systém zónování založený na výsledcích průběžného monitorování využití kancelářských prostor. Systém zabudovaných senzorů dovolující monitorování v reálném čase s automatickou regulací by umožnil dynamickou změnu zónového kódu v prostředí smíšeného použití podle kritérií, jako jsou maximální hladina hluku nebo kvalita vzduchu.
Dopravní infrastruktura ve čtvrté rovině by byla plánována s použitím adaptivních silnic a řízeného pouličního osvětlení. Počítačem řízená přepravní osobní i nákladní vozidla by zajistila bezpečnější a přátelštější ulice pro chodce.
Veřejná oblast by v páté rovině byla navržena k použití „robustního systému monitorování zdrojů“ ke sledování trendů využívání veřejných prostředků a ke změně označení užívání na vyžádání, jako je např. dočasná změna jízdních pruhů pro cyklisty na pěší zónu.
Jedenáct pilířů projektů zahrnovalo tato hlediska:
- mobilitu: prostředí smíšené mobility, kde lze motorový provoz kombinovat s cyklistikou a chůzí,
- veřejnou oblast: stimulace veřejné činnosti s cílem zajistit využitelnější a příjemnější veřejné prostory,
- budovy: vytváření přizpůsobitelných a flexibilních stavebních modulů,
- komunitní a městské služby: propojení obyvatel pomocí digitálních sítí, které jim umožňují lépe komunikovat a posilovat komunitu,
- udržitelnost: vytváření komunit šetrných ke klimatu s cílem snížení emisí oxidu uhličitého,
- digitální platformu: vytvoření digitální vrstvy, která může být integrována s fyzickou vrstvou podle daných potřeb,
- ochranu osobních údajů a správu dat: vytváření robustního zpracování dat s cílem maximálního zajištění soukromí,
- integraci pilotních akcí: uskutečňování pilotních projektů výzkumu a vývoje a sledování použití techniky pro ověřování úspěšné realizace dlouhodobých cílů projektu,
- zajištění cenové dostupnosti bydlení: zajištění cenově dostupných bytových jednotek v Quayside a vytvoření komunity se smíšenými příjmy,
- zřízení institutu pro inovaci měst pro podporu vytváření pracovních míst a hospodářského rozvoje v oblasti čtvrtě Quayside,
- vytvoření iniciativy na podporu integrovaného plánování během procesu vývoje nové čtvrti.
Plán veřejné zakázky hledal zpětnou vazbu od obyvatel Toronta prostřednictvím mnoha veřejných rozhovorů a setkání u kulatého stolu a jejich zapojení do procesu projektování. Kromě toho si firma Sidewalk Labs stanovila své vlastní základní principy, kterými se řídí její projekty.
Obr. 4. Budovy v Quayside
Projekt Quayside získal během minulých tří let vysoká hodnocení na konferencích a od architektonické a technické komunity, ale stal se také cílem mnoha útoků ze strany ochránců soukromí, životního prostředí a dalších sociálně zaměřených skupin.
Podporu projektu zajistila kanadská federální vláda i provincie Ontario. Jedním z pozitivních záměrů bylo zvolení čtvrti Quayside za sídlo kanadské divize Google i kanceláří Sidewalk Labs a mnoha dalších významných technologických společností.
Kanadský premiér Justin Trudeau při zahájení projektu v roce 2017 prohlásil: „Víme, že se svět mění. Volba, kterou máme, je buď tomu vzdorovat a být tím vyděšeni, nebo pochopit, že můžeme vstoupit do projektu a vytvořit to nejlepší.“
Časopis Wired zhodnotil projekt z obou kontroverzních pohledů. Vedení Sidewalk Labs si je dobře vědomo potenciálně chybného názoru filozofů-technologů stavějících nová města, že stavba nové infrastruktury je vždy lepší než úprava či modernizace té stávající. Naproti tomu společnost Google trvala na tom, že přestavba torontského přístavu bude velmi promyšlená. „Z našeho pohledu nejde o náhodnou aktivitu,“ sdělil předseda Alphabet Inc. Eric Schmidt. „Je to z naší strany vyvrcholení téměř deseti let přemýšlení o tom, jak technika může zlepšit životy lidí.“
Který pohled je nejblíže pravdě, ukáže teprve budoucnost, které se navzdory pandemiím určitě dožijeme.
(Zdrojem informací a fotografií jsou články, popisy, prohlášení a studie Sidewalk Labs nebo Alphabet Inc. týkající se torontského projektu. Informace o Walt Disney Epcot a jeho konceptu chytrých měst jsou založeny na tiskových materiálech a fotografiích publikovaných The Walt Disney Company.)
Petr V. Liška
V minulých několika stoletích byla představa chytrého města pouze utopií. Termín utopie používá latinsky psaná kniha Thomase Mora z roku 1516 při popisu ideálního ostrova, ve kterém právní, politické a ekonomické systémy umožňují komunitě žít v harmonii a míru. Od té doby byl pojem utopie použit k popisu imaginární projektové alternativy ke stávajícímu společenskému pořádku. Utopie jako ideální model byla dlouho považována za nedosažitelnou.
V druhé polovině 20. století se počaly objevovat první pokusy o systémovou analýzu a plánování řízení městských služeb. Například začátkem 60. let a během 70. let minulého století využívalo město Los Angeles počítačové databáze, clusterovou analýzu a infračervené letecké snímky málo známého sociologického úřadu (Community Analysis Bureau) ke shromažďování údajů a vytváření zpráv o demografické situaci a kvalitě bydlení v jednotlivých čtvrtích ve snaze správně nasměrovat zdroje pro boj proti chudobě a rozpadu infrastruktury.
