Технологијата, вградливите системи и модерните градови

Кога ќе помислиме на развојот на технологијата, веќе со години мислиме главно на компјутерите, телефоните и сличните повеќенаменски уреди со коишто имаме секојдневна, директна интеракција.

Меѓутоа нешто кое е во уште поголема мера „сеприсутно“, иако помалку забележливо од овие уреди, се вградливите системи – електронски системи вградени во уреди со специфична, конкретна намена, како на пример автомобили или фрижидери. 

Иако понекогаш не сме свесни за тоа, развојот на ваквите системи е една од главните причини за развојот и на системите во коишто се вградени – на пример подобрувањето на перформансите и безбедноста на автомобилите во голема мера се должи на вградените електронски системи во нив. 

Развојот на новите технологии и нивното имплементирање во секојдневниот живот се непредвидливи, но ќе се обидеме да издвоиме некои начини на коишто тие би можеле (подобро или полошо) да ги оформат градовите на иднината.

image source Aliga

‘Уште не ми е јасно, што е разликата меѓу вградливи системи и нормални компјутери?’

Ако веќе ти е јасно, можеш да го прескокнеш овој дел 🙂 

Како и електронските уреди како персоналните компјутери и мобилните телефони, така и вградливите системи имаат некакви чипови и се наменети да извршуваат некакви операции (програми), за да постигнат некаква цел.

Но, компјутерите за генерална употреба се дизајнирани со цел да можат да поддржат секакви видови програми, од наједноставни до многу комплексни програми што трошат многу време и процесорска моќ – можат да поддржат сѐ – од игри, до пресметување на калкулатор, до анализа на комплексни научни податоци. Поради тоа, жртвуваат малку од можните перформанси во замена за флексибилност и можност за програмирање.

Вградливите системи, од друга страна, се системи направени со конкретна намена. Дури и да може да извршуваат повеќе помали функции, нивната намена се знае уште во почетокот на нивното производство и таа не се менува – затоа, вообичаено не може да се препрограмираат. Намалената флексибилност прави да се исклучително добри и ефикасни во задачата што ја имаат – да ја извршуваат многу побрзо и поефикасно отколку што би ја извршил компјутер за општа намена. 

Овие системи обично имаат блиска интеракција со физичкиот свет преку сензори (за добивање информации од околината) и ефектори (со коишто вршат некакво дејство во околината). Тие се вградуваат во поголеми системи, како на пример автомобили, медицински апарати, микробранови печки и безброј други системи и средини.

image source OrientedSoft

Позитивни ефекти

Енергетска ефикасност

Вградливите системи можат да помогнат во зголемување на енергетската ефикасност и на ниво на цели градови и држави, и на ниво на поединечни домови и градби. 

На повисоко ниво, вградливите системи помагаат во развивање на таканаречени паметни електрични мрежи (smart grids). Користејќи широко распространета мрежа на уреди, може во реално време да се анализира побарувачката и употребата на електрична енергија, да се максимизира употребата на обновливи извори зависно од моменталните временски услови и производство и сл. Потребата од надградување на електричните мрежи не е незабележана – во 2022 год. на светско ниво е забележан пораст од околу 7% во инвестициите во дигитална инфраструктура за електрични мрежи, поконкретно за пренос и дистрибуција на електрична енергија.

На пониско ниво, може да се оптимизира потрошувачката на струја во домовите. Користејќи информации добиени од сензори, како температура, светлина и присуство на луѓе, како и податоци за вообичаената употреба на ел. енергија во домот, може да се оптимизира греењето на просториите и водата, осветлувањето, како и други параметри. Со тоа се овозможува доволна удобност за луѓето, но истовремено и помала штета за природата и пониски сметки за струја.

