Problems of predicting the development of smart cities

Введение

Современные города сталкиваются с серьезными вызовами и проблемами, такими как загрязнение окружающей среды, чрезмерные нагрузки на социальную и инженерную инфраструктуру, сказывающиеся на качестве жизни местного населения. В этой связи актуализируются направления исследований, связанных с поиском новых подходов к развитию урбанизированных территорий [1]. Стоит отметить, что процессы урбанизации происходят с разной скоростью, имеют различные особенности зависимости от условий, которые сформировались на той или иной территории, что затрудняет прогнозирование этих процессов, а значит, создает проблемы для управления этими территориями в будущем. Например, как показывает практика, процессы урбанизации в развивающихся странах идут значительно быстрее, нежели в развитых, что создает дополнительные трудности для населения городов в этих странах [2].

Проблемы исследования городских территорий привлекают внимание исследователей из многих областей знаний. Это обусловлено и тем, что города являются центрами развития современного общества, точками притяжения людей, инноваций, ресурсов, и тем, что города являются сложными системами, которые постоянно эволюционируют, в которых необходимо сочетание множества направлений исследований для преодоления возникающих проблем. Чтобы сделать города и сообщества более инклюзивными, безопасными и устойчивыми, крайне важно понимать ключевые тенденции в процессах урбанизации, иметь возможности оценивать и прогнозировать перспективы, происходящие в рамках функционирования городских систем. Одним из возможных подходов к процессам управления урбанизированными территориями является подход, основанный на внедрении цифровых инновационных решений в городскую среду, в процессы управления, создание интеллектуальных решений в инфраструктуре города [3]. В рамках развития территорий все чаще используются идеи создания так называемых умных городов, которые используют решения в сфере цифровых технологий для повышения качества жизни местного населения. Концепция умных городов призвана решить проблемы урбанизированных территорий путем определения новых и разумных способов управления сложностью городской жизни и реализации решений междисциплинарных проблем, например, энергопотребления, управления ресурсами, защиты окружающей среды, безопасности, качества жизни, эффективности городского управления и доступности муниципальных услуг для местного населения [4]. В настоящее время исследователи сходятся в том, что можно выделить некоторые общие принципы функционирования умных городов, среди которых гибкость, синергизм, эффективность, комфортность, высокотехнологичность, интегрированность, стратегическое видение развития, сотрудничество заинтересованных сторон, использование беспроводных технологических платформ, информатизация [5]. Среди основных критериев развития умных городов выделяют скорость принятия управленческих решений, вовлеченность граждан в процессы публичного управления городской средой, удовлетворенность качеством жизни местного населения, технологичность городской среды [6].

Несмотря на проявление значительного внимания среди властных структур, бизнеса, научного сообщества к проблематике умных городов, остается большое число нерешенных вопросов, связанных с теоретическими аспектами и практическими решениями, связанными с реализацией идей умного города. К примеру, несмотря на растущее количество публикаций по тематике умных городов, понятие умного города в настоящее время не имеет четкого и устоявшегося определения. Другой проблемой, существенно осложняющей исследование процессов развития умных городов в динамике, является отсутствие понимания тех проблем, которые препятствуют процессам прогнозирования развития умных городов. Исходя из этого, целью исследования является систематизация проблем, препятствующих прогнозированию процессов развития умного города, а также поиск возможных решений в вопросах прогнозирования цифровой трансформации урбанизированных территорий.

