Den fysiska och den digitala staden

Klimatkrisen kommer att lösas i våra städer: Stadsområden upptar 5% av Jordens yta, men står för 70% av alla koldioxidutsläpp. År 2050 kommer 68% av världens befolkning att bo i städer, en ökning från 55% år 2018. När stadsbefolkningen växer kommer efterfrågan på resurser som utrymme, energi och vatten att öka avsevärt, liksom behovet av rörlighet. Detta innebär en belastning på många av de tjänster som är avgörande för stadens välstånd, hållbarhet och säkerhet. Den sammanlagda bebyggda ytan världen över kommer att fördubblas fram till 2060 och stå för ca. 40% av all energiförbrukning. Den digitala tekniken är avgörande för att vi ska kunna ta itu med de utmaningar som städerna står inför. Den kan t.ex. hjälpa till med att generera och optimera uppvärmning och kylning av byggnader med fjärrvärme och på så sätt minska koldioxidavtrycket.

När man tittar närmare på koldioxidutsläppen i Europa, står det klart att transportsektorn är en av de största växthusgasutsläpparna och den enda sektor där dessa utsläpp fortfarande ökar. Idag använder mer än 95% av alla fordon fossilt bränsle. Därför är det viktigt att våra transportsystem elektrifieras baserat på förnybara energikällor, något som kommer att samordnas genom digital teknik i ett smart nät. I denna miljö kommer den digitala tekniken att vara avgörande för enskilda medborgaren, ekonomin och för samhället som helhet. Anledningen till detta är att förändringar i den fysiska världen tar lång tid - byggnader kan t.ex. stå i många decennier. Två tredjedelar av dagens byggnadsbestånd kommer att finnas kvar 2050. Dessutom har personbilar en genomsnittlig livslängd på 15 år. Den digitala tekniken är däremot mycket billigare och utvecklas mycket snabbare. Den genomsnittliga livslängden för en smartphone är t.ex. bara strax över 2 år. Programvaror eller maskininlärningsalgoritmer kan ändras dagligen. Genom att kombinera den urbana infrastrukturen, byggnader och fordon med digital teknik kan man följaktligen göra en stad digitalt uppkopplad och intelligent. Precis som vilken industrisektor som helst går städerna just nu igenom en digital transformation för att anpassa sig och förbereda sig för framtiden.

Digital teknik för framtidens stad

Flera digitala tekniker har visat sig ha betydelse när det gäller städer (och listan är inte komplett):

Smarta telefoner har blivit det vedertagna sättet för användare att interagera med sin miljö. Med hjälp av appar kan man lokalisera närmaste busshållplats eller dela fordon och betala för dessa. De kan användas för att reservera en arbetsplats på kontoret eller styra belysning och inomhusklimat. De kan också samla in och tillhandahålla en stor mängd anonymiserad data, t.ex. för verksamhet i byggnader eller städer, och på så sätta skapa en återkopplingsmekanism.

Trådlösa nätverk har blivit nyckeln till att koppla samman människor och föremål överallt. 5G kommer att göra skillnad för många tillämpningar, men annan nätverksteknik som 4G, LTE och WiFi kommer också att fortsätta vara viktiga för många uppgifter. Dessutom finns det en “ny” typ av protokoll för långdistansnätverk med låg effekt som är idealiska för många sensorbaserade eller smarta mättillämpningar.

Molntjänster medger snabba och billiga anpassningsmöjligheter genom att tillhandahålla oändliga datorresurser och lagringsmöjligheter i centralt placerade datacentraler, medan kantdatorsystem gör att data kan behandlas lokalt där den samlas in. En kombination av båda kommer att ha betydelse för många tillämpningar.

Begreppet Industrial Internet of Things (IoT) (industriell tillämpning av sakernas internet) omfattar en uppsättning tekniker samt tips på lösningar där sensorer (eller kameror) och manöverdon är inbyggda i objekt som t.ex. vägar, broar eller byggnader, fordon eller i elnätet och gör att insamlade data kan användas för administrativa tjänster samt möjliggöra tillämpning av ömsesidiga beroendeförhållanden.

Slutligen analyserar maskininlärning stora mängder data för att lära sig mönster, som sedan används för att upptäcka händelser, fastställa underhållsbehov eller förutse framtida beteende. Det kan t.ex. handla om att förutse energibehov, luftkvalitetsproblem eller trafikstockningar.

En exempellösning - autonoma bussar

Låt oss ta ett specifikt exempel - en lättanvänd mobilitetstjänst, där användare, fordon samt transport- och energisystem interagerar för att fysiskt förflytta människor från A till B (se figur ovan). Den digitala tekniken är i högsta grad integrerad i allt detta och styr “saker och ting” lokalt samt kopplar ihop dem med varandra och bygger upp industriell IoT. Genom inledande småskaligt utnyttjande av och försök med autonoma bussar har vi lärt oss mycket om hur komplex integrationen är på dessa områden. Detta handlar bl.a. om att välja lämpligt vägutrymme, integrering av trafiksignaler eller sammanlänkning med hjälp av stabila och säkra trådlösa nätverk.

Digital teknik är bara ett sätt att nå ett mål

Den digitala tekniken är verkligen oumbärlig och behövs i ovanstående lösningar, men räcker inte till i sig. Den verkliga genomslagskraften uppstår i den fysiska världen, i ovanstående exempel genom att transportera fysiska varor eller människor. Det är viktigt att samtliga beståndsdelar - den urbana infrastrukturen, energi, transport och digital teknik - har förståtts väl och integrerats. Samtliga dessa är ytterst komplexa och separata discipliner. Att förstå var och en av dem samt deras olika kombinationer, är en avgörande framgångsfaktor. Integration handlar om att förbättra mer traditionella discipliner med digital teknik inom olika sektorer. Det är inte lätt och utgör det främsta skälet till att några av de tidiga “smarta stadinitiativen” misslyckades.

Den enskilt viktigaste framgångsfaktorn är dock att inse att teknik bara är ett sätt att nå ett mål – och att det för vissa problem inte ens krävs spetsteknik. Att sätta medborgaren eller användaren främst är således det viktigaste i en framtida stad. Som ett allra första steg måste man ha fullständigt klart för sig vilka problem som måste lösas och för vilka.

Utifrån en människocentrerad utformning och andra designrelaterade tekniker är det ytterst viktigt att utforska alternativ med mindre avancerad teknik samt att ta hänsyn till långsiktig påverkan och oavsiktliga konsekvenser, och i möjligaste mån en rad prototyper för att snabbt lära sig. Genom att använda dessa inlärningsprocesser och denna stegvisa anpassning, kommer resultatet att bli en användarvänligt, effektiv och hållbar lösning som förbättrar medborgarnas livskvalitet. Regler och affärsmodeller måste stödja det övergripande syftet.

Som expert på urban infrastruktur, energi, fordon och digital teknik, kan AFRY sammanföra allt detta. Vi hjälper till att bygga hållbara, levande och motståndskraftiga städer. Med utgångspunkt från användarupplevelsen utformar AFRY hållbara, motståndskraftiga och effektiva lösningar som fungerar.