Индустриализация привела к массовой миграции людей из сельской местности в города. Сегодня, согласно отчету ООН, 55% населения мира составляют городские жители, а к 2030 году их доля вырастет до 61% и достигнет 68% к 2050 году.

Несмотря на технический прогресс и увеличение числа рабочих мест, этот скачок сопровождался рядом экологических проблем:

Загрязнение воздуха, воды и чрезмерный уровень шума;
Сокращение зеленых зон;
Угроза для мест обитания животных;
Рост температуры и повышение уровня моря;
Ненадлежащая утилизация отходов и ее воздействие на природу и городских жителей.

Проблемы урбанизации

Жители крупных городов испытывают значительное давление, отражающееся на их физическом и эмоциональном состоянии.

1. Эффект острова тепла: явление, при котором тепло задерживается в городской среде из-за искусственных каменных покрытий. Это приводит к длительному сохранению тепла, создающему угрозу для людей, чувствительных к высоким температурам, особенно в периоды аномальной жары.

2. Наводнения: водонепроницаемые поверхности в жилых районах не обеспечивают необходимого отвода воды, чтобы предотвратить затопления при сильных осадках.

3. Нарушение водного баланса: в результате искусственных процессов образуется избыточный поверхностный сток, загрязняющий водоемы.

4. Ограниченный доступ к зеленым зонам для малоимущего населения: в некоторых городских районах жители не имеют равных возможностей для занятий спортом, отдыха и контакта с природой. Это снижает качество их жизни и ограничивает физическую активность.

5. Климатические изменения: повышение уровня моря, сокращение ресурсов и учащение стихийных бедствий, наносящих урон населенным пунктам.

Нарастающее давление, безусловно, всё сильнее сказывается на природе.

1. Разрушение и фрагментация среды обитания: территории для жизни животных сокращаются, а деревья оказываются в изолированных экосистемах, без возможности расширения природного ареала.

2. Промышленные отходы: серьезный ущерб морской флоре и фауне.

3. Рост численности городских вредителей: Стремительный рост популяции животных, адаптировавшихся к жизни среди людей, причиняет неудобства горожанам.

Краткий обзор современных городских экосистем

Среда обитания большинства жителей планеты представляет собой сложное переплетение масштабных объектов инфраструктуры, созданных человеком, и природной среды с ее флорой и фауной. Это города, в которых заводы, площади, автомагистрали, улицы, торговые центры и жилые дома соседствуют с полями, реками, биосферами, лесами и городскими садами.

Это взаимодействие включает:

опыление цветов пчелами;
поглощение деревьями углекислого газа и выделение кислорода;
очистку воды для питья и бытового использования;
выбросы углекислого газа транспортом;
потребление энергии и утилизацию материалов с последующим образованием отходов.

По данным Всемирного банка, 70% всех выбросов углекислого газа приходятся на автотранспорт. Технологии ускоряют реализацию устойчивых инфраструктурных решений. С помощью повышения прозрачности проектов, применения надежных конструкций и оптимизации использования материалов цифровые инструменты могут существенно улучшить процессы строительства и обслуживания, а также укрепить общественное доверие.

Применение Интернета вещей для мониторинга и управления городскими инфраструктурами

С течением времени Интернет вещей всё больше улучшает качество жизни. Города активно используют датчики в самых различных объектах для сбора данных. Эти устройства предоставляют ценную информацию — от необходимости ремонта метро или мостов до чрезмерных концентраций токсичных веществ в воздухе.

В статье для Forbes Амит Самсука из компании Emizentech отметил, что логистические компании, использующие интернет вещей в транспортных средствах, будут иметь преимущество над конкурентами: «Лидеры логистики, разбирающиеся в современных технологиях, сложностях их внедрения и будущих тенденциях, смогут удерживать свои позиции и достигать новых высот в условиях динамично изменяющегося мира».

Города предпринимают меры для достижения этих целей. Камеры отслеживают потенциальные угрозы и аномальное поведение, а в Сан-Франциско водителям доступна информация о загруженности дорог и свободных парковочных местах во избежание лишних поисков. Эти системы могут также информировать водителей о пиковых часах движения на определённых дорогах.

В помещениях внедряется автоматическая система регулирования температуры. Когда зал заполнен людьми, системы фиксируют это и усиливают кондиционирование, а когда он пуст, автоматически выключают как кондиционер, так и освещение. Со временем собранные данные помогают разрабатывать новые решения.

