Smart Citys: Städte der Zukunft

Technologien und Lösungen für Smart Citys

Wenn eine Stadtverwaltung ein Smart-City-Projekt aufsetzt, investiert sie meist in eine Kombination aus intelligenten und digitalen Lösungen. Gemeinsam sollen diese Technologien für Smart Citys dazu beitragen, die Gemeinde zu vernetzen, die Lebensqualität der Bewohner*innen zu verbessern, die Nachhaltigkeit zu fördern, die Infrastruktur zu verbessern und das Wirtschaftswachstum zu unterstützen.

Hier einige Beispiele für innovative Smart-City-Lösungen:

Cloud Computing

Cloud Computing ist die Bereitstellung von Computing-Diensten – Server, Speicher, Netzwerke, Datenbanken, Software, Analysen und Informationen – über das Internet statt auf einem lokalen Server oder PC.

Aufgrund der niedrigeren Kosten dieser Technologie und ihrer einfacheren Zugriffsmöglichkeiten haben sich Cloudlösungen bei Verbraucher*innen, Unternehmen und Behörden immer stärker durchgesetzt. Zudem müssen Unternehmen hierbei in der Regel nur für die Cloudienste zahlen, die sie tatsächlich nutzen. Dies hilft Unternehmen ebenso wie Stadtverwaltungen, die Betriebskosten im Griff zu behalten und Cloudlösungen bei wachsendem Bedarf zu skalieren.

Viele städtische Behörden migrieren ihre Anwendungen, Personalsysteme und wichtigen Verwaltungsdaten von lokalen Speichereinheiten in die Cloud, um Innovationen zu beschleunigen, die Effizienz zu steigern und Kosten zu senken. Dies macht die Verwaltung agiler und resilienter und hilft zugleich, vertrauliche personenbezogene Daten zu schützen. Darüber hinaus sorgen Cloud-Lösungen auch dafür, dass städtische Mitarbeiter*innen und Bewohner*innen sicher remote auf Informationen zugreifen können – unerlässlich für eine unterbrechungsfreie Kontinuität der Behördendienste.

Cloud Computing ist zu einer unverzichtbaren Technologie für Smart Citys geworden, die für Behörden folgende Vorteile bietet:

• Senkung der Kosten, da nicht in Hardware und Software für den Aufbau und Betrieb von lokalen Rechenzentren investiert werden muss und keine Infrastruktur zu verwalten ist.
• Skalierung bei wachsendem Bedarf und Bereitstellung der erforderlichen IT-Ressourcen, wann und wo auch immer diese benötigt werden.
• Höhere Leistung durch ein weltweites Netzwerk von schnellen, effizienten und sicheren Rechenzentren.
• Mehr Sicherheit und besserer Schutz von städtischen Daten, Apps und Infrastrukturkomponenten.
• Schnelleres Arbeiten und Zugriff auf riesige Bestände an Computing-Ressourcen innerhalb weniger Minuten.
• Gesteigerte Produktivität von Führungskräften, Mitarbeiter*innen und IT-Teams der Stadtverwaltung.
• Aufrechterhaltung der Business Continuity mit einfacher Datensicherung und Notfallwiederherstellung.

Künstliche Intelligenz (KI)

Künstliche Intelligenz (KI) ist die Fähigkeit eines Computersystems, menschenähnliche kognitive Funktionen zu imitieren, z. B. Daten zu analysieren, aus neuen Informationen zu lernen und Probleme zu lösen. Auf der Grundlage von Mathematik und Logik simuliert das Computersystem menschliches Denken, um fundierte Entscheidungen zu treffen.

Computersysteme mit künstlicher Intelligenz können Vorhersagen treffen oder Aktionen einleiten, die auf Mustern in vorhandenen Daten basieren. KI kann aus eigenen Fehlern lernen, um die zukünftige Genauigkeit zu erhöhen. Ein ausgereiftes KI-System kann neue Informationen schnell und zutreffend verarbeiten. Somit ist es auch für komplexe Szenarien einsetzbar, z. B. autonom fahrende Autos, Bilderkennungsprogramme und virtuelle Assistenten.

Stadtverwaltungen nutzen KI in Koordination mit anderen Lösungen wie IoT, Edge Computing und Blockchain. In einer Smart City hilft KI, die Kommunikation mit den Bürger*innen zu verbessern, Informationen schnell in die Öffentlichkeit zu bringen, Energie und Wasser zu sparen und die Stromversorgung von intelligenten Gebäuden, intelligenten Straßenlaternen oder intelligenten Verkehrssystemen sicherzustellen.

