Whitepaper over hoe een slimme stad meer moet worden dan de som der slimme delen

Deze blog is een inleiding op een visiepaper die beschrijft wat we reeds hebben geleerd en die de noden in kaart brengt voor de open slimme stad en haar onderliggende technische architectuur. We beschouwen het als een aanzet/inspiratie voor alle spelers binnen dit domein om de open slimme stad samen iteratief verder te definiëren en uit te bouwen. Onderaan kan je de link vinden naar de volledige (Engelstalige) paper.

Wat is een slimme stad? Vaak staat het beschreven als een stad die in staat is tot zelfstandig en schijnbaar intelligent handelen. Maar binnen steden ontstaan intelligente handelingen niet zomaar uit het niets. Slimmer worden is het resultaat van een geplande leeractiviteit. Het is een 'verdiende' status na een vaak aanzienlijke inspanning.

In onze visie beschrijven we een open slimme stad die haar bewoners en andere betrokken stakeholders stimuleert om voortdurend te leren (en op die manier ook zelf slimmer te worden). En hoe we naar een toekomst kunnen evolueren waarin we meer zijn dan een verzameling van slimme 'eilanden', slimme objecten of slimme projecten – die zonder gemeenschappelijke visie en onderliggende technische infrastructuur niet in staat zijn om domeinoverschrijdende uitdagingen aan te pakken. 

In onze visie beschrijven we een open slimme stad die haar bewoners en andere betrokken stakeholders stimuleert om voortdurend te leren (en op die manier ook zelf slimmer te worden). En hoe we kunnen evolueren naar een smart architecture, waarin we meer zijn dan een verzameling van slimme 'eilanden', slimme objecten of slimme projecten – die zonder gemeenschappelijke visie en onderliggende technische infrastructuur niet in staat zijn om domeinoverschrijdende uitdagingen aan te pakken. 

Steden staan vandaag voor heel wat uitdagingen, omdat ze de belangrijkste plaatsen worden voor mensen om te leven. Volgens de VN leeft 55 procent van de wereldbevolking momenteel in stedelijke gebieden en zal dat toenemen naar bijna zeventig procent in 2050. Dat brengt voor veel steden specifieke uitdagingen met zich mee die zijn gebaseerd op hun ligging, het klimaat, hun geschiedenis, enzovoort. Maar de meeste steden moeten ook heel gelijkaardige of gemeenschappelijke problemen aanpakken om hun inwoners leefbare en duurzame leefomstandigheden te bieden. Bijvoorbeeld op het vlak van mobiliteit, diversiteit, milieu, efficiëntie, veiligheid, economie, privacy, vrije tijd, ....  

Smart architecture als holistische visie

Als extra complexiteit hebben de meeste van bovenstaande uitdagingen een impact op elkaar. We zien in de stad veel domeinoverstijgende relaties zoals mobiliteit en milieu, stress en gezondheid, enzovoort. Echter zijn de meeste steden verticaal georganiseerd om deze verschillende domeinen aan te pakken. Stedelijke diensten getuigen over zichzelf dat ze historisch erg in hokjes zijn georganiseerd. Het departement milieu is daarom niet noodzakelijk op de hoogte wat er gebeurt in het departement mobiliteit.

Bovendien heeft het stadsbestuur de kans om elke vier tot vijf jaar te veranderen, waarbij mogelijk andere prioriteiten op tafel komen. Dit maakt het niet gemakkelijk om probleemdomeinen met elkaar in verband te brengen en te kiezen voor allesomvattende oplossingen.

We zien in de stad veel domeinoverstijgende relaties zoals mobiliteit en milieu, stress en gezondheid, enzovoort. Echter zijn de meeste steden verticaal georganiseerd om deze verschillende domeinen aan te pakken.

Zijn slimme steden een oplossing om de problemen op te sporen en aan te pakken vanuit een meer holistische visie? Dat is een van de belangrijkste vragen die we bij imec Vlaanderen proberen op te lossen. We pleiten voor de open smart city, die om te beginnen een visie nodig heeft.

Technologie volgt visie en vraagt standaarden

Een van de grootste vragen is vervolgens hoe we de impact van ondersteunende technologie kunnen maximaliseren, zodat die bijdraagt aan de visie van de stad én de burger vanaf het begin op de hoogte blijft. Dit leerproces in een stad heeft inzichten nodig gebaseerd op data.

We durven de uitdaging om een slimme stad te worden te vergelijken met de elektrificatie in het verleden.

Net zoals je eender welk apparaat aan een ‘elektriciteitsuitgang’ (lees: stopcontact) kan hangen, betekent dataficatie dat je dan je applicatie op een 'data'-uitgang kunt aansluiten en intelligente toepassingen kunt gaan leveren in of aan de stad.

Net zoals bij stopcontacten zijn daarvoor standaarden nodig: afspraken over hoe deze data toegankelijk zijn en hoe ze eruitzien. Er gebeurt tegenwoordig veel in het normlandschap dat als basis kan dienen voor dataficatie (OneM2M, ETSI, TMFORUM...). Bovendien zijn er processen nodig (bv. DataOps) om de aanmaak en het gebruik van die data te regelen.

Zo wil je dat een reeks getallen die bijvoorbeeld voortkomt uit warmtemetingen universeel herkenbaar zijn als temperatuur, zonder dat het label voor verwarring kan zorgen in verschillende talen of culturen. Interoperabiliteit van dergelijke semantiek van de data is van cruciaal belang, maar ook van de mechanismen voor het vrijgeven ervan. Niet alleen binnen de stad, maar ook bij opschaling tussen steden of naar hele regio's.