Obr. 5. Walt Dysney a jeho projekt města Epcot
Koncept „inteligentního města“ se celosvětově dostal do popředí až během 20. let minulého století. Mezinárodní projekty v Amsterdamu, Barceloně a Dublinu začaly používat technické prostředky ke zvýšení bezpečnosti a efektivity měst.
Je diskutabilní, kdo měl jako první v plánu vytvořit moderní inteligentní město, ale že jedním z předchůdců myšlenky inteligentního města byl Walter Elias Disney, se může zdát překvapující. Mohli bychom tvrdit, že současné nadšení a diskuse kolem inteligentních měst nejsou nic víc než omlazení jeho myšlenek z poloviny 20. století, které byly „znovu objevené“.
Dne 27. října 1966, jen pár týdnů před svou předčasnou smrtí, natočil Walt Disney krátký film, který nastiňuje jeho vizi toho, o co se chtěl pokusit při výstavbě ambiciózního projektu Disney World v Orlandu na Floridě.
Disney tehdy prohlásil: „Nejzajímavější, zdaleka nejdůležitější součástí našeho projektu na Floridě, ve skutečnosti centrem všeho, co vytvoříme v Disney Worldu, je náš experimentální prototyp města zítřka. Říkáme mu Epcot (experimentální prototypová komunita zítřka). Město Epcot využije nové nápady a nové technické prostředky, které se nyní objevují v kreativních centrech amerického průmyslu. Bude to komunita zítřka, která nebude nikdy dokončena, ale vždycky bude představovat, zkoušet a demonstrovat nové materiály a nové systémy. Tak bude Epcot vždy ukázkou vynalézavosti a představivosti amerického svobodného podnikání pro celý svět.“
Disney se rozhodl postavit něco, co by nebylo místo k návštěvě, ale místo k životu. A tak si na Floridě koupil 111 km2 bažiny, aby realizoval „všechny nápady a plány, jaké si dokázal představit“.
Byl to bezprecedentní pokus změnit americká města k lepšímu, vyřešit problémy v dopravě, hygieně a komunikaci spojením amerických korporací pro dosažení společného cíle. Podniky postavené ve velkém průmyslovém parku v jižní částí Epcotu by vytvářely novou techniku pro jeho provoz. Disney věděl, že nikdo se neodváží uskutečnit tak obrovský projekt sám, a tak úspěch projektu Epcot byl založen na spolupráci nespočtu dalších podniků a lidí, kteří by pomohli uskutečnit Disneyův sen.
Epcot obsahoval mnoho převratných konceptů, které z mnoha důvodů nemohl Disney v 60. letech uskutečnit. Město by bylo postaveno na „panenském území“, jak řekl Disney, což naznačuje, že existující města by jednoduše nedokázala zvládnout změny, které měl na mysli. Epcot by byl kruhovým městem, jehož obchodní čtvrť měla být v centru, uzavřená pod kopulí odolnou proti povětrnostním vlivům, korunovaná třicetipodlažním hotelem a kongresovým centrem. Obchodní čtvrť měla reprezentovat slavná místa a ulice z celého světa pro vytvoření multikulturní atmosféry, která je charakteristická i pro současný Epcot (po rozsáhlé změně celkového konceptu experimentálního města na světoznámý zábavní park). Jako prsteny měly následovat pruhy obytných domů, obklopující obchodní čtvrť, vystřídané zeleným pásem, obsahujícím veřejná zařízení a parky, a vnějším kruhem řad vilek s nízkou hustotou zástavby.
Doprava měla být jednoduchá, protože neměla existovat „potřeba aut“. Centrální obchodní čtvrť by byla pěší zónou bez automobilů s podporou přepravního systému PeopleMover, tvořeného kabinkami na kolejích. Nad touto úrovní by byl Monorail, vysokorychlostní tranzitní systém, který by spojil Epcot s oblastí tematického parku na sever od města a s průmyslovým parkem a výzkumným střediskem na jihu. Podzemní garáže pro návštěvníky by využívaly systém příjezdových a odjezdových ramp. Nižší patro by bylo vyhrazeno pro nákladní automobily. Ke spojení parkovišť s obchodní čtvrtí měly sloužit výtahy. Dráhy pro vozítka PeopleMovers by směřovaly z centra města radiálně do všech příměstských sídlišť.
Na téma pokrokového města Walta Disneye byla napsána spousta knih a článků, ale základní myšlenkou bylo „plánované prostředí, které světu předvádí, čeho mohou komunity dosáhnout řádnou kontrolou plánování a designu“. V zásadě to měla být další fáze vývoje amerických měst jako celku.
Podobné impresivní koncepty vytvořila v 60. letech minulého století také Jane Jacobsová v New Yorku. Jane nejdříve pracovala jako editorka časopisu o architektuře, později na sebe upoutala pozornost vydáním přelomové knihy Smrt a život velkých amerických měst (Death And Life of Great American Cities). Po rozčarování politickou situací v New Yorku se proslavila jako architekturní aktivistka v kanadském Torontu, kde se svým manželem architektem pozitivně ovlivnila koncepty modernizace městské infrastruktury a dopravy hlavně v nové čtvrti St. Lawrence vytvořením „vztahu“ mezi ulicemi a budovami.
Mnohé z jejích konceptů byly i v současnosti využity v projektu společnosti Sidewalk Labs při projektování chytrého města ve východní části torontského přístavu.