O internetu věcí se nejčastěji mluví v souvislosti s nositelnou elektronikou, možná ještě s domácími spotřebiči. Jenže propojený svět může proměnit náš život mnohem více, než by nás možná napadalo. Naučíme-li se využít potenciálu, který nám tyto technologie nabízí, může se náš život posunout na novou úroveň. O chytrých městech se v poslední době hodně píše. Ne vždy je ovšem jasné, co se za tímto konceptem skrývá.
Technologické i analytické společnosti se shodují na tom, že počet připojených zařízení bude nadále strmě stoupat. Odhady společnosti Cisco hovoří o tom, že za pouhé 4 roky bude k internetu připojeno přes 50 miliard různých zařízení. Nemalou část z toho budou tvořit různé senzory a M2M moduly, zajišťující propojení různých zařízení, čidel a dalších prvků se servery a analytickými nástroji. „Počet obyvatel ve městech rychle stoupá. Již nyní žije ve městech více než polovina světové populace. V roce 2050 v nich bude žít 5,3 miliardy lidí, což odpovídá sedmdesátiprocentnímu nárůstu ve srovnání s rokem 2010,“ připomíná Martin Doležel pro oblast IoT/IoE ze společnosti Cisco a připomíná, že městská infrastruktura není na tento nárůst často připravena.
Jak dopravit data
Proto se o konceptu chytrých měst hovoří stále častěji. Technologie mohou zefektivnit fungování různých městských systémů a tím umožnit efektivnější využívání zdrojů. Jen tak mohou města zvládnout postupující urbanizaci. Již dnes se setkáváme s různými senzory, které dokáží fungovat relativně nezávisle, semafory, které dokáží detekovat rychlost přijíždějících aut, případně zatížení křižovatky už dnes asi nikoho nepřekvapí. Problém je, že tyto systémy dnes v řadě případů fungují autonomně, takže nedokáží své „rozhodovací procesy“ sladit s okolím. Právě to může změnit internet věcí.
„Systém internetu věcí spočívá ve využití speciálního datového protokolu umožňujícího efektivní a bezpečnou obousměrnou komunikaci čidel a senzorů pro nejrůznější použití, například pro chytré město, chytré měření, chytrou domácnost, chytrou výrobu a podobně,“ říká Petr Sichrovský, obchodní ředitel Českých radiokomunikaci. Narůstající počet připojených věcí totiž znamená také zvýšené nároky na šířku přenosového pásma. Slibnou se ukazuje technologie LoRa (Long Range), kterou v nás úspěšně testují právě České radiokomunikace. Právě vybudování sítě určené jen pro komunikaci zařízení z oblasti internetu věcí se ukazuje jako vhodná cesta, jak pásmo efektivněji využít.
„Testy prokázaly u technologie LoRa vysoký dosah – pro oba směry komunikace, nízkou spotřebu energie a nízké provozní náklady,“ poznamenává Petr Sichrovský a dodává: „Vysoce kvalitních hodnot dosáhla technologie LoRa při velmi nízkém vysílacím výkonu, který významně prodlužuje životnost baterií v senzorech.“ Tato společnost již od loňského roku svou síť testuje a využila ji mimo jiné pro pilotní provoz vzdáleného odečtu plynoměrů. „Obousměrná komunikace umožňuje nejen monitoring a sběr dat, ale i ovládání zařízení na dálku,“ doplňuje Petr Sichrovský s tím, že LoRa umožňuje přeladit na jiné frekvence, v licencovaném i nelicencovaném pásmu.
Lze očekávat, že v řadě aplikaci bude do budoucna výhodnější decentralizovat infrastrukturu pro internet věcí, k čemuž by technologie jako LoRa mohly výrazně přispět. Rychlý rozvoj technologií do budoucna umožní rozvoj fenoménu Fog Computingu, analýzu i relativně velkých objemů dat zvládnou dnes již poměrně obyčejné stroje a není k tomu potřeba supervýkonných serverů. „Lze očekávat, že vznikne jakási technologická vrstva mezi senzory a cloudovými aplikacemi. Do ní se přesunou některé analýzy, takže rozhodovací procesy budou probíhat blíže zdroji dat, což sníží nároky na šířku pásma, protože některá data nebude nutné přenášet na dlouhou vzdálenost,“ vysvětluje Martin Doležel.
