Come cambiano le città che adottano modelli di sviluppo improntati all'ottica delle smart city e ai nuovi servizi digitali? Se si valutano i modelli di urbanizzazione del futuro, sono in molti a guardare alle Smart City, le metropoli intelligenti, come a quelli più efficaci, flessibili e green. Nelle città digitalizzate i servizi pubblici sono resi più efficienti e i consumi ridotti grazie all'uso delle tecnologie digitali e di infrastrutture ottimizzate. Il digitale offre ai cittadini l'opportunità di vivere, spostarsi e lavorare in città più pulite, illuminate e con mezzi di trasporto più efficaci e meno inquinanti. I semafori intelligenti dotati di connettività IoT si autogestiscono mentre lampioni smart si accendono solo quando passano mezzi e pedoni. Anche la mobilità pubblica è più fluida se si dotano filovie e bus di sensori IoT e attuatori.

 

Le principali applicazioni delle Smart City

Nello studio "Smart cities: digital solutions for a more livable future", McKinsey indica i principali ambiti di evoluzione in chiave digitale delle urbanizzazioni: sicurezza, energia, mobilità, gestione di acqua e rifiuti, sviluppo immobiliare. Ecco quelli oggetto di sperimentazione in Italia.

 

Semafori intelligenti

I nuovi semafori smart, equipaggiati con sensori IoT e dotati di Intelligenza Artificiale, riconoscono le persone, capiscono se stanno attraversando la strada e si attivano in totale autonomia. Le informazioni raccolte potranno essere trasmesse ai sistemi GPS, così da allertare gli automobilisti che stanno viaggiando in zona su veicoli a guida assistita oppure regolare automaticamente la velocità di quelli a guida autonoma. L'integrazione di sensori ambientali con i servizi meteo permette di ottimizzare la visibilità anche in condizioni atmosferiche avverse.

 

Smart mobility

La condivisione e il miglior sfruttamento dei mezzi di trasporto è uno degli elementi chiave delle moderne Smart City. La gestione ottimizzata (e sempre più spesso anche integrata e multimodale) dei trasporti assicura una mobilità fluida e seamless dal primo chilometro all'ultimo. Car sharing, bike sharing, scooter sharing e altri servizi evoluti vengono erogati e fruiti in Cloud, attraverso l'uso di App mobile che indicano sempre la combinazione migliore di mezzi utile per raggiungere un luogo, in base alle informazioni sulla viabilità ricevute in tempo reale, ai bollettini meteo e alle preferenze del cittadino.

 

Smart parking

Parte del traffico nelle aree urbane è generato dalla ricerca di un parcheggio. Questo provoca inquinamento e rumore in prossimità dei luoghi in cui le persone lavorano e vivono. Una soluzione al problema viene dai parcheggi intelligenti. Utilizzando i sensori posti nelle piazzole di sosta o nei parcheggi interrati in abbinamento a un'App mobile, che indica ai cittadini i posti liberi nelle diverse zone della città e li guida verso il parcheggio scelto, è possibile ridurre l'inquinamento atmosferico e il rumore fluidificando il traffico.

 

Sicurezza pubblica e videosorveglianza smart

L'utilizzo combinato di videocamere smart, Cloud ed Edge Analytics (ovvero analisi dati in prossimità delle telecamere di rilevamento) migliora la sicurezza di strade e piazze. I sistemi di videosorveglianza evoluti utilizzano il riconoscimento facciale, gli algoritmi di AI e Machine Learning per individuare tra la folla soggetti già noti alle autorità di Pubblica Sicurezza, comportamenti insoliti ed eventi anomali che possano far presagire pericoli per la collettività o il suo patrimonio artistico e culturale. Queste tecnologie sono impiegate per esempio nella gestione della sicurezza pubblica di eventi "di massa" come concerti, partite di calcio e manifestazioni di piazza. Se integrate con l'analisi del traffico possono anche di informare in tempo reale i cittadini sulla congestione di arterie e strade e sui parcheggi liberi in zona. Se equipaggiate con sensori ambientali, invece, si trasformano in centraline in grado di rilevare la temperatura, i livelli di rumore e la qualità dell'aria.

