Практическая реализация концепции Smart City в Российской Федерации: анализ современного состояния и перспектив

Введение

Актуальность темы исследования. Человечество всегда стремилось к упрощению жизненных процессов и определенных действий на фоне кардинального повышения качества жизни. В этой связи одним из ожидаемых и повсеместно реализуемых проектов является реализация концепции Smart City («Умный город»). Данная концепция, по мнению экспертного сообщества, должна стать вершиной эволюции городской инфраструктуры и социума в целом [23] (Uhodnikova, 2017).

Актуальность развития и дальнейшей реализации данной концепции обусловлена востребованностью перестройки жизненного уклада и экономической инфраструктуры общества. Необходимость изменений в рамках городской инфраструктуры подкрепляется фактом значимости городского пространства, которое является точкой развития экономического пространства не только в рамках субъектов РФ, но и в масштабе всей страны. Также немаловажным фактом является переселение большего количества граждан из сельской местности в городскую. По расчетам специалистов, к середине XXI века больше половины населения будет проживать в мегаполисах [22] (Shneps-Shneppe, 2016). Это обусловлено активным процессом урбанизации, а также изменением современного жизненного уклада человека. Большой приток граждан в городскую среду несет за собой соответствующие проблемы и риски [1] (Stefanova, Khisravova, 2018), которые требуют качественного, технологического, долговременного решения. Концепция Smart City благодаря развитию единой системы технологических умных городов позволит решить данные проблемы в рамках взаимодействия и обмена опытом среди различных стран.

Современный крупный город – мегаполис – является сложным механизмом, который имеет высокую степень неопределенности и изменчивости, совокупность данных фактов открывает большое поле для научной дискуссии на тему развития умного города. Несмотря на полученные практические результаты, внедрение концепции Smart City находится на начальной стадии. В перспективе следует ожидать, что прогресс развития и имеющийся потенциал системы смогут в полной мере раскрыться в обозримом будущем. На основании вышеизложенного тема исследования является актуальной и интересной в рамках прогнозирования будущего процесса и подведения итогов нынешнего технологического потенциала нашей страны.

Объектом исследования является концепция Smart City.

Предмет исследования заключается в анализе последствий практической реализации концепции «Умный город» в Российской Федерации.

Целью работы является исследование современного состояния процесса реализации концепции Smart City в рамках российских городов.

Научная новизна данной работы состоит в развитии теории и понятийно-категориального аппарата, связанного с системой Smart City, а также в обобщении и систематизации методов и критериев оценки качества жизни в мегаполисе. Кроме того, авторами выявлены позитивные и негативные черты и характеристики практической реализации системы Smart City в России.

Основная гипотеза научного исследования заключается в том, что наряду с явными положительными последствиями внедрения smart-среды возникает множество рисков и возможных негативных воздействий на эволюцию социума. Решение и предотвращение данных рисков должно лечь в основу создания и развития сегодняшних, пока что не до конца развитых умных городов. Современные российские города не готовы к масштабной реализации концепции Smart City в силу отсутствия необходимого объема капитальных ресурсов, а также финансовой и психологической неготовности отдельных групп граждан.

Теоретическая составляющая концепции «Умный город»

Дефиниция Smart City (умный город) означает единую систему высокотехнологических сервисов с применением новейших кибернетических методов совершенствования инфраструктуры и экономики городского пространства. В данной работе под Smart City следует понимать градостроительную концепцию, целью которой является интеграция новейших технологий в жизнь человека и общества, а также внедрение новых цифровых решений и возможностей искусственного интеллекта в целях автоматизации процессов и повышения эффективности управления городской инфраструктурой [2] (Gorodnova, Krupkin, Rozhentsov, 2019).