Interoperabiliteit van dergelijke semantiek van de data is van cruciaal belang, maar ook van de mechanismen voor het vrijgeven ervan. Niet alleen binnen de stad, maar ook bij opschaling tussen steden of naar hele regio's.

En interoperabiliteit bij het benoemen en delen van de data is niet de enige uitdaging. Het Europees Interoperabiliteitskader (EIF) wijst er ook op dat organisatorische, technische en juridische uitdagingen even belangrijk zijn in slimme steden. En zelf willen we voor een open slimme stad nog een andere interoperabiliteitsuitdaging toevoegen: die met haar burgers. Een slimme stad die hier vanaf het begin rekening mee houdt, zal haar visie en ‘slimme’ acties kunnen verklaren aan haar stakeholders. Open data, transparantie van het beheer, proeftuinen, communicatieborden voor burgers op straat en online ... worden dan noodzakelijke instrumenten die bijdragen tot het succes van de stad.

Smart architecture in Vlaanderen levert bruikbare inzichten op

Om de EIF-aandachtspunten te verkennen, zijn we in de eerste twee jaar van City of Things verticale projecten gestart binnen domeinen die om aandacht schreeuwden: mobiliteit, milieu/leefomgeving en de betrokkenheid van de burger zelf. Dit gebeurde onder andere binnen een welomlijnde Antwerp Smart Zone. De lessen uit dergelijke relevante lokale onderzoeken versterken ook het regionale (Vlaamse) ecosysteem voor technologische, open en digitale, duurzame innovatie.

We geloven daarbij niet in een top-downbenadering die vanuit de mogelijkheden van de technologie vormgeeft aan een 'ideale stad'. In onze aanpak vetrekken we steeds van uit de behoeftes van burgers, bedrijven, overheid en onderzoekers (de quadruple helix). En betrekken we al deze stakeholders van bij het begin bij het ontwikkelen, testen en valideren van oplossingen die inspelen op deze behoeftes.

Nadat we in een eerste set projecten een aantal uitdagingen konden identificeren, focussen we inmiddels op het gestandaardiseerd ontsluiten van realtimedata van Internet-of-Things (IoT)-sensoren (restFul API's en semantiek) en op het implementeren van datagerelateerde processen (DataOps) die afgestemd zijn op de reële behoeftes. Uiteindelijk zal dit resulteren in een open-cityarchitectuur die als schaalbaar platform kan uitgerold worden over een volledig regionaal ecosysteem zoals Vlaanderen.

Nadat we in een eerste set projecten een aantal uitdagingen konden identificeren, focussen we inmiddels op het gestandaardiseerd ontsluiten van real-timedata van Internet-of-Things (IoT)-sensoren (restFul API's en semantiek) en op het implementeren van datagerelateerde processen (DataOps) die afgestemd zijn op de reële behoeftes.

Dankzij deze projecten in verschillende functionele domeinen (slimme verlichting, vlotter en veiliger verkeer, de snelweg van de toekomst, waterkwaliteit, luchtkwaliteit, mobiliteitsstromen in de stad) leerden we dat er een tool nodig is om de onderlinge impact tussen deze domeinen te kunnen meten. Dit vereist dat we historische, actuele en voorspellende data efficiënt moeten kunnen combineren. Om via die weg de mogelijkheden voor verbetering optimaal in kaart te brengen en te benutten.

Om deze reden ontwikkelden we een digital twin: een virtuele kopie van een stad (momenteel toegepast op Antwerpen). In zo'n digitale omgeving kan je datasets combineren die normaal gezien los van elkaar worden geanalyseerd. Op die manier kan je beleidsvorming via simulaties ondersteunen. Zo kunnen historische, actuele en voorspellende data over verkeersdichtheid als input dienen voor simulaties over luchtkwaliteit en op die manier voor relevante inzichten zorgen.

Het werken met simulaties houdt ook risico’s in. Bijvoorbeeld bij het combineren van simulaties en veelvuldig gebruikmaken van voorspellende data, kunnen kleine inschattingsfouten in de oorspronkelijke datasets uiteindelijk toch zorgen voor aanzienlijke afwijkingen in de eindberekeningen. Daarom dienen real-time gegevens van gekalibreerde sensoren in de stad als waardevolle aanvulling om tot een betrouwbaar instrument te komen voor stadsplanning en -beheer.

Kortom, een open smart architecture moet het leerproces van een stad stimuleren om haar de middelen te geven om slimmer te worden. Een visie die datagebaseerde methodes vooropstelt, is daarbij de sleutel om het volle potentieel te bereiken van toepassingen over verschillende domeinen heen. De vooruitgang in andere sectoren zoals bijvoorbeeld kunstmatige intelligentie kan tevens extra impulsen geven aan het leerproces en slimheid van de stad.

Whitepaper City of Things

Download de volledige City of Things whitepaper (PDF - Engels)

Neem contact op

Imec Vlaanderen nodigt alle geïnteresseerde initiatieven, overheden en organisaties uit binnen- en buitenland uit om samen te werken aan de open slimme stad van morgen. Aarzel niet om ons te contacteren.

Neem contact op

Meer weten?

Ontdek hier onze andere projecten.