Der Weg zur intelligenten Stadtinfrastruktur beginnt mit der Forschung

Die richtige Technologie kann jede Stadt aufwerten, aber wir müssen ihre Auswirkungen verstehen.
Dominik Schiener Contributor

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In den Vereinigten Staaten gerät die kritische Infrastruktur von Städten, Bundesstaaten und des Bundes ins Hintertreffen. Obwohl große Investitionen, Planungen und Entwicklungen in das US-Infrastruktursystem geflossen sind, hält ein Großteil davon nicht mit dem Tempo neuer Technologien Schritt und ein Teil davon wurde seit Jahrzehnten nicht mehr richtig aktualisiert, stattdessen wurden einfach neue Systeme zu alten Systemen hinzugefügt. Dies lässt sich auf eine Kombination aus Haftungsstrukturen in den USA, Schwierigkeiten bei der Zusammenschaltung von Infrastrukturen in verschiedenen Gerichtsbarkeiten, Sorgen über die Einführung von Sicherheitsrisiken im großen Stil und dem Versuch, dieses Risiko zu mindern, zurückführen.

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Es besteht ein Interesse daran, die städtischen Systeme aufzurüsten, um effizienter zu werden, mehr auf die Echtzeit-Nachfrage einzugehen und ins 21 Jahrhundert zu gelangen. Es wird auch neue Technologien erfordern.

Die Distributed-Ledger-Technologie (DLT) kann, wenn sie richtig eingesetzt wird, für die Infrastruktur einer Stadt das leisten, was bestehende Technologien nicht können. Wo bestehende Technologien schwer sind, teure Server benötigen und einen größeren Energiebedarf haben, ist die Distributed-Ledger-Technologie leicht und kann auf einzelnen Knoten (Code-Umgebungen) und direkt auf Dingen wie Ampelsensoren implementiert werden. Sie erlaubt auch eine bessere Überwachung aus Sicht des Datenschutzes. Die Fähigkeit, Distributed-Ledger-Technologie in leichtgewichtige Frameworks einzubringen, ermöglicht mehr Sicherheit und Upgrades für kritische Infrastrukturen.

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Vorteile der intelligenten Infrastruktur

Die größte Auswirkung von intelligenter Infrastruktur ist, dass sie es lokalen Regierungen ermöglicht, sich auf den Grund zu konzentrieren, warum sie überhaupt da sind: Die Lebensqualität der Einwohner zu erhöhen, Stabilität und Kultur für lokale Unternehmen zu bringen und eine einladende und reibungslose Umgebung für Touristen oder Besucher zu schaffen. Regierungen können Stabilität schaffen, Einnahmequellen rationalisieren und eine reibungslose Betriebsumgebung für Menschen und Organisationen in ihrem Zuständigkeitsbereich integrieren.

Denken Sie an die Verkehrsinfrastruktur. Ein großer Teil der Einnahmen in Städten und Staaten stammt aus Dingen wie Mautgebühren und Parkgebühren am Straßenrand und natürlich aus Steuern. Die Staaten kontrollieren die Autobahnen, Interstates und die Mautinfrastruktur, meist in Zusammenarbeit mit Dienstleistern. Die Städte kontrollieren die lokalen Straßenränder und Durchgangsstraßen sowie die Einnahmen, die durch Parklösungen anfallen. Mit der Pandemie sind diese Ressourcen versiegt, da die Menschen zu Hause bleiben, sich sozial distanzieren, weniger öffentliche Verkehrsmittel nutzen und aus der Ferne arbeiten.

Dies bietet nun eine Gelegenheit für ein erweitertes Beispiel für den Wunsch, den Verkehrsfluss zu verstehen. Hätten Städte mehr Einblicke in Echtzeit, könnten sie die Nachfrage verstehen und den Verkehrsfluss flüssiger gestalten. Dies kann durch neue Technologien geschehen, wie sie z. B. in Singapur eingesetzt werden, z. B. Systeme zur Bestimmung von Grünverbindungen, Parkleitsysteme und Systeme zur Überwachung von Schnellstraßen, die eine bessere Verkehrsüberwachung und -lenkung ermöglichen.

Es gibt auch gute Möglichkeiten, Anreize für die Verkehrslenkung zu schaffen und gleichzeitig Stabilität für lokale kleine und mittlere Unternehmen in den Städten zu schaffen, z. B. durch Parkleitsysteme, die es lokalen Unternehmen ermöglichen, Rabatte für das Parken in der Nähe anzubieten.

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Ein offenes Verkehrsnetz (im Sinne von Datenpunkten, die zur Rationalisierung und Verwaltung gesammelt werden) kann in Städten mit kleineren Straßennetzen reibungslosere Verkehrsmuster schaffen. Verkehrszentren könnten mit Lieferdiensten kommunizieren, deren Routen kennen und Fenster für die Parkplatzreservierung einrichten. Der Verkehrsfluss könnte so gesteuert werden, dass Lieferdienste ein- und ausfahren können, ohne Staus auf engen, stark befahrenen Straßen zu verursachen.