Основные области применения Интернета вещей:

Экологический мониторинг и контроль загрязнений;
Поиск парковочных мест;
Интеллектуальные транспортные системы;
Системы экстренных служб и общественная безопасность;
Энергосбережение;
Оптимизация качества и потребления воды;
Утилизация отходов;
Технологии регулирования транспортного потока;
Экоориентированное градостроительство;
Техническое обслуживани инфраструктуры.

Транспортные и коммунальные системы с применением искусственного интеллекта — один из самых перспективных способов экономии ресурсов, а также повышения уровня общественной безопасности и комфорта. Водителей можно оценивать по стилю вождения, включая такие аспекты, как выполнение личных дел на рабочем месте, показания датчиков алкоголя, частота замены масла, резкость торможений и ускорений, а также нарушения ПДД. Эти решения помогают рационально использовать ресурсы. В сочетании с рекомендациями по скорости для повышения топливной эффективности и предупреждениями о рисках они делают дороги безопаснее, способствует осторожному вождению, своевременному ремонту и снижению трафика. Наконец, удивительные возможности этих датчиков привели нас в эру беспилотных автомобилей. Теперь люди могут заказывать такси по крайне низким ценам, не опасаясь непредсказуемого поведения водителей. Кроме того, исчезает возможность обмана страховых компаний с фиктивными авариями.

Гражданам будет доступна информация о:

GPS-отслеживании транспортных средств;
обновлении статуса авиарейсов;
системах управления запасами.

В будущем люди будут смотреть на нашу нынешнюю эпоху коммунальных услуг, как на время тяжёлого ручного труда. Устройства для умного дома с поддержкой интернета вещей стремительно набирают популярность. Так, мама на футбольном матче сына может заранее включить духовку, чтобы индейка к её возвращению была готова. А если она забудет включить успокаивающую музыку малышу, то сможет сделать это через приложение.

Будущее транспорта — за электромобилями и электробусами, поскольку они требуют гораздо меньших затрат на топливо. Продажи электромобилей недавно утроились, и по мере их удешевления может быть внедрена система общего доступа к электроэнергии через публичную энергосеть. Чтобы сократить время ожидания на зарядных станциях, автомобили могли бы обмениваться электроэнергией в периоды, когда она не используется.

Большой объем собранных данных о водителях помогает повысить их вовлеченность и уровень комфорта при использовании транспортных средств. Как оказалось, это играет ключевую роль в соблюдении регуляторных инициатив.

Городские экосистемы и экология

Городские экосистемы нельзя рассматривать изолированно от природы, поскольку они оказывают на неё как прямое, так и косвенное воздействие. Актуальные проблемы современного мира, такие как выбросы углекислого газа, нехватка питьевой воды и загрязнение атмосферы и водотоков, связаны с принятием решений, поведением, экономическими и политическими процессами в городской среде. Города, безусловно, также зависят от природы: исследования показали, что для поддержания своей жизнедеятельности многим из них требуется естественный водоём, в несколько раз превышающий их размеры. А политические инициативы и активность гражданского общества необходимы для сохранения окружающей среды и эффективного использования возобновляемых ресурсов. Любопытным явлением в рамках этой динамики является значительный рост численности одних видов животных, по сравнению с другими. Так, популяции крыс и голубей стремительно растут, тогда как численность больших кошек резко сокращается.

Зеленое строительство и энергосберегающие технологии

«Зелёные» здания — это сооружения, созданные из экологически чистых материалов и построенные с минимальным воздействием на окружающую среду. В разных странах действуют официальные системы сертификации для зелёного строительства. Например, в США это система «Руководство по энергоэффективному и экологическому проектированию», а в Великобритании — «Метод оценки экологической эффективности зданий». Критерии соответствия включают энергоэффективность, выбор материалов, инновационные решения, рациональное водопользование и качество внутреннего пространства.

К популярным экологичным строительным материалам относятся:

переработанная сталь;
бамбук;
костробетон;
пробковая кора;
переработанная древесина;
утрамбованный грунт;
мицелий.