Впервые термин Smart City появился в конце 90-х гг. XX в. с связи активным и масштабным использованием IT-технологии [3] (Krupkin, 2018). Изначально проект умного города задумывался как концепт решения актуальных на тот период времени экологических проблем. Развивающийся в 2008–2009 гг. планетарный финансово-экономический кризис стал одним из факторов для переосмысления задач Smart City. Вторым существенным событием, повлекшим изменение курса развития концепции, стало появление новых информационных технологий и BIG DATA, которые позволяют обрабатывать огромный массив данных из разных точек за минимальный промежуток времени, а также появления «Интернета вещей» (Internet of things – IoT), который открыл возможность синхронизации большого массива датчиков и умных систем, что облегчило оптимизацию функционирования умных технологий [4] (Kraskovskiy, 2017). Новые методы компьютерной обработки данных открыли путь к переосмыслению концепции в более масштабном объеме и формированию следующих основных принципов:

– комфортность и безопасность городской среды;

– технологическая развитость инфраструктуры мегаполиса;

– ориентация на человека и гражданина, а также социум в целом;

– повышение качества взаимодействия и эффективности экономической составляющей городской среды;

– повышение качества распределения и управления городскими ресурсами.

Развитие безопасности и улучшения качества жизни – довольно широкое понятие [5] (Grebenshchikova, 2017). В каждом городе данное понятие трактуется в соответствии с определенными признаками и требованиями. Так, на данный момент существует ряд различных индексов оценки качества жизни социума, что позволяет утверждать, что каждый отдельно взятый город имеет некую вариативность в развитии концепции Smart City на территории конкретного города.

Основные системы индексов оценки качества жизни горожан, а также элементы, присущие данному определению, в зависимости от индекса представлены в таблице 1.

Таблица 1

Индексы оценки качества жизни в мегаполисе и основные характеристики

Основным вспомогательным инструментом, благодаря которому развивается данная концепция, является тесное взаимодействие цифровой и инновационно-технологической сферы в процессе регулирования городской и муниципальной инфраструктурами [7, 12] (Goryacheva, Trubina, 2018; Lavrova, 2017).

Принципы традиционного развития мегаполисов сегодня явно устарели, человечеству требуется городская среда, которая будет мгновенно и адекватно реагировать на возрастающие запросы и способствовать удовлетворению потребностей горожан. Однако обновление городов и превращение их в умную экономическую и муниципальную инфраструктуру требует больших финансовых вложений и научного развития. Smart City требует разработки, закупки и установки дорогостоящего оборудования, его своевременное обновление на более эффективные образцы, в том числе своевременное техническое обслуживание. Данный факт является одной из причин торможения эволюции традиционных городов в умную «экосистему». Также необходимо отметить слабую взаимосвязь систем умных городов по всему миру. Это связано, прежде всего, с применением различных систем и технологий, что усложняет взаимодействие данной системы и тормозит глобализацию концепции Smart City.

Согласно исследованию, проведенному PwC в 2020 г. в рамках оценки готовности крупнейших современных городов мира к внедрению концепции Smart City, были получены результаты, отраженные на представленном ниже рисунке.

Рисунок. Уровень готовности городов к реализации концепции

Smart City, в %

Источник: составлено авторами по: Smart City: PwC. [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://www.pwc.com/gx/en/industries/government-public-services/smart-cities.html (дата обращения: 16.05.2021 г.).

Исходя из данных, представленных на рисунке, можно сделать вывод, что крупнейшие мегаполисы мира не обладает 100%-ной готовностью полномасштабного перехода к концепции умного города в связи с перспективой реализации гигантских объемов работы, технических исследований и технологических испытаний, а также с необходимостью огромных капитальных вложений.

Следует отметить, что концепция Smart City подразумевает под собой целесообразное и наиболее эффективное использование природных и человеческих ресурсов. Указанная цель может быть достигнута на основе внедрения алгоритмов искусственного интеллекта, решающих следующие основные задачи [5] (Grebenshchikova, 2017):

– распределение энергетической и электрической нагрузки на инфраструктурные сети во времени [8] (Ivanova, Karagunyan, 2021);

– оптимизация умных систем, обеспечивающих снижение энергопотребления города [9] (Mukhametov, 2021);

– разработка и производство мобильных, управляемых источников энергомощности [10] (Semyachkov, 2020).