Ein weiteres Angebot an intelligenter Infrastruktur kann bei grenzüberschreitenden Verbindungen für den Transport von Waren und Dienstleistungen gesehen werden. Das Eigentum an der Infrastruktur in den USA ist stark zersplittert: Die Städte sind Eigentümer der lokalen und nachbarschaftlichen Straßenränder, die Bundesstaaten besitzen die Highways und Interstates. Das bedeutet auch, dass die Infrastruktur, die dies unterstützt, stark verteilt ist, da jede Einheit ihre eigenen Systeme zur Unterstützung ihrer Infrastruktur haben muss, die typischerweise unterschiedliche Lösungen, Dienste und Datenstrukturen verwenden.

Wenn ein Fahrzeug Waren und Dienstleistungen durch verschiedene Gerichtsbarkeiten transportiert, gehört die Infrastruktur, mit der es verbunden ist, verschiedenen Unternehmen. Die Art und Weise, wie sie sich mit dieser Infrastruktur verbinden oder in vielen Fällen nicht verbinden, ändert sich also schnell und verringert die Menge an Nutzen und Intelligenz, die diese Infrastruktur in großem Umfang liefern kann. Sei es ein Lieferdienstleister oder eine Lebensmittellieferung, die über die Landesgrenzen hinausgeht.

Die Mautsysteme arbeiten oft nicht zusammen, so dass die gemeinsame Nutzung von Daten in vielen Fällen gar nicht möglich ist. Und die städtische Infrastruktur ist nicht mit der staatlichen Autobahninfrastruktur verbunden, so dass es keinen adäquaten oder kosteneffizienten Mechanismus gibt, um Erkenntnisse auszutauschen und Reisende problemlos von der Autobahn in die Stadt und zu einem idealen Parkplatz zu leiten. Dieses stark fragmentierte und verteilte System ist jedoch ein idealer Bereich für die Integration von DLTs, da es leichtgewichtig und energieeffizient ist und als Bindeglied für diese unzusammenhängenden Systeme fungiert.

Dies ermöglicht eine einfachere, sicherere und datenschutzfreundlichere Lösung, mit der verschiedene Gerichtsbarkeiten die Infrastruktur, die sie besitzen und verwalten, in die Lage versetzen können, Daten und Erkenntnisse mit den durchfahrenden Geräten und Fahrzeugen auszutauschen, ohne anderen Organisationen privilegierten Zugriff zu gewähren und die Sicherheit ihrer Systeme zu gefährden.

Unabhängig davon erfordert all dies ein Echtzeit-Verständnis dessen, was in den verteilten Systemen vor sich geht, die eine wichtige staatliche und städtische Infrastruktur darstellen.

Die Nutzung dieses Echtzeitverständnisses, um den Einwohnern die Vorteile einer intelligenten Stadtinfrastruktur aufzuzeigen, sei es durch Rabatte oder Ermäßigungen im öffentlichen Nahverkehr oder bei den Versorgungsunternehmen, ist etwas, woran die Städte interessiert sind. Sie müssen die Technologie nur verstehen und ihr vertrauen, bevor sie sie ohne Risiko implementieren können.

Mit Forschung das Risiko überwinden

Städte auf der ganzen Welt haben intelligente Systeme zur Sammlung von Daten über die Bewegung ihrer Infrastruktur implementiert. Die Paradebeispiele Hongkong und Schanghai haben auch die negativen Folgen der Implementierung eines solchen Systems unter weniger bewohnerzentrierten Rechtsregeln veranschaulicht. Diese Städte sind massiv sauber und effizient, überwachen aber auch ihre Bürger durch dieselbe Infrastruktur. Das ist in den Augen der meisten Bewohner nirgendwo auf der Welt ein Vorteil einer Smart City.

Diese Art von Risiko, dass die Infrastruktur zur Überwachung genutzt wird, ist nur ein Risikofaktor, der mit entsprechender Forschung und Prüfung gemindert werden kann.

Der andere Risikofaktor ist natürlich böswilliges Hacken. Die Städte sind zu Recht besorgt, dass ihre Systeme mit Ransomware gehackt werden könnten. Kein Bürgermeister möchte bei einer solchen Pressekonferenz auf dem Podium stehen. Während die bloße Feststellung, dass die Dezentralisierung der Technologie auf einem Distributed-Ledger-System nicht ausreicht, um dieses Gefühl des Risikos zu lindern, kann es gezeigt werden, dass es in Aktion ist. Die Bereitschaft, die mit der Angst vor der Aufrüstung überlagert ist, muss mit der Realität des Verstehens gemildert werden. Viele der aktuellen Praktiken für das Verständnis neuer Technologien funktionieren auf eine Weise, die als Wasserfall-Entwicklungsmethode bekannt ist. Diese ist dadurch gekennzeichnet, dass einzelne Organisationen neue Fähigkeiten erforschen und neue Technologien in ihren privaten Labors testen, was die Menge an aktivem Feedback reduziert und die Zusammenarbeit einschränkt, aber auch die Kosten erhöht.

