Отрасли будущего: «умные» города и дома

Сингапур, Лондон, Сеул, Берлин, Токио... Что объединяет эти пять городов, кроме того, что они являются столицами? Их объединяют технологии, которые стали неотъемлемой частью городской жизни. Парковки, содержащие датчики, которые извещают водителей о свободном месте; уличное освещение, которое начинает работать с появлением прохожих; мобильные приложения, которые сигналят о необходимости неотложной медицинской помощи или позволяют получить лицензию на создание ресторана. Все это – «умные» города.

«Умными» эти города являются и потому, что их власти убеждены: концепция smart city заключается не только в обустроенных улицах и диджитализированных административных услугах, но, в первую очередь, в комфорте граждан. Поэтому первоочередной составляющей «умного» города являются «умные» дома.

А учитывая то, что по прогнозам ООН к концу века в городах будет жить 84% населения, эта проблема еще больше актуализируется. Поэтому специалисты, которые смогут обеспечить городу статус «умного», становятся все более ценными. Где получать образование, куда податься, и, собственно, специалистом в какой области нужно быть, чтобы стать одним из разработчиков «умного» дома или создателей «умного» города, исследовал Mind в рамках спецпроекта «Отрасли будущего».

Умный город: теория

Сегодня если город еще не может похвастаться статусом smart, он по крайней мере стремится к этому. По своему содержанию «умный» город является согласованной системой технологий и инноваций, которые используются для взаимодействия с государственными органами и получения административных услуг, в транспортной сети и дорожном движении, энергетике и водоснабжении, здравоохранении, жилье.

Однако у любого «умного» города есть общая цель: приносить пользу своим жителям, обеспечивать энергоэффективность и экономичность, а также дарить обществу ценный ресурс, которого катастрофически не хватает, – время. Исследователи из Juniper Research, британской аналитической компании, подсчитали: действительно, «умный» город обладает потенциалом вернуть каждому человеку 125 часов ежегодно. Аналитики объясняют, что достичь этого можно путем внедрения технологий ІоТ (интернета вещей. – Mind) и связанных услуг в четырех ключевых сферах: транспорт, здравоохранение, общественная безопасность и получения государственных услуг.

Почти трое суток (70 часов) человек теряет ежегодно при использовании транспорта. Однако «умная» система, которая включает и систему парковки, и мобильные приложения, и открытую базу данных о пробках или коротких путях из пункта А в пункт Б, позволяет сохранить 60 часов.

Где еще «умные» системы способны «вернуть» время? Превентивные приложения в области здравоохранения или телемедицина сохраняют 9 часов ежегодно. Еще 35 часов – «умные» системы в охране общественной безопасности, среди которых новейшие системы видеонаблюдений, прогностические моделирования для пожарной службы и правоохранительных органов. Плюс мобильные приложения в сфере предоставления административных услуг – до 21 часа в год.

«Умный» город: практика

Начиная с 2015 года Juniper Research делает рейтинг «умных» городов. Пока первенство получала Барселона в 2015-м и Сингапур в 2016 и 2017 годах. Mind решил объяснить, чем удивляют «умные» города.

В чем заключается «ум» Барселоны? Цифровые чипы в мусорных баках, которые сообщают об их наполненности; мини-сенсоры на парковках, которые упрощают поиск свободного парковочного места; остановки, содержащие табло с информацией о прибытии транспорта и достопримечательностях. Фонари, оснащены системами, которые способны измерять шум, трафик, загрязнение, толпы, даже количество селфи, которые были залиты в сеть с этой улицы.

Как? Они являются своеобразными телекоммуникационными башнями с собственными IP-адресами, которые мгновенно, в реальном времени, передают информацию в центр управления безопасности Барселоны, где десяток инженеров напротив экранов следят за звуковыми сигналами и мерцаниями. Как только начнется пожар, прорвет трубу или толпа пьяных туристов выйдет на улицу, скажем, Эль Борн в 2 часа ночи, специалисты в центре благодаря системе идентифицируют проблему и смогут принять немедленные меры. По словам Джорджи Альвия, руководителя Сellnex, телекоммуникационной компании, которая поставляет техническое оснащение Барселоне, это и есть вся система охраны и безопасности города.