Теоретические аспекты прогнозирования развития умных городов

Вопросы прогнозирования развития социально-экономических систем разного уровня имеют достаточно широкое обсуждение в научной литературе, являются темами научных дискуссий. В целом можно сказать, что прогнозирование тех или иных явлений является важнейшей научной задачей. Если говорить о городах, то вопросам прогнозирования их развития также уделяется серьезное внимание. В этом направлении идут обсуждения особенностей нормотворчества в вопросах прогнозирования развития городских территорий, обсуждаются стратегии развития городских территорий на определенный срок [7]. Для прогнозирования развития территориальных систем используются статистические методы, социологические опросы, swot-анализ [8]. Активное обсуждение в научном сообществе получают вопросы, связанные с проблемами прогнозирования социально-экономических показателей муниципальных образований [9, 10]. При этом стоит отметить, что развитие цифровых технологий, формирование цифрового общества создает новые проблемы прогнозирования развития городов. Процессы цифровизации оказывают существенное влияние на развитие муниципальных образований, формируя новые подходы к развитию городской среды на основе проектов по цифровизации системы управления, инфраструктуры, социальной сферы, транспорта и других направлений. Цифровые решения, по сути, становятся нормой для современных городов. При этом возникают вопросы, связанные с исследованием тех проблем, которые возникают при прогнозировании развития территорий в новых условиях, выявлении и систематизации проблем, связанных с прогнозированием развития умных городов. Каковы же цели и задачи прогнозирования развития умных городов?

Основными целями прогнозирования развития умных городов является количественный и качественный анализ тенденций в области цифровизации городской среды, вероятностное предвидение развития направлений в области реализации проектов умных городов, оценка возможностей и последствий активного воздействия на процессы цифровизации городской среды. Среди задач прогнозирования развития умных городов можно отметить следующие. Во-первых, выбор метода прогнозирования, а также временных рамок составления прогноза. Во-вторых, выявление экономических, социальных, научно-технических тенденций, влияющих на развитие умных городов. В-третьих, выбор и прогнозирование показателей развития умного города. В-четвертых, обоснование социально-экономической целесообразности разработки проектов умного города.

Важным условием успешной реализации идей развития умного города, т.е. создание инновационной среды на основе цифровых решений, является увязка целей развития городской территории в целом с конкретными задачами умного развития, а технологии следует рассматривать как средство достижения результатов идей умного города в рамках той или иной территории в соответствии с потребностями местного населения [11]. В этой связи актуальной задачей становится формирование нового образа сбалансированно развивающегося города с инновационными преобразованиями в городской среде, основанными на интеллектуальных решениях, цифровых технологиях, проектах умного города. Развитие умного города влечет за собой и структурную трансформацию городской экономики, делая ее более инновационной и высокотехнологичной [12].

В настоящее время популярность идей развития умных городов значительно увеличилась, все большее число урбанизированных территорий по всему миру выбирают идеи умного города в качестве основы для собственного развития. В экспертном сообществе прогнозируется, что расширение масштабов умных городов повысит использование цифровых технологий, обеспечит интеграцию различных подсистем городов в единую экосистему, расширит использование инструментов совместной работы и автоматизированных платформ управления услугами, повысит безопасность граждан, сделав города более привлекательными для жизни [13, 14].

Наличие эффективного инструментария прогнозирования развития умного города имеет решающее значение при планировании дальнейшего развития и модернизации городской среды. Оценка сильных и слабых сторон, сравнение с другими кейсами реализации идей умного города в рамках конкретной территории, информирование различных заинтересованных сторон о статусе реализации идей умного города также невозможно без использования инструментов оценки развития умных городов. В настоящее время существует дефицит исследований в этих направлениях, связанный со сложностью изучаемых объектов, ограниченностью данных, новизной тематики умных городов. Таким образом, инструментарий оценки развития умных городов может быть использован для улучшения позиций того или иного города в конкуренции с другими городами, при прогнозировании процессов цифровой трансформации урбанизированных территорий. Каковы же основные подходы к оценке и прогнозированию развития умных городов? С нашей точки зрения можно выделить два подхода к оценке и прогнозированию развития умных городов. Во-первых, это инструментарий оценки и прогнозирования на основе систем рейтингов умных городов. Во-вторых, это оценка и прогнозирование реализации концепции умного города на основе изучения конкретных проектов и инициатив умных городов.