Síla se skrývá v analytice
„Podle odhadů odborníků bude přelomovým rokem pro internet věcí rok 2020,“ prohlašuje Petr Sichrovský, nicméně podotýká, že podle jeho názoru dojde k přelomu možná i dříve. To je pravděpodobně důvodem, proč právě České radiokomunikace do této oblasti v současné době investují. O tom, že se zájem zákazníků o tuto oblast zvyšuje, ukazuje i rostoucí poptávka po nástrojích pro analýzu dat. „Právě analýza velkého množství různorodých dat je pro fungování celého konceptu internetu věcí klíčová, zejména pokud jde o koncepty chytrých měst, továren a další,“ připomíná technologický expert společnosti SAP Rene Fischer.
Internet věcí může skutečně pomoci poskytnout reálnou tvář fenoménu Big Data. Senzory totiž dokáží pochopitelně chrlit obrovské množství různých dat. Pokud se ale tato data mají použít jako podklad k – nejlépe automatizovanému – rozhodování, musí být prakticky v reálném čase zpracována a analyzována. Tady nastupuje velký prostor pro in-memory computing, kdy jsou data zpracovávána přímo v paměti a nedochází tak ke zpoždění způsobenému úložišti. „Zkušenosti ukazují, že in-memory platforma SAP HANA se při zpracování dat velmi dobře osvědčuje. Vzhledem k zájmu zákazníků připravil SAP dokonce speciální IoT edici, která nabízí vylepšené funkce pro práci se zařízeními nebo senzory, jako optimalizaci komunikace, management a zpracování dat z nich,“ doplňuje Rene Fischer.
Rychlost analýzy může být pro chytrá města skutečně klíčová. Bez dostatečného výkonu analytických nástrojů by celý koncept chytrých měst v podstatě nemohl existovat. Pokud má například semafor dokázat skutečně efektivně řídit provoz na křižovatce a v jejím okolí, musí být analytické systémy za ním schopny v reálném čase analyzovat obraz z kamer, podněty ze senzorů ve vozovce, data z chytrých žárovek veřejného osvětlení nebo přímo z aut připojených k internetu a z jiných zdrojů. To samé platí i na okolní semafory, se kterými musí být vzájemné sladěn. To je obrovské množství nestrukturovaných dat. Jenže semafor musí přepínat světa okamžitě. „V reálním čase musí být schopen vyhodnotit, který ze směrů je potřeba pustit a na jak dlouho, aby byl průjezd křižovatkou co možná nejplynulejší,“ připomíná Rene Fischer.
Doprava vede
Právě doprava je v současnosti jednou z nejviditelnějších oblastí, kde technologie internetu věcí a chytrých měst pronikají do reálného života. Není divu, prakticky všechna velká města dnes zápasí s rostoucím množstvím aut a neustálými kolonami na hlavních tazích. V Barceloně mohou městské správa pomoci jednoduchá čidla, jejichž cena se dnes pohybuje v řádu desítek eur, a která vydrží třeba zalitá v betonu u silnice celé desetiletí vysílat informace bez nutnosti výměny baterie. Tato čidla umožňují sběr různých typů informací z městské aglomerace. Ve spojení s inteligentními kamerovými systémy, kupříkladu zajistí jednoduchou kontrolu parkovacích míst, včetně možného navedení řidičů na nejbližší volné místo, nebo míst, kam mají povolen vjezd pouze vozidla s omezenou možností váhy nebo časového omezení.“
Katalánská metropole se ke konceptu chytrých měst přihlásila již před časem a výsledky jsou zde skutečně dobře zřetelné. Každý řidič v Barceloně si dnes může například stáhnout mobilní aplikaci, které mu přímo z jeho smartphonu najde nejbližší volné parkovací místo a dokáže ho na něj navigovat. Dopad na provoz ve městě je značný, z ulic totiž prakticky vymizí řidiči, kteří najedou mnoho desítek metrů při hledání volného místa a prakticky tak jen zbytečně „překáží“ na silnicích. „Propojení informací ze senzorů v ulicích a jejich okolí tak dokáže například zrychlit a zefektivnit průjezd městem. Jen z vylepšeného systému parkování získává Barcelona do svého rozpočtu 50 milionů dolarů ročně,“ uvádí Martin Doležel.