Используемые материалы предназначены для того, чтобы свести количество потребляемой энергии к минимуму, а также по возможности использовать возобновляемые ресурсы. Например, применяются утеплители с высокой теплоизоляцией, такие как пенополиуретан с закрытыми ячейками. Инновации включают также энергосберегающие окна и высокоэффективные кондиционеры. «Зелёные» крыши с солнечными панелями и ветряными турбинами обеспечивают дополнительную выработку энергии, иногда даже с избытком. Кроме того, «зелёная» модернизация жилья станет крайне прибыльным направлением. По словам Виктории Борроуз из Всемирного совета по экологичному строительству, “одни только экологически чистые здания к 2030 году принесут развивающимся рынкам инвестиции в размере 24,7 трлн долларов”. Важным аспектом является окружение жилых и коммерческих зданий. Зелёные насаждения улучшают качество воздуха. Дома с солнечными панелями могут накапливать избыточное тепло. Одно из решений — система «холодной крыши», предполагающая специальную установку теплоизоляции. Другой подход — ориентация зданий на север и юг, где прямое солнечное излучение минимально. Навесы и электрохромные стеклянные конструкции также могут препятствовать попаданию избыточного тепла внутрь дома, в то время как стены Тромба поглощают солнечное тепло. Для экономии энергии используются умные бытовые приборы, такие как посудомоечные машины, холодильники и стиральные машины. Некоторые здания полностью автономны и используют исключительно солнечную и ветровую энергию. Наконец, системы озеленения и проектирования могут быть организованы для отвода дождевых стоков.

Управление отходами и водными ресурсами

Вопросы, связанные с водой, остаются актуальной мировой проблемой. Главными из них являются водная безопасность и борьба с наводнениями. Загрязнённая вода становится причиной болезней, а недостаток воды сказывается на сельском хозяйстве. Всемирный банк процитировал слова йеменской женщины о ее бедственном положении: «Когда мои дети выросли, мы стали покупать воду у поставщиков, но ее цена заоблачная. Нам приходилось копить деньги и иногда выбирать между водой и едой».

Некоторые из ключевых аспектов, связанных с водой:

Источник воды: это может быть поверхностная или подземная вода. Нормативные акты определяют, откуда, каким способом и в каком количестве компания может добывать воду.
Использование воды: для каждого способа использования требуется отдельное разрешение. Вода может применяться в производственном процессе или для санитарных нужд. Предприятие должно предоставить отчёт о том, какие загрязняющие вещества будут содержаться в отработанной воде.
Утилизация воды: необходим ряд разрешений и документация с описанием способа утилизации воды, выбросов химических веществ в атмосферу и их объёмов.

Всемирный банк прогнозирует, что объём дождевой воды будет на 40% ниже уровня спроса, что потребует грамотного планирования и координации для обеспечения её доступности. Кроме того, к 2050 году производство продуктов питания должно вырасти на 50%, чтобы прокормить 10 миллиардов человек.

Примеры успешных городов

Каждый стремится жить в месте, свободном от стрессов, загрязнений, шума и опасностей. Представьте, если бы на пути на работу не было пробок, а мы могли бы с легкостью экономить ресурсы и минимизировать углеродный след. Теперь рассмотрим города, которые активно внедряют умные и экологически устойчивые подходы. Однако сначала определим, что делает город прогрессивным и экологичным.

Читать также:

Японский город Осаки перерабатывает почти все свои отходы

1. Благоприятная пешеходная среда: Возможность прогуливаться на свежем воздухе, наслаждаться красивыми пейзажами и участвовать в различных активностях, не нуждаясь в дальних поездках – действительно ценное преимущество. Это помогает поддерживать физическую активность, сокращает использование ресурсов, а также уменьшает загрязнение воздуха. Можно также использовать велосипед или скутер для передвижения.

2. Устойчивое проектирование: Здания с высокоэффективными стенами и толстыми окнами помогают сохранять тепло и прохладу. Использование таких материалов, как переработанная сталь, снижает необходимость в излишнем производстве. Все эти меры способствуют сокращению выбросов в атмосферу.

3.Удобный доступ к общественному транспорту: В идеальном экологически чистом городе люди пользуются общественным транспортом, таким как автобус, метро или канатная дорога. Каждый личный автомобиль увеличивает выбросы, особенно в условиях пробок и интенсивного движения.

4. Повсеместное использование умных технологий: Такие системы помогают планировать дороги, устранять опасные участки и регулировать движение. Благодаря технологиям Интернета вещей можно выявлять проблемные зоны и настраивать работу светофоров для выравнивания транспортного потока. В случае необходимости техобслуживания система уведомит техника, и он оперативно прибудет на место.

5. Общественно-частные пространства: Высотные здания избавляют людей от необходимости преодолевать большие расстояния. Совмещение жилых помещений с магазинами или торговыми центрами в одном здании позволяет улучшить социальное взаимодействие и создать более сплоченное сообщество.

Анализ опыта Сингапура, Стокгольма и Токио

Проанализируем примеры трех вдохновляющих умных и зеленых городов.