Измерение эффективности функционирования умных городов исследователи рассматривали обычно в плоскости конкретных сфер деятельности, например, в сфере транспорта, энергосбережения, менеджмента водных ресурсов. Тем не менее, в академической литературе не было обнаружено попыток выработать всеобъемлющий подход к методологии оценки результатов умных городов [15].

В настоящее время разработаны некоторые подходы к оценке, среди которых можно отметить разработки таких компаний, как Cisco, Bosch, Nokia, Huawei, Juniper research, PwC, Forbs, IESE и др. Кроме того, существуют международные стандарты, где также излагаются подходы к оценке развития умных городов, такие как ISO 37120:2014 и 37151:2015. В отечественной практике оценка развития умных городов реализуется в рамках ведомственного проекта Минстроя РФ «Умный город».

Рассмотрим некоторые подходы к системе оценки умных городов, основанные на составлении рейтинга (таблица 1).

Таблица 1. Инструментарий оценки и прогнозирования развития умных городов

Отметим, что в таблице 1 представлен лишь неполный перечень применяемых методик и подходов к оценке развития умных городов, но и он дает представление о широте спектра таких оценок. Научная новизна полученного результата заключается в выделении двух направлений для оценки и прогнозирования развития умных городов: во-первых, это оценка и прогнозирование на основе системы показателей (рейтинга), во-вторых, на основе оценки конкретного проекта умного города, что позволяет совершенствовать существующие подходы к оценке и прогнозированию процессов цифровизации городских поселений.

Среди основных преимуществ использования систем рейтингов для оценки и прогнозирования развития умных городов можно отметить следующие. Во-первых, рейтинги городов привлекают внимание общественности к основным проблемам, влияющим на качество жизни местного населения, способствуют развитию здоровой конкуренции по поводу дальнейших планов развития территорий. Во-вторых, рейтинги городов стимулируют широкую дискуссию о стратегиях местного развития. В-третьих, системы рейтингов побуждают делать систему публичного управления территорией более понятной и прозрачной. Помимо этого, исследование динамики оценок территориального развития позволяет формировать прогноз изменений, в том числе в рамках реализации идей умного города. При этом стоит отметить, что системы оценки, основанные на наборе показателей и рейтинге, имеют определенные недостатки, среди которых можно отметить следующие. Во-первых, в большинстве случаев наблюдается отсутствие сбалансированного распределения показателей. Во-вторых, подавляющее большинство рейтингов умных городов представляют собой статические оценки, которые сложно использовать для исследования динамики процессов развития умных городов. В-третьих, существуют ограничения при сравнении городов разного масштаба. В-четвертых, они не измеряют и не оценивают влияние реализации проектов умного города на конкретные местные потребности или цели, а также не учитывается участие заинтересованных сторон в процессах разработки и внедрения умного города не оценивается. В-пятых, не оценивается целесообразность реализации того или иного проекта. Недостатки использования рейтингового подхода к оценке развития умных городов, по-видимому, можно нивелировать, используя подход, оценивающий конкретные проекты умного города. В этой связи можно отметить внимание научного сообщества к проблематике оценки конкретных инициатив умных городов [19]. Среди показателей, которые оцениваются в рамках реализации проекта, можно отметить такие показатели как количество участников проекта, число конечных пользователей, объем финансирования, длительность реализации проекта. В исследованиях выделяются такие факторы успешности реализации проектов по созданию умных городов как высокий уровень обязательств со стороны высшего руководства, достаточное финансирование проекта, наличие проработанного технического задания, наличие максимально полного плана реализации проекта, оценка рисков проекта и формирование предварительного плана по снижению их последствий; следование мероприятиям дорожной карты [20]. Эти факторы также должны оцениваться и прогнозироваться в рамках реализации идей умных городов.