Řada dalších měst využívá technologie internetu věcí například k efektivnějšímu výběru mýta a regulace provozu v centru. Analýza dat z kamer v reálném čase totiž umožní odbourat všechny administrativní překážky, které by jinak zavedení mýta za vjezd do centra města znamenalo. Není potřeba vydávat žádné speciální známky či krabičky, kamery jednoduše přečtou poznávací značku, a pokud má automobil vjezd dovolen, naúčtují příslušnou částku. Pokud ne, mohou ho například podle šipek nasměrovat na odstavné parkoviště, případně informovat policii o neoprávněném vjezdu. Zavedení podobného systému ve španělském Santanderu pomohlo snížit provoz ve městě až o 80 procent a podobnými výsledky se může pochlubit i Stockholm, kde se navíc podařilo až o 3 procenta zvýšit využití veřejné dopravy.
Zkušenosti severských měst jako je Stockholm či Oslo navíc dokazují, že technologie mohou výrazně zefektivnit nejen individuální, ale i hromadnou dopravu. Dnes se hodně hovoří o chytrých či připojených autech (connected cars), která budou zřejmě jedním z hitů letošního roku. V Oslu ale mají připojení k internetu už všechny vozy MHD. To pro cestující neznamená jen možnost použít wi-fi a surfovat během cesty, ale především rychlejší a plynulejší cestu, ať již MHD cestují kamkoli.
Analytický systém totiž může na základě informací z autobusů, trolejbusů či tramvají přesně určit jejich polohu a vyslat například pokyn do semaforů po cestě, aby připravily plynulý průjezd vozu křižovatkou. Do řídicího systému zároveň plynou informace o tom, kolik lidí čeká na zastávkách a jaká je obsazenost vozů na trase. To znamená, že může být například automaticky vyslán na trasu posilový vůz nebo efektivněji upraven rozestup mezi jednotlivými vozy tak, aby cestující na zastávkách nečekali příliš dlouho. Malým bonusem je pak například možnost informovat cestující na zastávce, kdy jejich spoj skutečně dorazí.
Tento koncept se pochopitelně uplatní i v celé řadě dalších městských služeb, Barcelona například používá systémy chytrého zavlažování, které tomuto městu ušetří desítky milionů dolarů ročně za vodu. Senzory v popelnicích zase dokáží optimalizovat svoz odpadu a systémy inteligentního osvětlení dokáží zase snížit náklady na energie, jak prokazuje zkušenost Osla či Amsterodamu. Investice do technologií chytrých měst se tak mohou vrátit již za 3 roky.
Města blíže občanům
Někdy se trochu zapomíná, že technologie mohou důležitou roli v přímé interakci mezi veřejnou správou a občany jednotlivých měst. Komunikace s vedením města může být s pomocí chytrých telefonů pro občany mnohem snazší a efektivnější. Města tak mohou znát názory svých občanů téměř okamžitě. „Nasazení ICT technologií totiž umožní propojit získávání aktuálních reakcí, impulsů od občanů na jejich život ve městě a požadavky, které mají směrem k magistrátu. Pokud bude mít magistrát dostatek podnětů od občanů v jim požadované formě, může se včas rozhodnout kdy a kde co nejrychleji provést změny či úpravy, které jsou potřebné k velmi rychle se měnící dynamice života ve městě. Technologie umožní vznik různých kontaktních center, která umožní občanům „navštívit“ úřad aniž by na něj museli vážit cestu. Tyto technologie umožňují např. sjednocenou komunikaci od telefonní informační aplikace přes interaktivní portály, sociální sítě, parkování bez nutnosti hledat drobné, interaktivní síť digitálních dotykových LCD panelů až třeba po vlastní lokální TV v jednom. Například společnost Cisco již před časem představila jakési videokiosky, které mohou být umístěny kupříkladu v nákupních centrech a dovolit občanům přímou komunikaci s úředníkem. „Pomocí čtečky a identifikačního průkazu s čipem, který bude ostatně v Česku zřejmě brzy povinný, se občan autorizuje. Všechny úkony tak budou mít stejnou váhu, jako při osobní návštěvě. Stejně tak lze pomocí vestavěného scanneru či tiskárny sdílet dokumenty,“ upřesňuje Martin Doležel.