И хотя Барселона уступила первенство Сингапуру, к 2018 году она предоставила около 47 000 рабочих мест в сфере ІоТ, сэкономила 42,5 млн евро на водопользовании и обеспечила ежегодные 36,5 млн евро в бюджет за счет «умных» парковок.

Как Сингапур переплюнул Барселону

«Умный» Сингапур – не только виртуальный Сингапур. Это город, где внедрение «умных» систем – не просто инициатива, а Национальная смарт-программа. Итак, усилия прилагают не только неправительственные организации или компании, которые занимаются телекоммуникациями и выпуском цифровых технологий, но и население и правительство.

«Умная» транспортная система – это не только «умные» остановки и автобусы. Это стартапы вроде nuTonomy, которые при поддержке правительства тестируют самоуправляемый транспорт – его Сингапур намерен ввести как можно скорее.

«Умные» решения в сфере здравоохранения – это дистанционное медицинское обслуживание Telehealth, которое позволяет консультироваться и лечиться дома. Благодаря специально разработанным планшетам, которые фиксируют движения через камеры и датчики, терапевты осматривают и анализируют состояние пациента. Таким образом сингапурцы даже восстанавливались после инсульта. Это и онлайн-платформа, которая сохраняет записи о состоянии здоровья, а также взаимодействует с информационными системами здравоохранения и государственными учреждениями (министерствами и пунктами неотложной помощи).

В Сингапуре даже создали приложение, которым можно воспользоваться в случае необходимости и получить первую медицинскую помощь или помощь при сердечных приступах. Нажав на кнопку, пользователь сообщает людям в радиусе доступности, в том числе и медработникам, о критической ситуации.

«Умные» системы во взаимодействии с государством – это онлайн-платформы правительства и ведомств, которые минимизируют потребность посещать госучреждения. Открыть банковский счет, зарегистрировать рождение ребенка и найти ему детский сад через мобильное приложение? Пожалуйста.

В то же время «умный» Сингапур – это в первую очередь «умные» дома. Так, например, в районе Юхуа было установлено тысячи датчиков, что позволило органам власти измерять энергию, производство отходов и использование воды в режиме реального времени, а жителям – получать обратную связь, чтобы регулировать использование ресурсов дома.

«Умный» город: украинские реалии

На самом деле Украина не стала исключением в глобальном стремлении стать частью «смарт-мира». «Умным» стремились или стремятся стать Львов, Днепр, Харьков, Одесса, Киев. Однако сейчас существует несколько препятствий, о которых рассказывали Mind представители киевской и львовской инициатив: время, деньги, специалисты.

Время: потому что хоть активисты и убеждены в реальности своих замыслов, они понимают, что Украине требуется время. По мнению директора Департамента информационно-коммуникационных технологий КГГА и сокоординатора инициативы Kyiv Smart City Юрия Назарова, украинским городам понадобится от 10 до 15 лет, чтобы стать в один ряд с ведущими «умными» городами мира.

10–15 лет хватит, если «в распоряжении будет достаточное финансирование, благоприятный инвестиционный климат и, что очень важно, высокий профессионализм сотрудников, которые занимаются смарт-решениями», – говорят специалисты.

Финансы: потому что проекты требуют затрат на технологии и специалистов. Даже если власть определенным образом вовлечена в проект, бюджет все же находится в ее распоряжении. Следовательно, для внедрения «умного» города необходимо в первую очередь найти финансирование: через национальные фонды, частный сектор, международные организации.

«Поиск средств – всегда долгий и кропотливый процесс. Европейским городам серьезную помощь оказывают структурные и инвестиционные фонды ЕС. Например, Валенсия на период реформ с 2014 по 2020 год имеет бюджет в 1,140 млрд евро. И половину этих средств выделяет ЕС – на развитие «умных» технологий, энергоэффективности, малого и среднего бизнеса в регионе. То есть внедрение технологий и инноваций в Валенсии совместно финансируется правительством и ЕС», – поделился с Mind Юрий Назаров.