Исследование конкретных проектов в динамике позволяет оценивать и прогнозировать развитие инициатив умного города в рамках конкретной территории. При этом в рамках известных исследований существует как минимум два основных подхода к изучению инструментов оценки и прогнозирования процессов развития умных городов: один ориентирован на предоставление обзора инструментов, а другой предполагает более детальный анализ инструментов, чтобы лучше понять их тематическую направленность и возможности их применения [21].

Современные исследования в области оценки умных городов показывают отсутствие баланса между различными индикаторами, используемыми в рамках оценки и прогнозирования развития умных городов [22]. Значительная часть систем оценки направлена на изучение технических инноваций, внедряемых в различных сферах городского хозяйства. При этом возникает закономерный вопрос, свидетельствует ли простое наличие той или иной инновации в городской среде о том, что город становится более умным, а качество жизни местного населения повышается? По-видимому, нет, поскольку важны и другие показатели, например, число пользователей той или иной инновацией, готовностью местного населения использовать такое инновационное решение в будущем и так далее. Исходя из этого, показатели оценки развития умных городов необходимо выбирать исходя из множества особенностей внедряемых технологий, городской среды, местного населения. С другой стороны, усложнение используемого инструментария оценки влечет за собой проблемы в его практическом применении. При разработке инструментов оценки и прогнозирования развития умных городов должны учитываться аспекты, связанные с простотой использования и практической применимостью данного инструментария. Разработка систем показателей должна быть включена в анализ потребностей городов. Это важное замечание, поскольку иногда показатели, используемые при оценке городов, не соответствуют целям развития города. Это может, например, способствовать неточной оценке будущего развития города, которое оценивается по показателям, не соотносящимися с реальными целями развития территории [23].

В современных исследованиях, касающихся оценок и прогнозов развития умных городов, особое внимание уделяется вопросам влияния инициатив умного города на устойчивость развития территорий. В этой связи важным становится то, что при оценке и прогнозировании процессов трансформации городской среды, необходимо использовать не только показатели, характеризующие эффективности внедрения умных решений, но также и индикаторы воздействия, которые измеряют вклад в достижение конечных целей, таких как экологическая, экономическая или социальная устойчивость [24].

В целом, анализируя существующие подходы к прогнозированию развития умных городов, можно выделить их общие недостатки. Во-первых, при разработке большинства инструментов не приняты меры по вовлечению заинтересованных сторон в процессы их разработки и внедрения. Во-вторых, большинство инструментов не учитывают местные условия. Во многих случаях инструменты оценки и прогнозирования слишком сложны для практического применения (отсутствуют необходимые данные, большие издержки на применение). Кроме того, лишь некоторые из известных инструментов содержат рекомендации по увязыванию результатов с планами действий по развитию умного города [25].

В настоящее время предпринимаются активные попытки по созданию адекватных инструментов оценки реализации инициатив умного города, позволяющие прогнозировать изменения в городской среде под влиянием новых технологий. Разработка инструментария, который можно было бы эффективно использовать для оценки и прогнозирования развития умных городов, является нетривиальной задачей, прежде всего в силу сложности самого объекта исследования. Отсутствие баланса между индикаторами можно решить путем объединения различных наборов индикаторов, уже известных по исследованиям в области оценки и прогнозирования развития умных городов. Помимо этого, необходимо совершенствовать теоретические и методологические основы оценки и прогнозирования развития умных городов. Каковы же основные проблемы прогнозирования развития урбанизированных территорий в условиях формирования цифрового общества?

Процедура исследования

В качестве объекта исследования в настоящей статье рассмотрели современные инструменты оценки и прогнозирования развития умных городов. Предмет исследования – проблемы оценки и прогнозирования развития умных городов, особенности инструментария оценки процессов смартизации городской среды. В качестве данных в исследовании использовались материалы, в которых представлены, опубликованные в научной литературе, отчетах государственных и муниципальных структур управления, а также частных компаний. В качестве метода исследования выступает логический анализ принципов, теоретических положений, методологических подходов к оценке и прогнозированию развития умных городов.

