Otázky pro Prof. Dr. Ing. Miroslava Svítka kladl Petr Beneš
Prof. Dr. Ing Miroslav Svítek vystudoval Fakultu elektrotechnickou ČVUT a během studia ještě absolvovat obor akordeon na Státní konzervatoři v Praze. Svoji profesní dráhu spojil s Fakultou dopravní ČVUT, kde byl v roce 2008 jmenován profesorem. V roce 2015 se stal historicky prvním prezidentem Českého klastru chytrých měst (Czech Smart City Cluster) a pracovně jsme se setkali při realizaci několika odborných konferencí zaměřených na problematiku Smart Cities.
V rámci společenského programu těchto akcí došlo i na akordeon, který mně vždy fascinoval počtem svých ovládacích prvků kláves a knoflíků, takže jsem v údivu zapomínal, že bez rozmachu rukou interpreta by nevyšel jediný tón. Odborný rozmach zaměřený na komplexní inteligentní systémy a jejich aplikace v oblasti řízení dopravy a funkcí městských celků je důvodem, proč jsem se právě v doprovodu pana profesora Svítka nechal ochotně zlákat na procházku pestrým světem harmonizovaných inteligentních měst včetně rozvíjejícího se projektu Chytrá Evropská v Praze.
Řekněme, že jsme na akademické půdě. Existuje nějaká definice Chytrého města (Smart City)?
Existuje mnoho definic. Já nejčastěji používám, že koncept chytrých měst se snaží vhodně využívat moderních technologií, aby docházelo k synergickým efektům mezi různými odvětvími (doprava, energetika, logistika, bezpečnost, životní prostředí, správa budov, atd.) a k lepšímu managementu měst na základě věrohodných dat, informací a znalostí a to s ohledem na udržitelný rozvoj (Sustainability), odolnost (Resilience) a také kvalitu života (QoL – Quality of Life) občanů územních celků.
A co slovo smart používané ve spojení s technickými „vymoženostmi“ již minulého dvacátého století, namátkou mne napadají energetická síť (grid), doprava/logistika, pouliční osvětlení (lighting), nádraží, letiště … Co tento přívlastek „chytrý“ v takovém případě znamená?
Každá komponenta města je vybavena informačním a komunikačním systémem a proto může být zařazena do virtuálního digitálního dvojčete (Digital Twin), kde je typicky reprezentována tzv. softwarových agentem, který za ni vyjednává a prosazuje její zájmy. Může jít o infrastrukturální prvky, jako jsou osvětlení či dobíjecí stanice pro elektromobily, ale i větší celky jako jsou chytré budovy, železniční stanice, školy nebo i letiště. Samozřejmě, že softwaroví agenti mohou být i skupiny občanů nebo jiné humánní komponenty. Díky vzájemnému propojení těchto komponent může být v každém časovém intervalu vybráno vhodné řešení, které co nejlépe vyhovuje stanoveným kritériím, reprezentovaným parametry KPI (Key Performance Indicators). Tato kritéria jsou typicky volena s ohledem na energetickou náročnost, znečištění životního prostředí, atd.
Požadavky se samozřejmě liší město od města – jedno město je více průmyslově orientované, jiné se snaží být atraktivní pro turisty, další si zakládá na tom, že je univerzitním městem pro studenty. Obecně platí, že technologie lze koupit, ale chytrý systém ne – ten se musí léta budovat s ohledem na specifika konkrétního území, jeho historii, kulturní tradice, ale také konkrétní potřeby obyvatel či ekonomické možnosti daného regionu, města či obce.
Proč se používání přívlastku smart vyhnulo oblasti chytře automatizované průmyslové výroby, kde dominuje „generační“ označení Industry 4.0.
Dle mého názoru jde pouze o zavedenou terminologii. Základem Industry 4.0 je lokální inteligence přiřazená k dílčím prvkům výrobního procesu na nejnižší úrovni. Materiál, polotovar, výrobek, ale i manipulační či výrobní prostředky nebo zákazníci jsou reprezentovány také svými softwarovými agenty, kteří jsou propojeni ve virtuálním digitálním prostředí a dokáží reagovat na proměnnou poptávku. Vzniká tak individualizovaná masová výroba, což bylo v minulosti z ekonomických důvodů považováno za nemožné. Díky vzájemnému propojení všech komponent a flexibilnímu řízení dotčených procesů se stává masová individualizovaná výroba ekonomicky reálná.
V oblasti chytrých měst využíváme podobné principy, jak co nejlépe uspokojit individualizované požadavky občanů ekonomicky rozumnými veřejnými službami, aby město stále vykazovalo udržitelný ekonomický, sociální, ale i environmentální rozvoj. Pouze nástroje nejsou tak striktní, jako v průmyslové výrobě. Hovoříme proto o sociálně-kyberneticko-fyzickém prostředí, kde zvláštní důraz je kladen na sociální vrstvu, kterou je nutno sofistikovaně modelovat pomocí různých typů průzkumů, či sledováním chování obyvatel.