Таким образом, Smart City – это сложная система, которая включает в себя множество элементов, отвечающих за реализацию наиболее значимых задач данной концепции. На основе взаимодействия компонентов системы происходит модификация традиционного города в «умный», соответствующий современным стандартам [3] (Krupkin, 2018). К основным компонентам концепции умного города можно отнести следующие [11, 13] (Mukhametov, 2020; Krupkin, Gorodnova, 2018):

– умная экономика – это развитая система онлайн-взаимодействия, способствующая развитию технологической среды, устройству благоприятной среды для инновационной деятельности;

– умное управление – это развитая структура коммуникации горожан, повышающая доступность взаимодействия с муниципальным органом управления и муниципальных услуг;

– умные финансы – это система, обеспечивающая доступность для горожан бесконтактных способов оплаты, сети банкоматов, способствующая развитию и более широкому использованию цифровой валюты;

– умная инфраструктура – это развитая сеть мониторинга транспортных коммуникаций и логистики, развивающая систему сервисов аренды транспорта, наличия заправок для экологических видов транспорта, повышающая доступность вызова и оплаты транспортных услуг;

– умные жители – это система доступных социальных сервисов для подавляющего количества пользователей сети Интернет, обеспечивающая доступ жителей к использованию бесконтактных карт, проездных и прочих сервисов и систем;

– умная окружающая среда – это развитая система переработки и утилизации твердых бытовых отходов, применяющая возможности искусственного интеллекта в мониторинге состояния окружающей среды;

– умные технологии – это наличие доступного, скоростного интернета в различных районах города, обеспечивающее доступность широкого применения новых информационных технологий и искусственного интеллекта.

Вышеизложенное позволяет сформулировать перечень несомненных положительных последствий практического внедрения системы «Умный город». В частности, благодаря развитию технологической городской среды горожанам гарантируются повышение доступности и качества работы городских служб, безопасность, улучшение коммуникации между жителями города и муниципалитетом, высокая скорость реагирования при решении возникающих проблем городской среды, снижение издержек производственных процессов и пр. [12] (Lavrova, 2017).

Однако в ходе проведенного исследования авторы приходят к выводу, что повсеместное внедрение сервисов и алгоритмов умного города может являться источником различного рода рисков и негативных событий [1] (Stefanova, Khisravova, 2018), в частности:

– возможность осуществления хакерских атак – это один из наиболее популярных способов манипуляций электронными данными в цифровой среде, таких как похищение денежных средств, незаконное прослушивание граждан, хищение электроэнергии и прочие виды киберпреступлений;

– возможность появления различных технических сбоев и «лагов» в связи с повышением риска отказа в работе сложной техники и электроники, что может привести к серьезным нарушениям функционирования целого города, состоящего из большего количества взаимосвязанных смарт-систем, и как следствие, являться источником повышенной опасности для человека и его здоровья [3] (Krupkin, 2018);

– повышение уровня психологического давления на определенные группы людей, которые по различным, в том числе и финансовым, причинам не имеют возможности встраивания в развитую систему Smart City. Формирование нового цифрового мира, постоянный повсеместный мониторинг за жизнью человека со стороны системы могут негативно повлиять на общее психологическое здоровье людей, вызывая тем самым множественные депрессии и психологические расстройства и, как следствие, возможное повышение уровня преступности [4] (Kraskovskiy, 2017);

– исчезновение множества профессий, характерных для традиционного города, в связи с внедрением новейших технологических средств, роботов и искусственного интеллекта, высвобождение большого количества населения города с рынка труда, рост безработицы, потеря источников средств к существованию, рост недовольства и, как следствие, рост нелегальной и преступной деятельности [4] (Kraskovskiy, 2017);

– процесс явного социального расслоения общества в силу недостаточной финансовой обеспеченности отдельных групп народонаселения и роста уровня бедности в связи с развернувшимся глобальным экономическим кризисом, что повышает долю жителей, не имеющих возможность приобретения умного оборудования и его своевременного обновления;

– повышение риска полной зависимости от умных устройств и невозможности выживания человека за пределами умного мира, что, несомненно, приведет к стагнации развития или деградации человечества в определенных сферах жизни.