Daraus resultieren lange Zeiträume für die Planung von Aufrüstungen in Städten und Bundesstaaten sowie längere und weniger präzise Zeitrahmen und Budgets für die Bereitstellung. Dies führt dazu, dass einige Städte in den USA Infrastruktursysteme verwenden, die im Kern Jahrzehnte alt sind. Es ist an der Zeit, dass Städte und Bundesstaaten zu neuen, schlanken und agilen Methoden übergehen, um Lösungen zu testen und zu entwickeln, die sie dann implementieren können. Sie brauchen nur einen Ort, an dem sie alles testen können, bevor sie es implementieren.

In der EU gibt es weit über 100 Regulierungslabore. Vom EU Policy Lab, über das EU Blockchain Lab und so weiter, ermöglichen diese Einrichtungen Sandkastentests von neuen Technologien und wie sie auf Infrastrukturnetze angewendet werden können, neben vielen anderen Projekten. Dies macht es für europäische Städte einfacher, fundierte Entscheidungen über Infrastrukturänderungen zu treffen, zu verstehen, wie die Technologie funktioniert und wie man ihre Integration priorisiert. Der Hauptvorteil ist ein agiler und schneller Test- und Entwicklungsprozess, der die Zusammenarbeit fördert und gleichzeitig die Vorabkosten reduziert. Behörden können oft wesentlich weniger Zeit für das Testen und Verstehen neuer Technologien aufwenden, bevor sie diese implementieren, und durch die iterative Entwicklung sicherstellen, dass das, was implementiert wird, auch das ist, was benötigt wird. Anstatt mit schwerfälligen und teuren Beschaffungsprozessen und isolierten Forschungsinitiativen zu beginnen.

In den USA gibt es kein solches Netzwerk von kollaborativen Laboren. Es gibt eine Handvoll, die damit beginnen, aber insgesamt sind die USA mindestens vier bis fünf Jahre hinter der EU zurück, wenn es um kollaborative Sandbox-Testfelder und schlanke Regierungsprozesse geht. Es gibt eine Reihe von Labs in den USA, aber wie bereits erwähnt, handelt es sich dabei oft um unabhängige Labs, die nicht auf das Konzept ausgerichtet sind, mehrere Parteien aus dem öffentlichen und privaten Sektor zusammenzubringen, um iterativ den richtigen Weg so effizient wie möglich zu finden.

Das muss sich ändern, bevor wir wirklich mit der Umsetzung einer intelligenten Infrastruktur beginnen können, insbesondere in größeren Städten wie Los Angeles. Während einige Städte, wie Austin, TX, an eigenen Initiativen in Richtung eines intelligenten Verkehrsnetzes arbeiten, fehlen den meisten die Finanzen und die Fähigkeit, einfach etwas zu implementieren, und sie brauchen Tests und Forschung auf nationaler Ebene. Diese Art von Forschung würde die Bedenken bezüglich Hackerangriffen, regulatorischen Fragen und der Implementierung zerstreuen.

Vorwärts gehen heißt loslassen

Palo Alto, Kalifornien, hat die letzten Jahre damit verbracht, einen Smart-City-Plan zu implementieren. Dabei hat man sich auf die Bedürfnisse der rund 70.000 Einwohner der Stadt und der 1,7 Millionen Menschen im Umland konzentriert, um eine intelligente Infrastruktur zu schaffen, die ebenso viele Vorteile wie Effizienzgewinne bringt. Sie legte den Grundstein für andere Städte ähnlicher Größe in den USA, indem sie ihre eigenen strengen Untersuchungen durchführte und Partnerschaften zur Implementierung der Technologie bildete. Dazu brauchte es die richtige Führung und die Bereitschaft, die physikalischen Beschränkungen früherer Technologien zu überwinden.

Um voranzukommen, müssen andere Städte diese Art von Eigenverantwortung übernehmen. Es wäre zwar ideal, wenn es auf lokaler, staatlicher und bundesstaatlicher Ebene kooperative Forschungseinrichtungen gäbe, die es Städten jeder Größe ermöglichen würden, ihre eigenen Pläne für eine intelligente Infrastruktur zu entwickeln, aber das ist derzeit nicht die Realität. Solange das nicht der Fall ist, beweisen Städte wie Austin und Palo Alto, dass es machbar ist. Es braucht nur Zeit, Forschung und den Willen, 50 Jahre alte Infrastrukturteile in den Müll zu werfen.

Original: https://blog.iota.org/the-road-to-smart-city-infrastructure-starts-with-research-a03498c33f86/

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