Постојат повеќе истражувања што ги проценуваат можните заштеди што се добиваат со вакви паметни домови. Неколку од проценките според едно такво истражување се:

• Паметен термостат може да ги намали трошоците за греење за околу 8% и за ладење за околу 10%
• Паметно осветлување може да заштеди 7-27% од трошоците за осветлување
• Паметни бојлери можат да заштедат до 15% од трошоците за греење на вода

Ефикасно справување со загадување и управување со отпад

Во борбата против загадувањето на природата, еден од најголемите предизвици е да се идентификуваат изворите на загадување со цел потоа да се спречат. Меѓу другото, и да се зголеми нивото на одговорност од страна на општеството и загадувачите. 

Пример со којшто особено се соочува градот Скопје е загадувањето на воздухот. 

Во средина каде што загадувањето на воздухот се менува многу брзо и зависи од многу фактори, потребна е густа мрежа на сензори за загадување (и метеоролошки карактеристики), анализа на податоците во реално време и интеграција на податоците и анализите во мрежа достапна за граѓаните и надлежните институции. 

image source keysight

Всушност, веќе постоечката мрежа на сензори за загадување на воздухот е пример за добриот ефект на  вградливи системи на дело. Со зголемување на нивното присуство, можности и вмреженост, може да дојдеме до многу појасни заклучоци за квалитетот на воздухот и зошто е тој таков, а и многу побрзо да се реагира на инциденти или прекршоци и да се подобри квалитетот на воздухот долгорочно.

Друг проблем со којшто многу градови се соочуваат е отпадот, преполнети контејнери, неефикасност на претпријатијата за комунална хигиена и сл., но и ова може да се подобри. 

Постојат таканаречени ‘fill-level’ сензори што го регистрираат нивото на полност на контејнерите во реално време. Тие комуницираат со централизиран систем, што пак може да направи најефикасен план за собирање на отпадот низ градот, што ќе заштеди време и гориво и ќе спречи преполнување.

image source A2Z Market Research

Дополнително, со долгорочна анализа на податоците од сензорите, може да се определи во кои делови од градот се создава повеќе или помалку ѓубре и со тоа може да се подобри поставеноста на корпи за отпадоци и контејнери.

Подобра урбана мобилност

Лошо синхронизирани семафори, преголема гужва на одредени улици во одредено време, многу време потрошено во сообраќај и дополнително аерозагадување – ова се само дел од проблемите што градовите ги имаат во врска со (претежно автомобилскиот) сообраќај. 

image source ScienceSoft

И овде, со помош на густа мрежа од сензори и анализа во реално време, може да се оптимизира сигнализацијата и прецизно да се информираат патниците, а со тоа да се добие и намалено време на патување, подобрен квалитет на воздухот и подобрена мобилност. Пример за град познат по тоа што се смета за „паметен град“ и активно работи да овозможи паметна мобилност е Сингапур, што предничи пред други градови во споделувањето на информации за сообраќајот јавно со корисниците.

Освен во оптимизација на сообраќајот на градско ниво, вградливите системи можат да го подобрат сообраќајот и преку самите возила, така што ќе имаме сѐ попаметни, побезбедни и поефикасни возила.

И секако, една од најважните алки во сообраќајот на секој град, јавниот сообраќај може да се подобри на ист начин како останатиот дел од сообраќајот. Со добра анализа на исполнетоста на јавниот превоз и улиците во текот на денот, може да се оптимизираат линиите, да се зголеми ефикасноста на самиот превоз и граѓаните да имаат информација во реално време за евентуални задоцнувања. Со ова ќе се зголеми и примамливоста на јавниот превоз и ќе се тргнат многу автомобили од улиците.

„Но тоа не е сѐ,“ навистина

Постојат и многу други придобивки од употреба на напредни вградливи системи во градовите и нивно претворање во паметни градови, како полесно детектирање и реагирање во итни случаи (криминал, несреќи како пожари и сл.) и безброј други креативни решенија.

Генерално, главните полиња во коишто се очекува да се подобрат градовите се оптимизација на ресурсите, отпорност на негативни влијанија и подобрен квалитет на живот на граѓаните.

На што треба да внимаваме?

Колку и да сме уверени во позитивните можности што ги набројавме и сме возбудени за нив, со секоја нова технологија доаѓаат и ризици. Вградливите системи се веќе долго време во употреба и самите по себе се веќе проверени, но секогаш постои простор за внимателност и планирање со безбедност и одржливост на ум.