На основании вышеперечисленного становится понятно, что наряду с реализацией концепции Smart City, а также с явно положительными последствиями формирования более совершенного технологически и безопасного будущего человечества появляются новые риски и источники негативного влияния на эволюцию как социума в целом, так и отдельного жителя города в частности. Решение и предотвращение возникновения данных рисков должны стать основой создания и развития разрабатываемых и внедряемых принципов работы системы умных городов [10, 11] (Semyachkov, 2020; Mukhametov, 2020).

Практическая реализация концепции Smart City в Российской Федерации

На сегодняшний день реализация концепции умного города набирает обороты, наблюдается стремительный процесс разработки и внедрения высоких технологий в повседневную жизнедеятельность жителей, человечество стоит на пороге новой промышленной революции и перехода к новому технологическому укладу. Можно сказать, что данная революция по своим масштабам и потенциалу технологических возможностей существенно превосходит предыдущие события. Во всем мире наблюдается бурное внедрение новейших информационных, био- и нанотехнологий, однако отмечается неравномерность данного процесса.

В настоящее время множество стран реализуют концепцию умного города на государственном уровне. Это подразумевает под собой строго скоординированные действия и стратегический план развития на многие годы вперед. В будущем концепция Smart City должна затронуть каждый город планеты, однако практика показывает, на данный момент программа цифровизации городской среды реализуется в крупных и перспективных мегаполисах. Данный факт объясняется наличием развитой инфраструктуры, простотой внедрения технологических средств, а также обширностью и потенциалом площадки для тестирования smart-систем [8, 9] (Ivanova, Karagunyan, 2021).

Следует признать, что развитие концепции Smart City в Российской Федерации несколько отстает от результатов внедрения smart-технологий в зарубежных городах [13] (Krupkin, Gorodnova, 2018). Однако необходимое развитие цифровой среды крупных российских городов обусловлено потребностью оптимизации потребительских расходов, затрат энергии городского пространства, а также улучшения качества жизни горожан.

Развитие концепции умного города в России закреплено на законодательном уровне. К примеру, Правительством РФ утвержден План развития технологической реализации и внедрения системы в города РФ. Список городов, которые присоединяются к реализации данной концепции, постоянно расширяется. Так, в апреле 2020 г. по инициативе госкорпорации «Росатом» было принято решение о расширении списка городов, включенных в реализацию программ Smart City. Цифровая платформа была введена в промышленную эксплуатацию в Зеленогорске, Железногорске, Новоуральске, Лесном, Снежинске, Полярных Зорях и еще в ряде городов, связанных с атомной энергетикой. Динамичное изменение городов-участников в рамках данной концепции в период 2020–2021 гг. вызвано и ситуацией, вызванной применяемыми мерами борьбы с новой коронавирусной инфекцией и распространением практики перевода жителей городов на удаленный режим работы и учебы.

В 2020 г. Минстрой впервые провел и опубликовал оценку индекса IQ городов, который отражает развитие цифровизации города. Цель разработки и внедрения указанного индекса заключается в оценке и постоянном мониторинге эффективности цифровой трансформации городского хозяйства в рамках реализации проекта «Умный город». Результаты оценки данного индекса среди городов с населением свыше 1 млн человек по итогам 2019 г. представлены в таблице 2.

Таблица 2

Оценка индекса IQ уровня цифровизации российских городов на 2020 год

Оценка осуществлялась по 10 основным направлениям (умное управление, умное ЖКХ, инновации для городской среды, умный городской транспорт, внедрение различных интеллектуальных систем, решающих социальные проблемы, и пр.) по системе из 41 показателя. В дальнейшем планируется осуществить синхронизацию IQ-индекса и индекса качества городской среды.

Приведем примеры ряда российских городов, реализующих концепцию Smart City, проанализируем текущую ситуацию принятых и прогнозируемых цифровых нововведений.