Beispielsweise verwenden viele Smart Citys inzwischen KI-Chatbots, um den Bewohner*innen online schnelle, präzise Antworten und Informationen zu liefern. Darüber hinaus haben einige Verwaltungen bereits KI-Sensoren zur Erfassung und Auswertung von Verkehrsdaten angeschafft, um den Verkehrsfluss zu optimieren. Solche vorausschauenden Technologien verändern die Funktionsweise des Stadtbetriebs und verbessern somit die Lebensqualität für die Bewohner*innen.

Internet der Dinge (IoT)

Das Internet der Dinge (IoT) besteht aus Anlagen, Produkten und Geräten, die mit der Cloud verbunden sind und imstande sind, Daten zu erfassen und sicher zu übertragen. Das IoT ermöglicht es Unternehmen, Daten direkt zu sammeln und zu verwenden, um schnell fundierte Entscheidungen zu treffen. Die Technologie für Smart Citys liefert zeitnahe und relevante Erkenntnisse, die Unternehmen aller Branchen nutzen können, um effizienter zu arbeiten und das Kundenerlebnis zu verbessern.

Smart Cities auf der ganzen Welt nutzen IoT-Sensoren, um Daten unmittelbar zu erfassen und auszuwerten. Die durch das IoT bereitgestellten Erkenntnisse vermitteln den Führungskräften der Stadtverwaltung ein besseres Verständnis dessen, was in ihrer Stadt geschieht, und das nahezu in Echtzeit. Diese Technologie für Smart Citys ermöglicht es den Behörden außerdem, intelligente Infrastrukturen zu verknüpfen, Prozesse remote zu überwachen, Echtzeit-Tracking durchzuführen und Verwaltungsvorgänge in der gesamten Stadt zu verbessern.

Stadtverwaltungen in Smart Citys nutzen das IoT zunehmend für zwei wichtige Aufgaben: Remoteüberwachung und prädiktive Wartung.

Per Remoteüberwachung kann die Verwaltung Ressourcen wie Fahrzeuge und Maschinen kontinuierlich oder in regelmäßigen Abständen überwachen. So können die Führungskräfte der Stadtverwaltung den Standort, die Leistung und den Zustand der jeweiligen Ressource lückenlos nachverfolgen. Die Erkenntnisse, die durch diese Technologie für Smart Citys generiert werden, unterstützen die Stadtverwaltung bei folgenden Aufgaben:

• Senkung der Kraftstoff-, Wartungs- und Servicekosten.
• Optimierung von Verwaltungsprozessen.
• Bessere Erfahrungen für die Bürger*innen.
• Weniger Verschleiß bei Fahrzeugen und Maschinen.
• Höhere Anzahl an Serviceterminen pro Tag.
• Effizienteres Fahrzeug-Routing.
• Besserer Bewohnerschutz und mehr Sicherheit für städtische Mitarbeiter*innen.

Prädiktive Wartung nutzt Machine-Learning-Software, um Daten zu analysieren, Ergebnisse vorherzusehen und Verwaltungsvorgänge zu automatisieren. Diese Technologie ermöglicht es Führungskräfte der Stadtverwaltung, Probleme zu erkennen und zu lösen, bevor sie zu einem größeren Problem werden. Prädiktive Wartung hilft Stadtverwaltern von Smart Citys:

• Mechanische oder betriebstechnische Probleme ermitteln, die zu Ausfällen oder Verlangsamungen führen.
• Festlegen, welche Ersatzteile für Reparaturen vorrätig gehalten werden sollen.
• Geräteausfälle vorhersehen und vermeiden, bevor sie eintreten.

Die Investition in IoT als Smart-City-Lösung hilft Stadtverwaltungen, der Öffentlichkeit bessere Leistungen zu bieten, einen persönlicheren Umgang mit den Bürger*innen zu pflegen, Vergeudung von Material und Arbeit zu vermeiden und die betriebliche Effizienz zu steigern.

Blockchaintechnologie

Die Blockchain ist eine dezentrale digitale Datenbank mit Informationen, die in einem großen, öffentlich zugänglichen Netzwerk gleichzeitig genutzt und geteilt werden können. Unternehmen und Behörden investieren in diese innovative Technologie, um effizientere Lieferketten zu schaffen, komplexe Prozesse zu vereinfachen, Missbrauch zu vermeiden und Transaktionen schnell zu überprüfen.