Специалисты: сегодня специалисты на украинском рынке в различных сферах «умного» города и домов появляются и работают. Однако исполнительный директор Центра предпринимательства Львовской бизнес-школы, которая в свое время принимала участие во внедрении концепции smart city во Львове, отметил: «В каждой из этих сфер в Украине есть хорошие специалисты, которые в пределах своей отрасли могут достичь выдающихся результатов. Но для того чтобы город действительно был smart, есть одна большая проблема – взаимодействие».

В реализации проектов «умных» городов заинтересованы компании из разных сфер. Например, «ДТЭК Сети» сделал интерактивную карту электросетей Киева и планирует открыть такие же карты Днепропетровской и Донецкой областей. Это упрощает предоставление услуг по подключению к сетям, а также демонстрирует новые принципы компании в отношениях с клиентами – открытость и простоту. Компания имеет целью реализовать концепцию Smart Grid, чтобы перейти на автоматизированное управление электросетями и спросом.

«Для введения таких технологий нужны ІТ-специалисты из разных отраслей, – рассказывает менеджер по техническому обеспечению «ДТЭК Сети» Алексей Калайда. – Это два основных направления: построение цифровой архитектуры сети и изменения в сервисе. Архитекторы сети занимаются моделированием, прогнозируют ситуации, оцифровывают все данные состояния сетей. Такие специалисты работают в европейских компаниях, тогда как в Украине это направление только начало развиваться. По сервиса – это создание мобильных приложений, чат ботов, облачные решения».

Конечно, больше всего такие проекты интересуют компании, которые непосредственно работают в ІТ-секторе и занимаются цифровыми технологиями и интернетом вещей, ведь такие разработки открывают совершенно новые рынки для технологий и услуг. Так, согласно последним оценкам McKinsey, миру придется инвестировать в инфраструктурные проекты в течение 2016–2030 годов около $49 трлн, только чтобы поддерживать ожидаемые темпы экономического роста.

Кто инвестирует? Проанализировав различные рейтинги, можно сделать вывод, что главными игроками являются такие компании, как General Electric, Intel, Microsoft, Amazon, IBM, Google, Cisco, Huawei, Qualcomn, AT&T, Verizon, Schneider Electric, Siemens, Toshiba.

Однако среди партнеров украинских «умных» городов этих компаний пока нет. Так, например, Smart City Kyiv поддерживается несколькими государственными организациями: КГГА, «Укрпочта», ProZorro. Свой вклад в развитие «умных» городов делают и платформы для популяризации идей (ВДНХ), фонды (немецкий фонд имени Фридриха Эберта и Renaissance), компании, занимающиеся программным обеспечением (SAP, Kitsoft, КП «Информатика») и др. Также поддержку проектам «умных» городов в Украине предоставляют учебные заведения, например, КПИ в Киеве или Украинский католический университет во Львове.

Несмотря на поддержку со стороны местных властей и различных организаций, очевидно, что украинские города только на старте своего марафона для достижения статуса «умный город». Тем не менее уже сегодня в Украине происходят изменения и заимствуется инновационный опыт.

«Если посмотреть на наш проект «Открытый бюджет», то это Бостон. Проект электронной демократии – Монреаль и Ванкувер, города, где наиболее развита демократия вообще. Что касается управления транспортом – электронный билет, диспетчеризация, – для нас образцовыми является Барселона и Лондон, а также Таллинн и Сеул. Системы безопасности – Лондон, Сингапур и Тель-Авив. Примером развития инновационной среды и внедрения стартапов является Амстердам», – пояснил Назаров.

Дома: «умные» микросистемы 

Концепция smart city в первую очередь направлена на благосостояние жителей города, а потому «умное» жилье – неотъемлемая составляющая системы.

«Умный» дом – это управление климатом, вентиляцией, светом, всеми электрическими приборами и системой охраны с помощью одного пульта или смартфона. Датчики, расположенные по дому, реагируют на любые внешние изменения (температура воздуха, время суток, присутствие посторонних) и позволяют владельцу контролировать дом даже за его пределами; следить за уровнем потребления воды и энергии через электронные устройства, управлять техникой с помощью голосовой системы.