В Москве (см. табл. 2) реализация программ Smart City наиболее перспективна и востребована. Это один из первых российских городов, в котором был утвержден План реализации smart-концепции. Постановление Правительства Москвы от 9 августа 2011 г. № 349-ПП «Об утверждении Государственной программы города Москвы “Умный город”» окончательно утвердило план реализации проектов Smart City в целях обеспечения развития информационных технологий, связи и телекоммуникаций, высокого уровня жизни москвичей, повышения качества оказания персонифицированных государственных услуг в электронной форме, повышения эффективности государственных расходов, обеспечения равноправного доступа юридических и физических лиц к цифровой инфраструктуре. Данное постановление устанавливает, что реализация программы происходит в несколько этапов. Сроки внедрения 1-го этапа – с 01.01.2019 г. по 31.12.2021 г., где подразумевается реализация цифровой концепции в рамках государственных подпрограмм внедрения цифровых технологий, к которым относят:

– обеспечение предоставления государственных услуг в электронной форме гражданам и юридическим лицам, а также развитие открытой городской среды;

– повышение эффективности реализации функций органами исполнительной власти г. Москвы;

– развитие и поддержка инфраструктуры информационных технологий и связи для формирования экосистемы цифровой экономики г. Москвы;

– развитие цифровых СМИ и рекламы;

– обеспечение разработки, внедрения и использования общегородских платформ данных г. Москвы.

Современная Москва на данный момент по сравнению с другими городами рейтинга (табл. 2) имеет наибольший успех в развитии цифровых технологий и улучшения жизни населения. К примеру, компания PricewaterhouseCoopers включила Москву в топ-5 мегаполисов, наиболее подготовленных к инновациям [13] (Krupkin, Gorodnova, 2018), а Intelligent Community Forum внесла Москву в семерку финалистов конкурса среди умнейших городов планеты [14] (Anthopoulos, Janssen, Weerakkody, 2016). В Москве распространен легкодоступный, высокоскоростной, с бесшовной зоной покрытия, бесплатный Wi-Fi, а также дешевый мобильный Интернет, который обходится москвичам в 8 раз дешевле, чем жителям Нью-Йорка [15] (Borodinecs, Korjakins, Zajacs, Iufereva, 2018). При этом качество российского интернета остается на высочайшем уровне среди всех стран. Интернет находится практически в любой точке города: на улице, в парках, в любом виде общественного транспорта. Наличие столь развитой сети Интернет предоставляет собой большой потенциал для реализации smart-систем и их взаимосвязи в рамках умного города.

Стоит отметить, что электронные услуги в Москве развиты на высочайшем уровне. В городе существует свой собственный интернет-портал, который совмещает в себе около 380 муниципальных услуг. Данные сервисы позволяют решать большее количество проблем и заявок от населения в более сжатые сроки, так, согласно статистическим данным, в 2018 г. портал принял и обработал свыше 406 миллионов заявок и обращений. Электронные сервисы позволяют оплачивать государственные пошлины, штрафы, коммунальные услуги, осуществлять запись на прием к врачу, обрабатывать медицинские данные, осуществлять взаимодействие врачей и пациентов. К прорывным цифровым технологиям в сфере медицины Москвы можно отнести систему электронных медицинских полюсов, которые позволяют хранить и обрабатывать гигантский массив данных о пациентах. С 2020 г. стала применяться уникальная медицинская методика компьютерного зрения в целях диагностики серьезных болезней, в том числе в обнаружении COVID-19.

Кроме того, в Москве с помощью цифровизации среды и внедрения высокоинтеллектуальной транспортной системы осуществляется эффективное решение проблемы с транспортным трафиком, дорожными происшествиями, а также иными факторами дорожной инфраструктуры. В городе находится свыше 40 тысяч светофоров, около 3,5 тыс. различных детекторов мониторинга дорожной ситуации, 2,5 тыс. камер телеобзора, а также свыше 160 тыс. камер видеонаблюдения. Вся информация анализируется и систематизируется в едином центре ЦОДД, что в реальном режиме времени позволяет предотвратить дорожные происшествия, разгрузить и ускорить транспортный поток, существенно повысить уровень безопасности жизни горожан, оптимизировать взаимодействие горожан и московского правительства, повысить эффективность работы сфер благоустройства города, а также качество электронных образовательных услуг.

