Έξυπνη Πόλη 1.8: Smart Grid και Εφαρμογές

Το κείμενο δημοσιεύθηκε στο

WHATISITWELLINGTON

Την μετάφραση επιμελήθηκε ο Λάζαρος Αγαπίδης  

«Το Διαδίκτυο των πραγμάτων θα επαυξήσει το μυαλό σας." - Eric Schmidt, της Google

Ένα από τα πράγματα που εμποδίζει την πρόοδο των έξυπνων πόλεων είναι η υποδομή του δικτύου.  Η χωρητικότητα του δικτύου δεν αυξάνεται με τον ίδιο ρυθμό που αυξάνεται ο όγκος δεδομένων. Αυτό σημαίνει ότι μέσα σε λίγα χρόνια, αν δεν αναβαθμιστεί η χωρητικότητα και δεν αλλάξουμε τον τρόπο παροχής αυτών των δικτύων, θα έχουμε ουσιαστικά ένα μποτιλιάρισμα στο δίκτυο που θα υποβαθμίσει το σύνολο της τεχνολογίας πίσω από μία έξυπνη πόλη.

Το πρόβλημα αυτό απαιτεί μια μοναδική λύση.  Η λύση αυτή βρίσκεται στην έννοια του έξυπνου πλέγματος (Smart Grid) σε συνδυασμό με τη διατήρηση του περιεχομένου μιας πόλης σε τοπικό επίπεδο και την χρήση ενός υψηλής ταχύτητας δικτύου της πόλης με το υπολογιστικό σύννεφο της κοινότητας στον πυρήνα.

Το θέμα που αντιμετωπίζουμε έχει να κάνει με τον τρόπο που το Διαδίκτυο έχει κατασκευαστεί και διαχειρίζεται.  Κάθε κάτοικος έχει μια σύνδεση με ένα τοπικό κέντρο, το οποίο διαθέτει σύνδεση με ένα μεγαλύτερο κέντρο, το οποίο διαθέτει σύνδεση με ένα εθνικό δίκτυο κορμού το οποίο στη συνέχεια συνδέεται με ένα διεθνή δίκτυο κορμού. Οι πάροχοι υπηρεσιών Διαδικτύου και οι εταιρείες τηλεπικοινωνιών το διαχειρίζονται στη συνέχεια σύμφωνα με μια σειρά από κανόνες που μεγιστοποιούν τα κέρδη τους.  Δεν ενδιαφέρονται για τον τελικό χρήστη, εκτός ως πηγή χρημάτων. Το κάνουν αυτό με τον περιορισμό της ταχύτητας και τον όγκο των δεδομένων που μπορείτε να χρησιμοποιήσετε κάθε μήνα. Ως παράδειγμα αυτής της κατάστασης, δείτε την αύξηση της κίνησης των δεδομένων λόγω του κατεβάσματος ταινιών στην τηλεόραση σας.

Ο χρόνος για να κατεβάσετε μια ταινία HD σήμερα με μία μέση σύνδεση στο Διαδίκτυο στη Νέα Ζηλανδία είναι περίπου οκτώ ώρες και θα χρησιμοποιεί περίπου το 20% του μηνιαίου επιτρεπτού ορίου σας.  Οι υπερταχείες ευρυζωνικές συνδέσεις ή οι VDSL συνδέσεις (συνδέσεις υψηλής ταχύτητας μέσω χαλκού) μειώνει αυτό το χρόνο και το κάνει μεταξύ δέκα και είκοσι λεπτά.

Το πρόβλημα όμως, είναι το εξής:  μέχρι το τέλος του έτους θα δούμε την εμφάνιση των «super HD» ταινιών, οι οποίες θα πάρουν άλλο ένα έτος για να διεισδύσουν στην αγορά. Ακόμη και με ευρυζωνικές υπηρεσίες υψηλής ταχύτητας, ο χρόνος για να κατεβάσετε μία τέτοια ταινία είναι ξανά περίπου πέντε ώρες και αν είστε ακόμα στο παλιό δίκτυο, σχεδόν τρεις εβδομάδες.

Το θέμα είναι ότι το δίκτυο δεν αναπτύσσεται αρκετά γρήγορα για να καλύψει τη ζήτηση.

Θα επανέλθουμε στο δίκτυο λίγο αργότερα.  Ας εξετάσουμε τώρα τι είδους έξυπνες εφαρμογές θα θέλαμε να δούμε στην έξυπνη πόλη μας.