«Развитие технических решений в этой категории и общая диджитализация масс-маркета уже приводят к высокому запросу со стороны потребителей на недорогие, но высокотехнологичные продукты, готовые к быстрой установке и использованию. Мы это видим на примере нашего продукта «Умный WATT». Потребителю интересен новый опыт, который требует серьезных технических навыков и привлечения специалистов для установки и использования приборов. Но вместо этого позволяет автоматизировать рутинные бытовые сценарии, чтобы повысить комфорт и безопасность своего жилья, и дает значительную экономию на коммунальных расходах в результате рационального использования ресурсов», – пояснил директор ДТЭК ЭСКО Евгений Бушма. Сейчас компания готовится вывести на рынок еще несколько новых и доступных решений в категории «умный дом».

«Умный» дом – это энергосберегающее освещение, Wi-Fi, розетки, подключенные к смартфонам, «умные» телевизоры со сверхкачественным звуком и изображением, роботы-пылесосы, и, конечно же, «умные» счетчики, которые обеспечивают энергоэффективность жилья и экономию, ведь днем и ночью тарифы отличаются.

Стоит отметить, что в мире «умные» счетчики, как базовая составляющая «умных» систем, очень популярны. Так, например, мультинациональная энергокомпания Enel, обслуживающая как минимум 70 млн пользователей в 35 странах, обеспечила «умными» счетчиками 100% своих клиентов. Украина же пока только начинает такую практику. Как заверили Mind в ДТЭК, который является лидером в области установления «умных» счетчиков в Украине, только 10% клиентов сегодня предпочитают такие технологии.

Тем не менее ряд украинских застройщиков сейчас уже предлагают обустроить дом или квартиру, которые будут оснащены комплексными «умными» системами. В то же время есть возможность купить систему и установить ее в уже построенном жилье.

Однако концепция «умного» жилья не новинка XXI века. Push-Button Manor – первый «умный» дом, разработанный американским инженером Эмилем Матиасом в 1950 году для своей семьи. Это 2 км проводов и несколько кнопок, которые обеспечили дистанционное управление освещением, воротами гаража, шторами, бытовыми приборами и механизмами, плюс система безопасности и сигнализации. После Матиаса еще не один изобретатель ХХ века вводил «умные» технологии в дом, чтобы облегчить жизнь.

Сегодня «умное» жилье приобретает все большую популярность среди жителей и застройщиков. Так, если в конце 2016 года в Европе было 8,6 млн «умных» домов (3,8% всего жилья в Европе), то к 2021 году ожидается, что их количество увеличится до 80,6 млн. В свою очередь, доходы рынка за 2016 год выросли на 69% и составили 2,7 млрд евро ($3 млрд). По прогнозам, к 2021 году доходы увеличатся на 49% и достигнут 20,1 млрд евро ($22 млрд).

Специалисты: кто создаст городам и домам «мозги»

Если прогнозы Cisco Systems оправдаются, к 2050 году более 60% населения планеты будет проживать в городах. Именно поэтому совсем скоро понадобится большое количество специалистов, которые будут обеспечивать функционирование «умных» городов и домов.

Рядом с ІТ-специалистами, разработчиками мобильных приложений и классических знатоков конкретных сфер, появятся строители «умных» дорог, IT-медики, информационные стилисты или проектировщики роботов.

Mind предлагает обратить внимание на такие перспективные профессии:

Специалист по машинному обучению (Machine Learning). Директор по маркетингу и рыночной стратегии Sierra Wireless, канадского производителя оборудования для беспроводной связи, Реми Маркоторчино считает, что специалист по машинному обучению играет ключевую роль в развитии «умных» городов и домов. Его задачей является научить компьютер решать сложные задачи, которые трудно решить алгоритмически. Именно эти специалисты «обучают» компьютеры распознавать человеческие лица или другие объекты, диагностировать заболевания, управлять автомобилем и «умным» трафиком. Средняя заработная плата специалистов по машинному обучению в США – $140 000 в год.

Архитектор облачных систем (Cloud architect). Задачей облачного архитектора является рационализация различных приложений и создание потенциально единой платформы для интеграции города с выбранными приложениями (в отношении парковки, освещения, мониторинга датчиков, управление водой и т. д.). Средняя годовая зарплата архитектора облачных систем в таких компаниях, как Amazon или Microsft, – $140 000. В Украине это направление только начало развиваться.