Результаты исследования

В целом, анализ теоретико-методологических подходов к оценке и прогнозированию развития умных городов, а также особенностей процессов внедрения новых интеллектуальных систем и моделей управления в городскую среду, позволяет выявить общие проблемы, которые необходимо решать в рамках совершенствования инструментов прогнозирования развития умных городов (таблица 2).

Таблица 2. Проблемы прогнозирования развития умных городов

В целом, исследуя вопросы, связанные с проблемами прогнозирования реализации идей умного города, можно выделить две группы проблем. Во-первых, это проблемы системного характера, во-вторых, это проблемы, связанные с местными особенностями той или иной территории.

Обсуждение результатов

Прогнозирование процессов развития современных городов является актуальной исследовательской задачей, важным практическим элементом управленческой деятельности на всех уровнях власти. От того, насколько эффективно развиваются современные города, каким образом они справляются с возникающими вызовами и угрозами, в настоящее время зависит качество жизни большинства населения стран. В условиях, когда на передний план в вопросах развития современных городов выходят новые запросы местного населения, связанные с технологичностью городских пространств, обеспеченностью инфраструктурными объектами, экологичностью городской среды, возникают и новые вопросы, связанные с прогнозированием развития этих направлений. С другой стороны, в настоящее время существует ряд ограничений, с которыми можно столкнуться при поиске ответа на вопрос, каковы будут результаты реализации современных идей о создании умных городов. Общие, структурные ограничения, связанные с прогнозированием развития урбанизированных территорий в условиях цифровизации, сводятся к сложности исследуемых процессов, высокой динамике обновления инновационных технологий, что само по себе затрудняет прогнозирование этих процессов. Несогласованность различных уровней управления, отсутствие общего подхода, стандартов в области цифровизации городской среды также является фактором, затрудняющим прогнозирование развития территорий в условиях цифрового общества.

В результате исследования было выявлено, что в настоящее время существует ряд проблем, ограничивающих возможности прогнозирования развития умных городов. При анализе существующего инструментария, использующего для оценки развития умных городов, выявлен ряд недостатков, ограничивающих их использование. Выявленные недостатки заключаются в том, что в отдельности каждый из инструментов оценки не охватывает в полной мере необходимый для прогнозирования развития умных городов объем данных. Таким образом, это затрудняет прогнозирование процессов развития умных городов.

При этом были выявлены положительные стороны ряда инструментов, использующихся для исследования процессов цифровизации городской среды, которые заключаются в том, что каждый инструмент дает возможность проанализировать отдельные аспекты развития умных городов. Научная новизна исследования заключается в систематизации проблем прогнозирования развития умных городов, а также в предложении возможных решений этих проблем.

Выводы

Развитие цифровых технологий в значительной степени изменили принципы развития современного общества, социально-экономических систем разных уровней, в том числе и городов. Все чаще цифровые данные рассматриваются как основной ресурс развития городской среды, который представляет возможности для оптимизации процессов, создания инноваций в социальной сфере, формирования новых моделей публичного управления.

В настоящем исследовании, проведенном с целью выявления, систематизации проблем прогнозирования развития умных городов, получены следующие результаты.

Во-первых, выявлены цели и задачи прогнозирования развития умных городов.

Во-вторых, рассмотрен ряд инструментов оценки развития умных городов, которые могут быть использованы при прогнозировании развития урбанизированных территорий в условиях формирования цифрового общества.

В-третьих, предложено рассматривать проблемы прогнозирования развития умных городов на двух уровнях: на системном уровне и на уровне отдельной территории.

В-четвертых, выявлены проблемы прогнозирования развития умных городов, предложены рекомендации для решения данных проблем.

Результаты настоящей работы могут стать основой для проведения дальнейших исследований в области прогнозирования развития умных городов.