Όταν σηκωθείτε από το κρεβάτι το πρωί, μαζί με τις ειδήσεις και το τοπικό ραδιόφωνο, το smartphone σας θα σας προσφέρει συμβουλές σχετικά με το πότε, ακριβώς, είναι η καλύτερη στιγμή να φύγετε από το σπίτι για τη δουλειά (εάν μετακινείσαι με αυτοκίνητο) και ποια είναι η καλύτερη διαδρομή. Αυτό θα καθοριστεί από τις μυριάδες των αισθητήρων στους δρόμους και από άλλες πληροφορίες που λαμβάνονται από άλλους ταξιδιώτες που μετακινούνται με τα δικά τους smartphones.  Το σύστημα θα λαμβάνει επίσης υπόψη την ημέρα της εβδομάδας, ο καιρός, τυχόν ατυχήματα ή οδικά έργα, παρακολούθηση δημοσίων μέσων μεταφορών, μετακινήσεις με ταξί , καθώς και άλλα δεδομένα σχετικά με το δίκτυο μεταφορών.

Για τους χρήστες των λεωφορείων και των τρένων το smartphone θα συμβουλεύει και πάλι την καλύτερη στιγμή για να φύγετε από το σπίτι για να περπατήσετε μέχρι τη στάση σας, με βάση τα προηγούμενα ταξίδια, προκειμένου να συναντήσεις το λεωφορείο όταν φτάσεις στην στάση.  Με βάση τις προτιμήσεις σας, μπορείτε να επιλέξετε ένα λεωφορείο που συνήθως έχει λιγότερη συμφόρηση, ή την επιλογή ενός ακριβότερου εισιτηρίου που σας δίνει δωρεάν Wi-Fi και εξπρές υπηρεσία στην κεντρική επιχειρηματική περιοχή της πόλης.

Καθώς περπατάτε στο λεωφορείο παρατηρείτε ότι μία σχάρα στο σύστημα αποχέτευσης λείπει στον κεντρικό δρόμο. Θα το δηλώσετε στην εφαρμογή καταγραφής βλαβών της πόλης και θα δείτε ότι έχει ήδη αναφερθεί από άλλον πολίτη και πιθανά θα αντικατασταθεί σήμερα.

Μόλις μπείτε στο λεωφορείο το smartphone σας θα συνδεθεί αυτόματα και να αφαιρέσει τα χρήματα του εισιτηρίου από το λογαριασμό σας, δίνοντάς σας μια εκτιμώμενη ώρα άφιξη στον προορισμό.

Η υψηλή ταχύτητα ασύρματης σύνδεσης στο λεωφορείο σας επιτρέπει να συνδεθείτε στο τοπικό Υπολογιστικό Σύννεφο της Κοινότητας όπου μπορείτε να διαβάσετε τα τοπικά νέα της κοινότητας σας.  Συμμετέχετε σε μια διαβούλευση σε απευθείας σύνδεση με ορισμένους από τους γείτονές σας και με το τοπικό Σύμβουλο σχετικά με το αν θα πρέπει να εγκατασταθούν μειωτές ταχύτητας σε ένα δρόμο που είναι γνωστό για τις μεγάλες ταχύτητες με τις οποίες το διανύουν τα αυτοκίνητα.  Μπορείτε να αποκτήσετε πρόσβαση σε όλα τα στατιστικά στοιχεία και ένας από τους μηχανικούς της υπηρεσίας οδοποιίας είναι διαθέσιμος να απαντήσει σε ερωτήσεις.

Μπορείτε να δείτε ότι ο Δήμαρχος πρόκειται να επισκεφθεί το τοπικό καφενείο ένα βράδυ την επόμενη εβδομάδα για μια ανοικτή συνεδρία ερωτήσεων και απαντήσεων και τίθενται αυτόματα και αυτόματα προσθέτεις μια υπενθύμιση στο ημερολόγιο του smartphone σας με τις λεπτομέρειες.

Ο οδηγός του λεωφορείου συμβουλεύει ότι λόγω της κίνησης στους δρόμους για την οποία ενημερώνετε μέσω του δημόσιου δικτύου μεταφορών, το λεωφορείο θα πρέπει να πάρει διαφορετική διαδρομή και το smartphone σας ενημερώνει την εκτιμώμενη ώρα άφιξης στον προορισμό.  Ενημερώνετε μέσω email την εργασία σας ότι θα καθυστερήσετε περίπου πέντε λεπτά.

Έχετε ένα παλιό πλυντήριο που θέλετε να πουλήσετε κι έτσι αναρτάτε τις σχετικές πληροφορίες στην τοπική ιστοσελίδα της Κοινότητας με τα στοιχεία επικοινωνίας.

