АНАЛИЗ И ПРИМЕНЕНИЕ КИБЕРФИЗИЧЕСКИХ СИСТЕМ В КОНЦЕПЦИИ "УМНЫЙ ГОРОД"

АННОТАЦИЯ

Последние полвека в мире отмечается рост интереса к киберфизическим системам и их внедрению в повседневную жизнь человека. Одной из самых перспективных технологических тенденций развития киберфизических систем является концепция «умного города». В различных странах реализуются проекты по строительству новых «умных» кварталов или целых населенных пунктов, а также по приведению городов, которые давно уже существуют к стандарту «умных». По данным компании McKinsey, в 2020 году на планете, насчитывалось около 600 «умных городов», и с каждым годом темпы роста количества «умных городов» набирают все больше оборотов. В этой статье будет изучено то, как именно киберфизические системы применяются в концепции «умного города».

ABSTRACT

Over the past half century, there has been an increase in interest in cyber-physical systems and their implementation in human everyday life in the world. One of the most promising technological trends in the development of cyber-physical systems is the concept of a “smart city”. In different countries, projects are being implemented to build new "smart" neighborhoods or entire settlements, as well as to bring cities that have long existed to the "smart" standard. According to McKinsey, in 2020 there were about 600 “smart cities” on the planet, and every year the rate of growth in the number of “smart cities” is gaining momentum. This article will explore exactly how cyber-physical systems are applied in the concept of a “smart city”.

Ключевые слова: Умный город, киберфизические системы.

Keywords: Smart city, cyber-physical systems.

Киберфизическая система — это информационно-технологическая концепция, представляющая собой интеграцию вычислительных ресурсов в физические сущности любого вида, включая биологические и рукотворные объекты [1].

Главной характеристикой киберфизических систем является очень плотное взаимодействие между вычислительными и физическими процессами. Взаимодействие между системами происходит с помощью стандартных интернет-протоколов. На основе полученных данных, система способна прогнозировать данные и адаптироваться к внешним изменениям.

Киберфизическая система является сложной системой состоящая из вычислительных и физических элементов, которая постоянно получает данные из окружающей среды и использует их для оптимизации процессов управления.

Главными технологическими предпосылками возникновения киберфизических систем являются:

1. Увеличение числа приборов с интегрированными процессорами и средствами хранения данных;
2. Интеграция систем, позволяющая достигнуть наибольшего эффекта путем объединения отдельных компонентов в большие системы;
3. Ограничение когнитивных способностей человека, которые эволюционируют медленнее, чем информационные технологии.

Современные киберфизические системы характеризуются тесной интеграцией физических, вычислительных и коммуникационных процессов: компьютеры, сети и датчики во взаимодействии управляют сложными системами. Киберфизические системы позволяют лучше понимать поведение систем и пользователей для повышения производительности и более эффективного управления ресурсами.

Киберфизические системы все больше и больше применяются в различных отраслях, и одним из наиболее перспективнейшим направлением развития систем является концепция «Умный город».

Умный город — это информационно-технологическая концепция интеграции множества информационных и коммуникационных технологий (ИКТ), в том числе систем Интернета вещей (IoT) для управления городской инфраструктурой: транспортом, образованием, здравоохранением, системами ЖКХ, безопасности и т.д. Целью создания «умного города» является улучшения управления городскими потоками и быстрой реакции на сложные задачи. Поэтому «умный город» более подготовлен к решению проблем, чем при простом «операционном» отношении со своими гражданами [3].

В рамках концепции «Умный город» информационные технологии используются для:

·Эффективного использования физической инфраструктуры города c целью поддержки экономического, социального, культурного развития граждан;

·Эффективного взаимодействия с жителями по вопросам местного самоуправления и для принятия решений путем использования открытых инновационных процессов и электронного взаимодействия;

·Усиления «коллективного разума» учреждений города посредством внедрения элементов электронного управления с участием граждан и совместного проектирования городской среды;

·Достижение высокой степени адаптивности к внедрению новых технологических решений, эффективное реагирование на изменение ситуации путем улучшения качества управления городской средой [3].

Виды данных, доступных в умных городах, разнообразны: карты, траектории перемещений, информация о работе городской инфраструктуры, медицинские сведения, метеорологические сводки и пр. С одной стороны, нужна открытость, с другой, могут возникнуть проблемы в связи с тем, что такие данные представляют коммерческую ценность или создают угрозы конфиденциальности. Соответственно, доступ и многократное использование данных контролируются государственными и частными организациями с помощью лицензий, патентов и института авторского права.

Как уже было сказано выше, киберфизические системы, представляют собой системы, в которых плотно интегрируются вычислительные системы в физические объекты или сущности, и данное определение, отлично описывает то, как данные системы связаны с концепцией «Умный город». Применение киберфизических систем помогает сбору данных о происходящем в городе, для дальнейшей аналитики, и возможно для прогнозирования. Также, помимо аналитики, внедрение подобных систем может упростить жизнь обычного человека в крупном городе.

Киберфизические системы позволяют автоматизировать отдельные подсистемы, объединение которых образуют «умный город», а также позволяют сделать эти подсистемы крупнее, что позволяет им охватывать все больший спектр задач. Но также, киберфизические системы предоставляют новые подходы к моделированию для дальнейшего развития концепции и упрощения реализации систем, без потерь в функциональности.

Концепция «Умный город» является довольно-таки молодой и у нее есть множество перспектив для развития. На данный момент, данная концепция движется по пути всё большего переплетения и упрощения повседневной жизни человека. И как любая новая концепция, она эволюционирует по мере развития современных цифровых технологий. Хорошим примером развития данной концепции по мере развития цифровых технологий является система Face Pay, способ оплаты по лицу пользователя, внедренная в метро во многих странах. Получается так, что пользователю при проходе через турникет, не надо доставать ни проездной, ни банковскую карту для оплаты, так как сканер, установленный на турникете, считывает математические маркеры с лица человека, строит модель и сравнивает ее с имеющимися в базе данных и находит соответствующую учетную запись. И затем списывает средства, с банковской карты, которая привязана к этой учетной записи.

В данный момент, многие специалисты в данной сфере бьются над стандартизацией концепции «Умный город», так как в силу быстрого темпа развития, не существует даже точного определения «Умный город», а связано это с постоянными изменениями в информационных технологиях и изменением набора применяемых технологий, используемых в концепции.

Стоит отметить, что немало важным являлось исследование пользователей, на основании которого мы можем сделать следующие выводы: 45% опрошенных полностью довольны тем, что предоставляет концепция «Умный город» в нашей стране; 40% считают, что концепции в нашей стране есть куда расти; и только 15% недовольны внедрением систем в повседневную жизнь.

Рисунок 1. Процентное соотношение по опросу

В дальнейшем планируется рассмотреть на более глубоком уровне взаимодействие информационных систем и концепции «Умный город», а также проанализировать, в каком направлении будет развиваться данная концепция.

Список литературы:

1. Свободная интернет энциклопедия «Wikipedia» «Киберфизическая система». [Электронный ресурс]. — режим доступа: URL — https://clck.ru/ZCYZZ
2. Электронный портал «Tadviser» «Киберфизические системы, Cyber-Physical System, CPS». [Электронный ресурс]. — режим доступа: URL — https://clck.ru/PVNBG
3. Электронный портал «Tadviser» «Умные города». [Электронный ресурс]. — режим доступа: URL — https://clck.ru/V5g2C