Je důležité též zmínit, že v případě mimořádných situací musí být město odolné (resilientní). Chytrá řešení nabízejí nejen kvalitnější prevenci na základě lepšího porozumění dílčím procesům, ale i lepší optimalizaci zásahů v případě vzniku mimořádných událostí. V krizových situacích je nutné garantovat funkčnost vybrané kritické infrastruktury, zajistit její neustálé monitorování a řízení provozu na ní. To umožňuje nasazení moderních technologií pro simulace různých scénářů spolu s doporučením co nejlepších řešení vzniklé události.
Mluvíme-li o chytrých městech, popř. regionech, v poslední době se určitým synonymem slova „chytrý“ stává známá zkratka 5G, upozorňující na novou generaci a také novou filosofii mobilních telekomunikačních sítí bytostně spojených s další zkratkou IoT – Internet věcí. Připomeňme 5G měs- to Jeseník nebo 5G koridor Praha-Mnichov. Stane se tedy funkční infrastruktura 5G podmínkou pro označení smart?
Telekomunikační prostředí 5G se stává nedílnou součástí chytrých řešení, protože pro tvorbu virtuálního modelu územního celku je nutno sbírat velké množství on-line dat, ze kterých je možno následně extrahovat potřebné informace a znalosti. Nejde pouze o data z detektorů na infrastruktuře, ale o vyhodnocování například kosmických snímků, přenosy dat z kamerových systémů a to jak pevných, tak mobilních, např. umístěných na dronech. Jelikož se mnohdy jedná o kritické aplikace, je třeba garantovat vysoké nároky na bezpečnost, dostupnost a spolehlivost telekomunikačního prostředí, což sítě 5G dokáží.
Například díky systému C-ITS (kooperativní inteligentní dopravní systém) bude možno sbírat velké množství dat ze vzájemné komunikace vozidlo–vozidlo, vozidlo–infrastruktura, ale také občan–infrastruktura. Právě tímto způsobem budou získávány individualizované požadavky, obdobně jako je tomu u Industry 4.0. Postupem času budou nasazovány autonomní systémy, které se budou pomocí nástrojů umělé inteligence snažit co nejlépe reagovat na aktuální poptávku bez vlivu lidského činitele.
Díky službám 5G bude možno jednak uzpůsobovat nabídku podle aktuální proměnné poptávky, ale též formou různých benefitů poptávku i ovlivňovat. Bude tak nejen možno lépe využít stávající infrastrukturu, ale také minimalizovat omezené zdroje (elektrická energie, voda, zábor země, atd.).
V poslední době je slovo smart spojováno i s územně menšími celky. Vaše aktivity se v poslední době soustředí na projekt Chytrá Evropská v Praze. Můžete tuto ideu digitálního polygonu města Prahy pro testování projektů Smart City a autonomní dopravy stručně přiblížit?
Řada metropolí, které rozvíjí svůj „smart city“ koncept, si v průběhu času vybudovala tzv. živé laboratoře, neboli části měst určené pro vývoj a testování nových technologií. Například v Berlíně vznikla chytrá čtvrť EUREF, která už teď splňuje kritéria, která si Německo vytyčilo splnit do roku 2050. Nejde pouze o zkoušení funkčnosti technologií, ale spíše o sledování dopadu chytrých řešení na chování obyvatel v daném území, zkoumání, jak různé skupiny obyvatel tato řešení přijímají, či jak je případně upravit, aby jejich dopad byl co nejvyšší.
Praha zatím takto koncipovanou živou laboratoř na svém území nemá. Na základě dílčího projektu Smart city v rámci Národního centra kybernetiky a umělé inteligence (NCK TAČR) byl vytvořen interdisciplinární tým z odborníků na jednotlivé oblasti, konkrétně dopravní systémy, energetické sítě, územní plánování, chytré budovy a environmentální modelování.
V rámci návštěvy zástupců Prahy v Berlíně vznikla myšlenka „Chytré Evropské“ jako pražského „digitálního polygonu“, který by začínal kruhovým objezdem v Dejvicích (Kulaťák) a končil na Letišti Václava Havla. Takto koncipovaný polygon zahrnuje všechny dopravní módy – leteckou dopravu díky Letišti Václava Havla, železniční dopravu díky Železniční stanici Veleslavín, veřejnou hromadnou dopravu s tramvajovými a autobusovými linkami a také významné stanice metra Dejvická, Bořislavka a Veleslavín.
Takto koncipovaný digitální polygon by nebyl pouze „chytrou ulicí“, ale zahrnoval by i blízké okolí kolem Evropské, kde se plánuje celá řada developerských projektů.