Сингапур

Сингапур известен как «город-сад», и Программа развития ООН признала его самым умным городом в мире. В прошлом здесь были загрязненные реки, а ограниченное жилое пространство привело к образованию множества трущоб. Эти условия побудили лидеров города-государства сосредоточиться на вопросах экологии. С самого начала своего развития Сингапур включил озеленение в планировку города. Уже с 1960-х годов здесь было высажено более 55,000 деревьев в рамках Закона о парках и деревьях. В 2014 году премьер-министр Ли Сянь Лун запустил инициативу Smart Nation, которая позволила решить множество повседневных задач для граждан. Сейчас по городу курсирует автономный флот, доставляющий людей с ограниченными возможностями, студентов и пожилых. Пробки на автобусных маршрутах ушли в прошлое.

Практически для любой задачи в Сингапуре существует своё приложение — неудивительно, ведь город является технологическим центром. Это предоставляет каждому доступ к:

государственным услугам;
цифровому удостоверению личности для официальных целей;
возможности сообщать о правонарушениях;
экстренным оповещениям;
персонализированной новостной ленте.

Стокгольм

Стокгольм — это город с населением 987 000 человек, расположенный на нескольких островах. Здесь серьезно относятся к проблеме повышения уровня моря, и в 2010 году город был удостоен звания первой «Зеленой столицы» Европы. Именно поэтому Стокгольм всегда был одним из самых амбициозных в борьбе с углеродными выбросами. На сегодняшний день город стремится достичь углеродной нейтральности к 2040 году.

В столице была создана цифровая демонстрационная арена Digital Demo Stockholm для реализации проектов, связанных с устойчивым развитием, инновациями и цифровыми разработками. Для этого городская компания Stokab построила крупнейшую в мире волоконно-оптическую сеть с 23 000 точками подключения, охватывающими практически все коммерческие объекты и 90% домохозяйств региона. Разрешения оформляются в электронном виде, а также доступны приложения для «умного» управления трафиком и построения рабочих маршрутов.

В городе установлены умные светодиодные уличные фонари, которые сокращают потребление энергии вдвое. Стокгольм функционирует на основе открытых данных, что позволяет сторонним разработчикам создавать удобные приложения для упрощения жизни горожан. Будучи ориентированной на сферу услуг, а не на промышленное производство, столица не испытывала препятствий для реализации концепции экологичного и умного общества.

Токио

Токио — крупнейший мегаполис с населением свыше 14 миллионов. Поэтому город всегда проявлял ответственность в отношении своего углеродного следа. Токио известен своей традицией поддержания чистоты и заботы об окружающей среде. В городе благоустроены обширные сети парков и садов общей площадью 80 000 гектаров, при этом уровень отходов остаётся очень низким.

С такой высокой плотностью населения крайне важны пространства, где люди могут укрыться от шума города и насладиться свежим воздухом, учитывая интенсивную промышленную деятельность в Токио. К тому же, для компенсации углеродных выбросов необходимы зеленые зоны.

Столица Японии оснащена системой распознавания лиц на базе искусственного интеллекта, способная распознавать человека всего за секунду, даже если он носит маску. Компания Toyota разработала роботов для помощи пожилым и людям с ограниченными возможностями. Город славится своей развитой сетью метро и железных дорог, а также повсеместным использованием лифтов и эскалаторов. К 2030 году Токио планирует полный переход на 5G.

Новые проекты «умных городов» (например, NEOM в Саудовской Аравии).

Другие умные города также не отстают. В настоящее время осуществляется множество проектов, в рамках которых предпринимаются важные шаги для улучшения качества жизни горожан. Одним из самых выдающихся проектов является NEOM в Саудовской Аравии — «зеленый» город протяженностью 170 километров, высотой 500 метров и шириной всего 200 метров. Транспортировка по линии осуществляется быстро и эффективно, а сам город рассчитан на 9 миллионов жителей. Основная идея проекта — создание комфортного, экологичного пространства, где природа и люди смогут сосуществует в гармонии.

Проект Telosa в США представляет собой вертикальный город, достаточно большой, чтобы стать домом для миллионов людей в самом центре пустыни. В Индии реализуется проект Амаравати, главной достопримечательностью которого станет иглообразное сооружение. Основную часть территории займут зеленые насаждения и водоемы. Мексика также разработала великолепный «Умный Лесной Город» в Канкуне.

Его Королевское Высочество Мухаммед ибн Салман торжественно отметил значимость этого исторического проекта: «[Это] событие объединяет страны со всего мира под одной крышей, чтобы продвигать глобальные климатические инициативы, вдохновляя на совместную деятельность на местном, региональном и международном уровнях. Наше партнерство с Египтом отражает общее убеждение в важности совместных усилий для решения экологических и климатических проблем, стоящих перед регионом и миром сегодня».