Raccolta ottimizzata dei rifiuti

Le municipalizzate sono state investite da un profondo vento di rinnovamento digitale negli ultimi anni. La raccolta rifiuti è stata una delle prime aree a sperimentare i benefici delle tecnologie IoT per la Smart City. I cassonetti sensorizzati e connessi, una volta pieno, invia in autonomia un alert e l'azienda incaricata dello svuotamento provvederà a mandare sul posto l'operatore più vicino. Geolocalizzazione e Intelligenza Artificiale permettono di ottimizzare i percorsi riducendo al minimo gli spostamenti dei mezzi inquinanti e l'impatto ambientale.

 

Turismo esperienziale

Nelle Smart City si va diffondendo l'uso di App mobile di realtà aumentata (AR) che, attivate da sensori IoT in prossimità di monumenti, musei e altri luoghi di interesse, proiettano letteralmente il turista dentro la storia e l'architettura del luogo. Il risultato è un'esperienza digitale evoluta, che potenzia e arricchisce il viaggio. La possibilità di integrare Open Data e informazioni sui flussi di persone, dati provenienti dai device mobile e notizie sul patrimonio artistico e storico massimizza la competitività delle destinazioni turistiche, che sono in grado di fornire servizi, itinerari e offerte "su misura".

 

Smart building

Gli edifici di nuova costruzione, dotati di sensori IoT e cablati, raccolgono di continuo dati sulle abitudini di chi quotidianamente ne vive gli spazi: consumi di acqua, energia elettrica, condizionamento, umidità, ingressi e uscite, occupazione parcheggi? Grazie al Cloud, alle Edge Analytics e alle App mobile è possibile rilevare in tempo reale l'occupazione di uffici e sale riunione e attivare automatismi che adattano in modo dinamico luce, riscaldamento e aria condizionata alle necessità del momento. L'applicazione di algoritmi di Machine Learning ai dati acquisiti e lodo sempre più puntuale le esigenze future degli occupanti, che potranno gestire prenotazio'integrazione di fonti dati esterne, come le previsioni meteo, permette poi di prevedere in mni e settaggi comodamente, dal proprio smartphone.

 

Smart grid e smart metering

Un ruolo fondamentale nelle Smart City è dato dalle Smart Grid e dagli smart meter, i contatori intelligenti che permettono alle utility di monitorare il consumo energetico di utenti privati e aziende, promuovendo anche nuovi modelli di tariffazione più in linea con le esigenze reali dei consumatori. Attraverso l'analisi continua dei Big Data prodotti dalle infrastrutture energetiche di ultima generazione e dagli smart meter, le utility sono oggi in grado di "aggiustare" in tempo reale il mix della produzione energetica, aumentando per quanto possibile il ricorso alle fonti rinnovabili e Green senza incorrere nel rischio di blackout e collassi della rete.

 

Risk management

Le tecnologie che plasmano le moderne Smart City permettono anche di migliorare la sicurezza dei cittadini e preservare al meglio il territorio. Sensori e reti IoT, Machine Learning, videosorveglianza di ultima generazione, Big Data Analytics migliorano il Risk Management contribuendo a tenere sotto controllo i rischi idrogeologici, ambientali e strutturali (si pensi alle grandi opere come dighe, ponti e viadotti). Il monitoraggio di infrastrutture ed edifici permette di identificare tempestivamente pattern di pericoli potenziali all'interno dei dati rilevati, così da prevenire crolli, smottamenti, fuoriuscite di acqua o gas che possono rivelarsi molto pericolosi per la collettività.

 

Smart port

Negli hub marittimi, le reti IoT e il Cloud permettono anche di ottimizzare la gestione della logistica, automatizzando e rendendo più sicuri per i lavoratori i servizi di carico e scarico.

Come si realizza una Smart City

I livelli tecnologici necessari per realizzare una Smart City ed erogare i suoi servizi sono quattro:

  • Infrastruttura abilitante
    L'insieme delle reti cablate e mobile/wireless, dei trasporti, delle reti idriche ed energetiche, che rappresentano il sistema linfatico vitale delle Smart City.
  • Sensoristica
    Sensori IoT e oggetti intelligenti connessi permettono di raccogliere in tempo reale e di continuo dati sull'ambiente, la qualità dei servizi, i comportamenti degli utenti.
  • Piattaforme di delivery dei servizi
    Le Service Delivery Platform permettono di elaborare e collegare tra loro i Big Data che si generano sul territorio della Smart City e gli Open Data delle amministrazioni pubbliche, valorizzandoli per creare nuovi servizi o migliorare quelli esistenti.
  • Servizi e applicazioni
    Le applicazioni della città intelligente sono ospitate in Cloud e liberamente accessibili attraverso interfacce web e mobile in ogni momento e luogo.