Дизайнер виртуальной реальности (VR). VR-дизайнеры в сфере «умных» городов создают и обеспечивают функционирование точной копии города, которая существует на экране в онлайн-режиме. Благодаря виртуальному городу его жители могут узнавать об уровне загрязнения в том или ином районе, наличии пробок и свободного паркоместа. В зависимости от ПО, разработчики приложений в Украине могут зарабатывать 25 000–100 000 грн в месяц.

Архитектор энергонулевых (активных) домов. По прогнозам, спрос на специалистов по строительству активных домов начнет расти в 2020 году. Энергонулевые дома не просто энергоэффективны, они способны производить больше энергии, чем потреблять. Таким специалистам нужно будет иметь знания не только в строительной инженерии, но и, например, в энергоаудите.

Инженер по энергоэффективности. «Умный» город должен быть «стрессоустойчивым» и стабильным. Поэтому управление потреблением энергии играет значительную роль: неважно, идет ли речь об одном смартфон на батарее, или компьютерах в центре обработки данных, использующих миллионы киловатт электроэнергии ежегодно. В среднем такие специалисты в мире зарабатывают около $85 000 в год.

«Умные системы»: где получить знания. «Овладеть такими профессиями раз и навсегда невозможно, поскольку технологии постоянно развиваются. Уже сейчас важно понимать, что специалистов по smart-решениям ждет непрерывное обучение», – говорит сокоординактор киевской инициативы Smart City Ярослава Бойко.

Профессии будущего появляются быстрее, чем составляется программа на следующий год в университетах. Именно поэтому профессиями в области «умных» городов и домов лучше овладевать на курсах.

Например, во Львовской IT-школе предлагают научиться Machine Learning. Самым быстрым и эффективным путем к знаниям в данной области будет онлайн-обучение.

Это украиноязычные платформы, такие как The Future, предлагающие общие знания в области «умных» городов, или Prometheus с курсами по Анализу данных. В то же время существует множество англоязычных курсов.

Coursera предлагает платные курсы: Архитектура Smart IoT устройств, 3D-модели для виртуальной реальности, Введение в IoT и встраиваемые системы.

EdX предлагает бесплатные курсы: Управление «умными» городскими инфраструктурами, Дизайн компьютерных систем для энергоэффективности, Machine Learning.

FutureLearn предлагает бесплатный курс «Умные города».

Академическое образование также движется в сторону будущего. Например, «Львовская политехника» в этом году представила магистерскую программу «Смарт Сити». В то же время Kyiv Smart City рассказал о совместных курсах с КПИ. В частности, завершившийся в мае курс Arduino по основам технического конструирования и робототехники вновь стартует осенью. Кроме того, вскоре на базе КПИ начнется еще один совместный проект – курс механотроники.

Книги, которые помогут получить знания в области «умных» городов и домов:

Building Services Design for Energy Efficient Buildings 1st Edition

В этой книге рассматривается необходимость использования современного понимания императивов энергоэффективности, а также стратегический подход к ключевым проблемам проектирования, которые влияют на производительность углерода.

Passive House Details: Solutions for High-Performance Design

Книга представляет концепции, принципы и проектные процессы строительства низкоэнергетических зданий. Она представляет собой визуальный каталог строительных деталей, материалов и систем, извлеченных из проектов, которые предоставляют 40 фирм. 14 углубленных примеров показывают наиболее энергоэффективные системы фундаментов, стен, полов, крыш, окон, дверей и т. п.

Building Smart Cities: Analytics, ICT, and Design Thinking

Автор объясняет технологию и методологию, которая называется дизайнерским мышлением для построения «умных» городов. Здесь рассматриваются все компоненты в контексте интеллектуального развития города и показано, как их использовать интегрированным образом.

Internet of Things for Architects: Architecting IoT solutions by implementing sensors, communication infrastructure, edge computing, analytics, and security

Эта книга поможет понять интернет вещей, начиная с основ. Автор обещает научить понимать роль и масштаб архитектуры развертывания IoT, от датчиков до облачности, сканировать ландшафт технологий IoT, видеть компромиссы в выборе протоколов и коммуникаций в развертывании IoT и многое другое.