Будущее городов

В 1990 году в мире насчитывалось всего 10 мегаполисов. К 2030 году их число увеличится до 43, главным образом в Африке и Азии. Как отмечает Управление ООН по экономическим и социальным вопросам:

“Вместе на Индию, Китай и Нигерию будет приходиться 35 процентов прогнозируемого роста городского населения в мире в период с 2018 по 2050 год…По прогнозам, число городских жителей в Индии увеличится на 416 миллионов, в Китае — на 255 миллионов, а в Нигерии — на 189 миллионов”.

Многие воспринимают эти места как бездушные бетонные джунгли, ведь изначально их создавали путем уничтожения всех природных элементов. Некоторые полагают, что уровень загрязнения будет только расти, что усугубит уже существующие экологические и санитарные риски.

Однако это не отражает настоящую тенденцию. Сейчас страны активно принимают меры по охране природы и сокращению выбросов. Современные технологии безусловно станут незаменимым инструментом для достижения этих целей.

Прогнозы развития до 2030 года

Люди стремительно переселяются в города. Согласно исследованию Карен Сето и др., наиболее остро эта тенденция проявляется в Африке, где уровень урбанизации вырастет на 590%. Ожидается, что города будут расширяться быстрее, чем прежде, и к 2030 году общее количество очагов биоразнообразия в три раза превысит показатель 2000 года.

Это неизбежно нанесет значительный ущерб местам обитания животных поблизости. В тропических зонах также ожидается активное вторжение на территории, населенные животными. Недавние исследования Стэнфордского университета с применением искусственного интеллекта предсказали глобальное потепление еще на 1,5 градуса Цельсия к середине 2030-х годов.

Влияние технологий на качество жизни

Изменение климата остается одной из серьезных проблем последних десятилетий: развитые страны не всегда справляются с поставленными задачами, а развивающиеся государства не готовы предпринимать эффективные меры до достижения высокого уровня индустриализации. Однако, несмотря на масштаб проблемы, цели Парижского соглашения для каждой страны достижимы благодаря чудесам инженерного дела и новым технологиям.

Уровень общественного доверия значительно снизился, и его восстановление потребует решительных действий. Кроме того, необходимо сосредоточиться на укреплении социальных связей. С другой стороны, технологии откроют возможности для повышения производительности, особенно благодаря анализу больших данных в сочетании с Интернетом вещей. Эти инновации могут оказаться настолько ценными, что проблемы, которые потребовали их внедрения, со временем будут восприниматься как благо.

Данные в режиме реального времени также существенно облегчат жизнь городским жителям, моделируя будущие изменения в окружающей среде в виде цифрового двойника. Специалисты по городскому планированию, профессия которых становится все более востребованной, смогут использовать эти модели для прогнозирования мест сбора мусора, потребности в энергии, утилизации отходов и регулирования движения транспорта.

Текст: Сэм Литтл

___________________________________________________________________________________

Фото: maple90 / Shutterstock, Emizen Tech, Gregor J / Shutterstock

Подписка на World Economic Journal

Получите доступ к экспертной аналитике, глобальным обзорам и эксклюзивным материалам в каждом выпуске журнала. World Economic Journal выходит на русском, английском и других языках и доступен на всех популярных платформах и в международных библиотеках.

Где читать журнал

Скачайте World Economic Journal на удобной для вас платформе:

Платформы поддерживают единичные покупки и подписку.

Мы доступны в крупнейших цифровых библиотеках мира

World Economic Journal включён в каталоги тысяч публичных, академических и институциональных библиотек по всему миру. Среди них:

Публичные библиотеки в Лондоне, Торонто, Чикаго, Вашингтоне, Филадельфии, Лос-Анджелесе, Иллинойсе, Хьюстоне, Берлине, Швейцарии, Мальте, Токио, Йоханнесбурге и других городах мира
Университеты — Саутгемптон, Лидс, DuPage и другие
Библиотечные сети ZINIO, включая Канаду, США и Европу
Британский Совет, а также крупные государственные и исследовательские учреждения

Если ваша организация или университет использует цифровые библиотеки, World Economic Journal, скорее всего, уже доступен вам.

Оформите подписку уже сейчас — и получайте свежие выпуски первыми.

Подписка на всех платформах или через электронную библиотеку вашей организации.

Дополнительно

Скачать медиакит: WEJ MEDIAKIT- RU

Что нового?