Όλο αυτό μπορεί να φαίνεται κάπως σαν επιστημονική φαντασία, όμως, η πραγματικότητα είναι ότι οι δυνατότητες αυτές υπάρχουν ήδη και σε ένα σύντομο χρονικό διάστημα, θα μπορούσαν να εφαρμοστούν.

«Οι εφαρμογές των έξυπνων πόλεων μπορούν να έχουν τα ακόλουθα 7 στοιχεία:

• Ανίχνευσιμότητα - αισθητήρες που ανιχνεύουν το περιβάλλον
• Διασυνδεσιμότητα – μία δικτυακή συσκευή μπορεί και κάνει ανάρτηση των ανιχνευμένων στοιχείων στο Διαδίκτυο.
• Προσβασιμότητα - η ευρύτερες πληροφορίες του περιβάλλοντός μας δημοσιεύονται στο Διαδίκτυο και γίνονται προσιτές στο χρήστη
• Πανταχού - ο χρήστης μπορεί να αποκτήσει πρόσβαση σε πληροφορίες μέσω του Διαδικτύου, αλλά το πιο σημαντικό, στο κινητό του οποιαδήποτε στιγμή, σε οποιοδήποτε μέρος
• Κοινωνικότητα - Ο χρήστης μπορεί να δημοσιεύσει πληροφορίες στο κοινωνικό δίκτυο του
• Κοινοχρηστότητα - το ίδιο το αντικείμενο πρέπει να είναι προσβάσιμο (και όχι μόνο τα δεδομένα) με έναν πραγματικά peer to peer δικτυακό τρόπο.
• Ορατό / επαυξημένης – Για να προσαρμοστεί το φυσικό περιβάλλον, θα πρέπει να είναι ορατές οι κρυμμένες πληροφορίες όχι μόνο μέσω της κινητής συσκευής κάθε ατόμου, αλλά ορατό στο γυμνό μάτι σε μεγαλύτερο εύρος από τις απλές φυσικές μεταλλικές πινακίδες στο δρόμο.» - Apps for Smart Cities Manifesto 

Υπάρχουν τρία βασικά στοιχεία τα οποία είναι απαραίτητα για να λειτουργήσει το παραπάνω:

Το πρώτο είναι το Υπολογιστικό Σύννεφο της Κοινότητας με ανοιχτά, ευανάγνωστα, διαφανή και σε πραγματικό χρόνο ιστορικά στοιχεία.  Για παράδειγμα, τα δεδομένα οδικής κυκλοφορίας παραδοσιακά προσφέρονται στο διαχειριστικό σύστημα του Δήμου Δήμο, αλλά όχι απαραίτητα δημόσια (όχι εύκολα έτσι κι αλλιώς). Κάνοντας αυτά τα δεδομένα δημόσια δίνει στους προγραμματιστές των έξυπνων εφαρμογών υλικό με το οποίο μπορούν να εργαστούν.  Ομοίως και η πρόσβαση στα στοιχεία του τηλεφωνικού κέντρου ή του γραφείου εξυπηρέτησης του δήμου.  Αυτό θα επιτρέψει στους προγραμματιστές να δουν τα δεδομένα σε όλες τις κλήσεις και τα αιτήματα προς το δήμο, αφαιρώντας τα απαραίτητα δεδομένα για τη διασφάλιση των προσωπικών δεδομένων, στο σύνολό τους.

Το Υπολογιστικό Σύννεφο της Κοινότητας πρέπει να στηρίζεται σε τοπικό επίπεδο, εντός των ορίων της πόλης, για τρεις λόγους. Μας επιτρέπει να έχουμε πρόσβαση σε αυτό μέσω ενός Smart Grid, εξασφαλίζει ότι η καθυστέρηση είναι πολύ χαμηλή (το χρόνο που απαιτεί η πρόσβαση σε αυτό), και κρατά μακριά το εθνικό και διεθνή δίκτυο κορμού (η οποία γίνεται ολοένα και πιο ακριβή και παρουσιάζει περισσότερη κυκλοφοριακή συμφόρηση).

Πρέπει να δημιουργήσουμε ένα Smart Grid που μας δίνει εναλλακτική πρόσβαση σε δίκτυα εταιριών διαχείρισης τηλεπικοινωνιακών δικτύων.  Αυτό μπορεί να επιτευχθεί οργανικά με την πάροδο του χρόνου. Ξεκινώντας με δωρεάν, υψηλής ταχύτητας, υψηλής ποιότητας, Wi-Fi πρόσβαση στην κεντρική επιχειρηματική περιοχή της πόλης που μας απελευθερώνει από τον τοπικό πάροχο δικτύου. 
Αυτό είναι σημαντικό για διάφορους λόγους που έχω ήδη αναφερθεί, ωστόσο, το πιο σημαντικό σημείο είναι ότι αποσυνδέει την εξάρτησή μας από ένα διαχειριζόμενο εταιρικό δίκτυο και επιτρέπει σε οποιονδήποτε να έχει πρόσβαση ανά πάσα στιγμή με οποιαδήποτε συσκευή που διαθέτει ασύρματη δυνατότητα.