 

Le tecnologie delle Smart City

Le tecnologie digitali moderne permettono una gestione più efficace e innovativa, sostenibile e inclusiva delle risorse ambientali, delle politiche abitative, dei servizi pubblici e della mobilità. Nelle città intelligenti convergono le tecnologie più innovative, dalla connettività evoluta al Cloud, dall'Internet of Things all'Artificial Intelligence per arrivare alle Big Data Analytics e al Fog Computing.

 

Mobile e fixed broadband

Le moderne urbanizzazioni sono reti di sensori che si snodano in modo capillare sul territorio. Questi network devono essere supportati da una connettività mobile e broadband adeguata. Una connettività performante che permette di trasferire i dati acquisiti da oggetti smart e sensori ai data center delle municipalizzate che hanno in gestione i servizi pubblici.

5G

Un elemento tecnologico fondamentale per l'infrastruttura delle smart city saranno le reti 5G. Numerose sperimentazioni sono già partite con successo in diverse città come Genova, Cagliari, Roma, Bari e Matera. Il 5G cancella i confini tra reti fisse e mobili spianando la strada a tutte quelle applicazioni IoT che rendono più smart le metropoli. Queste reti convergenti assicurano prestazioni altissime sia in ambienti chiuso che in mobilità, grazie alle caratteristiche di bassa latenza, alta densità delle antenne radiomobili (per cui è possibile collegare milioni di dispositivi come smartphone, sensori e oggetti intelligenti nell'area di un chilometro quadrato) e alla capacità trasmissiva elevata, 10 volte superiore alle reti 4G. Il 5G permette di portare la connettività in banda ultralarga a tutti gli edifici non raggiunti dalle normali reti cablate, per offrire i servizi delle moderne Smart City anche ai comuni più piccoli e ubicati nelle zone più impervie dello Stivale.

 

Cloud e Fog Computing

La nuvola aiuta le amministrazioni pubbliche che governano le Smart City a vincere la sfida della valorizzazione dei dati (e dei Big Data in particolare) a prescindere dalle tecnologie utilizzate. Un elemento centrale delle urbanizzazioni moderne è il Fog Computing, un'evoluzione del Cloud pensata proprio per supportare al meglio le applicazioni del mondo connesso sfruttando un'infrastruttura di calcolo diffusa e pervasiva simile a quella utilizzata nelle comunicazioni Peer-to-Peer. Il Fog Computing è, a conti fatti, una rete parallela a quella pubblica che permette ai device e agli oggetti connessi di accedere a potenza di calcolo e risorse storage condivise in Cloud senza passare attraverso la connessione Internet.

 

Internet of Things

Dagli smart meter ai semafori intelligenti, dalle videocamere smart ai cestini dei rifiuti di ultima generazione, la sensoristica IoT permette di acquisire in tempo reale, di continuo e a costi contenuti, enormi quantità di dati. Questi record, opportunamente rielaborati, possono essere impiegati per monitorare il traffico, i flussi di persone, l'inquinamento acustico, la qualità dell'aria.

 

Big Data Analytics, Artificial Intelligence e Machine Learning

I dati raccolti attraverso sensori e oggetti connessi, opportunamente arricchiti, aggregati e correlati, permettono agli amministratori pubblici di capire meglio i fenomeni che caratterizzano le città intelligenti. Ecco perché tra le tecnologie fondamentali per lo sviluppo delle Smart City un ruolo di primo piano va a Big Data Analytics, Intelligenza Artificiale e autoapprendimento. Sono queste applicazioni che permettono di interpretare al meglio e integrare tra loro dati eterogenei - Open Data raccolti dalla PA, dati rilevati da oggetti intelligenti, previsioni meteo? - ricavandone informazioni sempre aggiornate utili a orientare i servizi pubblici e migliorare la vita di cittadini e turisti.

 

18 settembre 2019