Digitální dvojče Evropské bude v jednom virtuálním prostoru propojovat všechny dostupné informace a znalosti o stávajících a nově plánovaných budovách, různých druzích dopravních systémů, odpadovém hospodářství, atd. Výsledky bude možno také využít pro digitalizaci územního rozhodování.
Zajímavá může být i integrace chytrého letiště do multimodálního vyhledavače s možností například vyhledávání spojení přímo ke konkrétnímu letu s ohledem na stav dopravy, ale i předpokládaný čas odbavení na letišti.
U železniční stanice Veleslavín jde o využití nových technologií pro funkční a energetickou optimalizaci budovy, včetně vnitřního vybavení informačními a kamerovými systémy, aby byl tento dopravní terminál schopen vhodně reagovat na případné mimořádné situace. Návrh by měl zahrnovat i chytrá nástupiště vybavená signalizacemi přijíždějících vlaků, i systémy pro podporu hendikepovaných občanů. Díky tomu, že Veleslavín je důležitým přestupním uzlem, je nutné informační propojení mezi všemi dotčenými organizacemi, včetně již zmíněného Letiště Václava Havla.
Ale i v rámci tohoto projektu se rýsuje spolupráce chytrých regionů. Kromě ČVUT a UK v Praze se na projektu podílí i VŠB v Ostravě, tedy v Moravskoslezském kraji. Je možné již alespoň naznačit konkrétní přínosy?
Klíčovou myšlenkou Digitálního polygonu je implementace celé plejády dílčích projektů, které budou postupně naplňovat myšlenku testovacího prostředí, a které bude možno vzájemně integrovat. Dílčí řešení musí postupně pokrývat implementaci senzorické a komunikační sítě, tvorbu virtuálního modelu včetně dílčích simulačních nástrojů, či postupnou implementaci chytrých řešení, jako jsou kooperativní a autonomní dopravní systémy, BIM (Building Information Modeling), atd. Souběžně by měla být budována i chytrá infrastruktura s algoritmy pro pokročilý management celé Chytré Evropské.
Jsem přesvědčen, že koncept Chytré Evropské může být zajímavý pro všechny, nejenom technické, univerzity. Chytrost také znamená, že si uvědomíme, že společně toho dosáhneme více. Osobně bych rád přizval odborníky na humanitní vědy např. na sociologii, psychologii, atd., kteří k danému tématu mají rozhodně co říci. Měli bychom méně mezi sebou soupeřit a více se zaměřit na návrh společných projektů. Jsem přesvědčen, že koncept Chytré Evropské svoji unikátností a svými možnostmi nám v tomto záměru může výrazně pomoci.
A co mezinárodní spolupráce v oblasti smart projektů, když vzpomeneme „slogan“ Smart Evropská – Gateway to the Europe?
Při dílčích jednání se státní správou vznikla myšlenka, zda by se koncept Chytré Evropské nemohl stát součástí českého předsednictví EU v roce 2022 se sloganem „Smart Evropská – Gateway to Europe“. Šlo by o výkladní skříň českých technologií, které by kromě zajištění komfortu a bezpečnosti jednotlivých vládních delegací ukázaly naši republiku jako silného partnera v oblasti chytrých měst. Zároveň by koncept Chytré Evropské pomohl i Pražanům, protože se zahuštěním zástavby kolem Evropské budou přibývat dopravní komplikace, které bude třeba tak jako tak řešit.
Není vyloučeno, že i nadnárodní firmy by mohly na Evropské pilotně implementovat svá řešení, což by rozšířilo mezinárodní spolupráci našich firem a akademických institucí. Vzhledem k mému současnému působení v Berlíně se snažím propojit nejen ČVUT s TU Berlin, ale také obě partnerská města Berlín a Prahu. Koncept Chytré Evropské je konkrétní příležitostí a odbornou platformou pro tuto spolupráci.
Na závěr otázka, dnes zatím více filosofická: Produktem technologického vývoje je dovršená a dále se prohlubující konvergence telekomunikačních a informačních technologií dnes přirozeně spojovaná rovněž s konkrétními aplikacemi umělé inteligence. Můžeme se v souvislosti s vývojem k chytrým komunitám – ulicím, městům i regionům – těšit i na výrazný inovativní aspekt konvergenčního vývoje, který k technologiím elektronických komunikací a digitálního zpracování dat připojí jako přirozenou třetí dimenzi oblast sociální komunikace a služeb dále optimalizující fungování naší 3D společnosti?