Αυτό σημαίνει ότι το κόστος της πρόσβασης στο τοπικό Υπολογιστικό Σύννεφο της Κοινότητας και των υπηρεσιών του είναι σημαντικά μειωμένο. Καθώς το ασύρματο δίκτυο απλώνεται με το χρόνο σε όλη την πόλη, οι ανάπτυξη επιταχύνεται και οι περιοχές με χαμηλότερη κοινωνικοοικονομική ισχύ μπορούν να αποκτήσουν επίσης το ίδιο επίπεδο πρόσβασης στο δίκτυο.

Το ασύρματο Smart Grid θα υποστηρίξει τους χιλιάδες αισθητήρες που σιγά, σιγά αναπτύσσονται γύρω από την πόλη με την πάροδο του χρόνου. Αυτοί οι αισθητήρες μεταδίδουν πληροφορίες οδικής κυκλοφορίας, στοιχεία συμβάντων, πληροφορίες για τον καιρό και ούτω καθεξής σε πραγματικό χρόνο στο Υπολογιστικό Σύννεφο της Κοινότητας. Χωρίς την ασύρματη τεχνολογία, το κόστος της συλλογής των δεδομένων γίνεται απαγορευτικό αφού θα απαιτήσει σύνδεση μέσω δικτύου κινητής τηλεφωνίας.

Το ασύρματο δίκτυο μπορεί να επεκταθεί και σε μεμονωμένα smartphones και σε ασύρματα δίκτυα στα σπίτια των πολιτών ως προσωπική επιλογή.

Διάφορες εφαρμογές έχουν αναπτυχθεί σε πυκνοκατοικημένες πόλεις στο εξωτερικό που επιτρέπουν στους κατοίκους να μοιράζονται ένα ποσοστό του ασύρματου δικτύου τους, είτε από το τηλέφωνο, ή από το σπίτι.

Αυτό σημαίνει ότι κάθε άτομο που έχει εγγραφεί σε μία τέτοια υπηρεσία γίνεται ουσιαστικά ένας μικρός, δωρεάν, πάροχος ασύρματου δικτύου.  Τα δεδομένα σου κατευθύνονται προς τις συσκευές των ανθρώπων που είναι κοντά σας που χρησιμοποιούν την ίδια υπηρεσία. Αυτό επιτρέπει την περαιτέρω επέκταση του Smart Grid.  Το ασύρματο δίκτυο που περπατάει.

Επεκτείνοντας το ασύρματο δίκτυο, μπορούμε να παρακολουθήσουμε τις νέες τεχνολογίες, όπως το ασύρματο δίκτυο σε σπρέι.  Αυτό είναι κυριολεκτικά ένα ασύρματο δίκτυο σε ένα δοχείο αεροζόλ. Ψεκάζουμε μία επιφάνεια, όπως ένα τοίχο ή έναν στύλο φωτισμού, συνδέουμε μία ασύρματη συσκευή που τροφοδοτείται από φωτοβολταϊκό κύτταρο, και συνδέεται αυτόματα στο Smart Grid ως ένα ακόμα σημείο παροχής ασύρματου δικτύου. Η τεχνολογία αυτή υπάρχει ακόμα και σήμερα.

Στο μέλλον, η χρήση της πανταχού πρόσβασης σε ασύρματα δίκτυα μέσω της των δωρεάν υπηρεσιών περιαγωγής, όπως αυτή του έργου της Google με ονομασία Loon, όπου μπαλόνια μεγάλου υψομέτρου παρέχουν ασύρματο δίκτυο σε τεράστιες γεωγραφικές περιοχές, θα ενισχύσει περαιτέρω το Smart Grid.

Για να μπορέσουμε να αναπτύξουμε τις έξυπνες εφαρμογές και υπηρεσίες πάνω στο Υπολογιστικό Σύννεφο της Κοινότητας, είναι απαραίτητη η ύπαρξη ενός Smart Grid.

«Το υπολογιστικό σύννεφο μπορεί να θεωρηθεί ως η μαγεία πίσω από αυτά που μπορούν να κάνουν τα τηλέφωνα.  Αυτά ακούγονται ως επιστημονική φαντασία.  Θεέ μου μπορούμε στην πραγματικότητα να κάνουμε αυτό!» - Eric Schmidt, της Google