Третьим городом по уровню индекса развитости смарт-систем (см. табл. 2) является город-спутник Казани – Иннополис, который находится в 42 км и развивается с момента основания в рамках концепции «Умный город». На сегодняшний день развитие и совершенствование искусственного интеллекта является одной из перспективных сфер в рамках развития технологий будущего, в том числе концепции Smart City. В этой связи в Иннополисе открылся первый в РФ институт искусственного интеллекта. Планируется, что в рамках работы данного вуза будут разрабатываться машинные алгоритмы и развиваться искусственный интеллект в сфере медицины, нефтегазовой отрасли, промышленности.

На текущий момент население Иннополиса составляет 866 человек. В городе активно и успешно применяется искусственный интеллект, в частности Яндекс.Роверы. Яндекс.Ровер – это беспилотный робот-курьер, который способен в короткие сроки доставлять различные продукты питания и иные предметы. Доставка реализуется на безвозмездной основе через telegram-бот или в специальном приложении. Открытие контейнера и доступ к заказу осуществляется с помощью смартфона заказчика. Планируется, что данный робот сможет выполнять иные виды работ.

Иннополис является первым европейским городом, который начал массово применять услуги беспилотного такси. С августа 2018 г. горожане получили бесплатный доступ к данной услуге через регистрацию в специализированном приложении. Кроме того, в Иннополисе впервые в России установлена и протестирована мачта 5G-технологией Smart City pole, имеющая уникальные возможности передачи гигантских объемов информации с высокой точностью, а также станцию подзарядок для технологических средств передвижения и электромобилей. Установка данной технологии позволяет развернуть передовые решения интернета, сервисы экологического мониторинга и умной парковки.

По нашему мнению, немаловажный вклад в развитие городской инфраструктуры, а также в развитие системы Smart City по всей России оказывает высокотехнологичный университет Иннополис, который является ядром города. Университет Иннополис является частным вузом, специализирующимся на разработке информационных технологий, антропоморфной и промышленной робототехники, различного беспилотного транспорта и иных инновационных технологий.

Заключение

Подводя итог выполненной работы, можно сделать вывод, что система Smart City – это концепция объединения цифровых инновационных технологий, которые взаимодействуют в целях достижения высокого уровня и качества жизни городского населения, обеспечения безопасности проживания социума, сохранения природного достояния и решения экологических проблем [16, 17] (Cerruela García, Luque Ruiz, Gómez-Nieto, 2016; Globa, Mutovin, Berezovaja, Butakova, 2017).

Мировой опыт свидетельствует, что реализация принципов Smart City осуществляется путем использования аналогичных технологических и технических средств, что объясняется примерно одинаковой развитостью мировых информационных технологий. Однако пути внедрения данных технологий для достижения общей цели могут существенно различаться. Так, некоторые города ставят в больший приоритет гармоничное сосуществование с природой, другие города ставят в приоритет достаток и качество жизни горожан. Данное явление носит характер разветвленности в достижении общей цели [17, 21] (Globa, Mutovin, Berezovaja, Butakova, 2017; Schirrer, 2018).

Стоит отметить, что внедрение концепции Smart City достаточно трудоемкий и сложный процесс, который происходит в определенное количество этапов, поэтапная реализация проекта позволяет провести тесты, проверить нововведение на коммуникацию с уже имеющимися технологиями, снизить издержки и возможные проблемы, которые могут возникнуть впоследствии после внедрения новинки [18, 19] (Komamizu, Amagasa, Shaikh, Shiokawa, Kitagawa, 2016).

Российские города активно реализуют свой потенциал в рамках концепции Smart City, развивают городскую инфраструктуру и экономику мегаполиса [22] (Shneps-Shneppe, 2016). Практика показывает, что на реализацию цифровизации российских городов потребуется большой промежуток времени и существенные капитальные затраты, поскольку большинство систем в больших объемах являются труднодоступными. Следует отметить, что прогнозирование дальнейшей эволюции Smart City несет в основном положительный характер [20, 23] (Pratama, 2018; Uhodnikova, 2017). В ходе проведенного исследования нашла свое подтверждение выдвинутая авторами гипотеза о возможности возникновения и негативных последствий внедрения принципов цифровизации среды умных городов.