Најпрво, да тргнеме од патот едно очигледно, но и реално ограничување. Сите електронски уреди трошат струја, па со зголемување на нивните броеви и побарувања се зголемува и потрошувачката на електрична енергија. Меѓутоа во случајот на паметно употребени електронски уреди што ја зголемуваат ефикасноста на градот и имаат многу мала потрошувачка, заштедата што се прави преку нив убедливо го надминува трошокот.

Ризик од „пробивање“ на податоците

За еден град да може да функционира најоптимално како екосистем со помош на вградливи системи, не е доволно секој уред да работи поединечно – потребно е споделување на податоци и соработка меѓу уредите, што често се одвива преку безжични мрежи и се обработува на сервери.

Колку е поголем протокот и осетливоста на податоците, толку е поголем и ризикот од злонамерни напаѓачи што сакаат да пристапат и да избришат или изменат некои податоци. Со зголемување на употребата на паметни уреди и таканаречениот „Интернет на нештата“, има постојан тренд и на зголемување на бројот на сајбер напади на тие уреди – во 2018 биле регистрирани околу 32 милиони напади, додека во 2022 биле регистрирани околу 112 милиони.

Ризиците по сајбер безбедноста не се нови, постојат од кога постои поимот „сајбер“ како што го знаеме денес. Затоа и инженери и научници се во постојана трка со напаѓачите, правејќи ги системите сѐ побезбедни и побезбедни. Ова иако не е причина да се откажеме од идеите за паметни градови, ни кажува дека е навистина важно да продолжиме со грижливо и континуирано подобрување на безбедноста и соработка со луѓе, експерти во својата област, кои би вградиле програми за заштита кои не е лесно да се пробијат.

Потреба од јасно дефинирани ограничувања и правила за ракување со податоци

Споменавме како злонамерни трети лица можат да злоупотребат технички недостатоци на системите и да ги загрозат податоците и безбедноста. Сепак, не треба да заборавиме дека е многу важно какви и чии податоци се обработуваат и чуваат, како и кој и со какви дозволи има пристап до системите за аналитика, одржување и складирање на податоците.

Можат да се постигнат бројни неверојатно корисни нешта со релативно ограничени податоци што не ја нарушуваат приватноста на граѓаните, но доколку нивната имплементација не е добро систематски регулирана, може да дојде до намерни или ненамерни нарушувања на приватноста на граѓаните од страна на авторитети, компании или индивидуи. 

Затоа, пред да се имплементираат вакви паметни системи на посериозно ниво, потребно е созревање на правните системи за тие да дојдат во тек со новото време на технолошки напредок, интернет и движење на големи количини на податоци.

Иднината е непредвидлива, но (може да се потрудиме да биде) позитивна!

Светот на технологиите, науката и иновациите е прилично непредвидлив, а потребата од итна и сигурна трансформација на градовите кон одржливост и хуманост е голема. Дали технологијата ќе ни помогне да стигнеме до таа трансформација доволно ефикасно и навремено останува да видиме, но за сега таа дава многу позитивни ветувања и има огромен број на идеи што се веќе во изработка ширум светот. 

Најдобра шанса за успех ќе имаме доколку ги отвориме очите и кон можностите и кон ризиците, и се обидеме да ги зголемиме првите и да ги намалиме вторите. 

Сакаш да дознаеш повеќе?

Зависно од тоа кој аспект на паметни градови те интересира повеќе, постојат безброј слободно достапни извори (иако претежно на англиски)! Еве неколку примери:

• За економскиот импакт на паметни градови и трендови во нивното имплементирање: Светски економски форум, Меѓународна агенција за енергетика, Smart Cities Alliance и други
• За техничкиот аспект на вградливи системи, паметни градови и интернет на нештата: трудови на IEEE Xplore, ScienceDirect, TechTarget за воведно објаснување што се вградливи системи и сл.

Пишува Ангелина Лаброска, информатичарка, ентузијаст за заштита на животната средина и оптимист ✌🏼