Mithilfe der Blockchain können Netzwerkteilnehmer*innen Daten ohne zentrale Verwaltung zuverlässig und transparent austauschen. Diese Funktion ist insbesondere auch für Stadtverwaltungen nützlich. Das liegt daran, dass in Stadtverwaltungen normalerweise zahlreiche Beteiligte sicher Informationen austauschen müssen, um Verwaltungsvorgänge aufrechtzuerhalten, wichtige Entscheidungen zu treffen und Dienste zu optimieren.

Smart Citys nutzen Blockchain-Lösungen insbesondere für folgende Zwecke:

• Einfacher und sicherer Datenaustausch.
• Verbesserung der behördenübergreifenden Zusammenarbeit.
• Zentraler Überblick über die städtische Lieferketten.
• Betrugsbekämpfung und schnellere Überprüfung von Finanztransaktionen.
• Aufbau intelligenterer und effizienterer Lieferketten.
• Vereinfachte Streitbeilegungsverfahren in Datenschutzfragen bei Audit-Prüfungen und bei der Einhaltung gesetzlicher Vorschriften.
• Steuerung des Energieverbrauchs, der Stadtentwicklung und der Einwohnerzahlen.

Edgecomputing

Beim Edgecomputing rückt die Computing-Infrastruktur näher an die eigentliche Datenquelle heran. Dadurch wird die Netzwerklatenz (Verzögerungen in der Datenkommunikation) reduziert, eine übermäßige Bandbreitennutzung vermieden und die Dienstkontinuität gewährleistet – auch wenn Cloudverbindungen nur zeitweise bestehen.

Smart Citys überall auf der Welt nutzen Edgecomputing in Kombination mit IoT, KI und Cloudlösungen, um die Kontinuität kritischer Behördendienste und -infrastrukturen zu gewährleisten.

Koordiniert mit anderen Technologien, nutzen Stadtverwaltungen Edgecomputing-Lösungen für folgende Zwecke:

• Vermeidung von Latenz- oder Verbindungsproblemen durch Verarbeitung von Daten in der Nähe der Quelle.
• Verarbeitung, Sortierung und Analyse von IoT- oder Rechenzentrumsdaten zur Bestimmung, worauf sofort reagiert werden muss und was in der Cloud gespeichert werden soll.
• Datenanalysen für schnelle, verwertbare Informationen mithilfe von KI und Machine Learning.
• Effiziente und einfache Übertragung von Netzwerkdaten zwischen Cloud und Edge.
• Ausführung von Anwendungen an Remote-Standorten für schnellere Transaktionen und weniger Bandbreiteneinschränkungen.
• Erfüllung behördlicher Bestimmungen mithilfe von Machine-Learning-Modellen, die Administrator*innen bei potenziell vertraulichen Daten warnen.

Ein Beispiel: Der Flughafen London Heathrow nutzt Edgecomputing, KI und Machine Learning in Kombination mit einem 3D-Scanner, um den illegalen Handel mit Wildtieren zu verhindern.

Augmented Reality (AR)

Bei Augmented Reality (AR) wird ein computergeneriertes Bild über eine reale Umgebung gelegt, dem oder der Benutzer*in wird also eine kombinierte Ansicht angezeigt. Viele Unternehmen nutzen diese interaktive Technologie, um Mitarbeiter*innen zu schulen und ihnen einen klaren Einblick in Bereiche zu verschaffen, die sie ansonsten kaum erreichen oder sehen könnten.

Mit Advanced AR-Lösungen können Benutzer*innen eine Vielzahl von Aufgaben erledigen, die ohne diese intelligente Technologie viel zu schwierig oder zu gefährlich wären. Beispielsweise verwenden städtische Arbeiter*innen bei Tiefbauarbeiten häufig mobile Geräte, die ein Overlay der vorhandenen Versorgungsleitungen oder sonstigen Ressourcen einblenden. So können Arbeiter*innen sehen, wo unter einer Straße Rohrleitungen verlaufen, und deren Betriebszustand bestimmen. Das King County im Großraum Seattle wurde für den Einsatz eines Mixed Reality-Geräts zur Schulung der Bediener*innen in einer Kläranlage ausgezeichnet.

Stadtverwaltungen von Smart Citys setzen AR auch für folgende Aufgaben ein:

• Vereinfachung komplexer Stadtplanungs- und Bauprojekte.
• Fachkundige Beratung und Unterstützung während der Arbeit an einem Remotestandort.
• Weiterbildung von Mitarbeiter*innen mit praktischen Schritt-für-Schritt-Anleitungen.
• Unterstützung für Außendienstmitarbeiter*innen für eine schnelle, effiziente und sichere Erledigung ihrer Aufgaben.
• Optimierung von Prüfungs- und Genehmigungsverfahren.