Součástí digitálního virtuálního světa nejsou pouze softwaroví agenti reprezentující technické prvky, ale také humánní komponenty. Již dnes přecházíme plynule, aniž bychom si to uvědomovali, mezi virtuálním a reálným světem. Ukázkou mohou být navigační systémy, které nás vedou do míst, kam bychom se jinak nepodívali. Takto koncipované aplikace mohou stále výrazněji ovlivňovat způsob našeho chování, ale i naši poptávku po službách všeho druhu. Zajímavým fenoménem jsou určitě sociální sítě, které vytvářejí různé komunity a umožňují jim de facto život ve virtuálním prostředí bez ohledu na jejich fyzickou vzdálenost.
Nabízí se nekonečně mnoho možností dalšího rozvoje, ale základním principem by mělo zůstat, že pokud nechci tyto výdobytky moderní techniky používat, měl bych mít možnost žít bez nich. Asi budu déle čekat na dopravu, hledat, kde se dá koupit jízdenka. Možná budu více bloudit městem, ale stále jsem schopen žít plnohodnotný život.
Je třeba brát zvláštní ohled na různé kategorie občanů – školáci, staří, či hendikepovaní lidé. Velkou výzvou je kybernetická bezpečnost nebo tvorba netradičních obchodních modelů pro nová řešení. Všechny tyto detaily je třeba citlivě zvažovat již při návrhu systému chytrého města a případně je testovat v rámci konceptu Digitálního polygonu, kterým se chce Chytrá Evropská stát.
Vzhledem k rychlému vývoji technologií se musí začít na středních i vysokých školách vychovávat nová generace odborníků, kteří se budou tímto interdisciplinárním a odborně zajímavým oborem dlouhodobě zabývat. Po mnoha letech příprav získala Fakulta dopravní ČVUT (www.fd.cvut.cz) akreditaci unikátního magisterského studijního programu Smart Cities, který je vyučován pouze v anglickém jazyce a je realizován formou tzv. double-degree ve spolupráci s americkou University of Texas at El Paso (UTEP). Absolventi získají jak český, tak i americký titul, čímž se jim otevřou možnosti mezinárodního uplatnění.
Jsem přesvědčen, že oblast chytrých měst a regionů je nedílnou součástí probíhající čtvrté průmyslové revoluce. Jde skutečně o revoluci a ne pouze o evoluci, protože dopad propojených systémů Internetem věcí, služeb a lidí bude mít dopad na všechny známé procesy. Hovoří se proto o Společnosti 4.0 nebo též o Myšlení 4.0.
Je možné uvést něco, co by jako produkt průniku evropské a americké, popř. latinsko-americké kultury, mohlo obohatit „svět“ Smart Cities?
The University of Texas at El Paso (UTEP) je prestižní univerzitou zařazenou do kategorie R1 výzkumných univerzit USA. V rámci spolupráce se již rozeběhly první trans-atlantické výzkumné aktivity zahrnující například chytrý univerzitní areál (Smart Campus) nebo chytrou hranici (Smart Border). Na těchto příkladech bude možno testovat originální přístupy, jak pomocí nových technologií zajistit vyšší odolnost konkrétních urbánních prvků.
Když porovnáme evropský a americký přístup, myslím si, že je na tom Evropa lépe v nových myšlenkách, výzkumných projektech nebo pilotních ověřeních. Velké slabiny vidím v následném využívání vyvinutých řešení v praxi. Je to zřejmě dané způsobem našeho uvažování, ale i skeptickým pohledem na inovativní přístupy vyžadující změnu naučených postupů.
V USA naopak vidím, jak pozitivně přistupují k inovacím. Neinvestují tolik veřejných peněz do vývoje, ale když vidí, že se jim nějaká technologie vyplatí, začnou ji ihned používat v praxi, protože je to zkrátka výhodné.
Je známo, že v Latinské Americe je nedostatečná infrastruktura, která výrazně ztěžuje životní podmínky obyvatel. Na druhou stranu demografická křivka vykazuje velké procento mladých lidí, kteří se rychle naučili používat služeb chytrých telefonů. Zájem o tyto služby je velkým potenciálem dalšího rozvoje. Dokonce si troufnu říci, že v určité chvíli může penetrace chytrých řešení v Latinské Americe předčít pokročilé evropské země nebo i USA.
Mohu uvést i osobní zkušenost. Již od roku 2006 působím v mé oblíbené Kolumbii, konkrétně
v univerzitním městě Bucaramanga. V minulosti jsem pro primátora, pro zaměstnance magistrátu, pro místní univerzity či členy obchodních komor připravil celou řadu odborných přednášek. Jedné z nich se v roce 2013 zúčastnilo přes 400 posluchačů.
Díky těmto aktivitám dvě kolumbijské studentky absolvovaly obor Inteligentní dopravní systémy na Fakultě dopravní, ČVUT a dnes se podílejí na rozvoji tohoto oboru v celé Kolumbii. Jsem rád, že v Bucaramanga se v současné době realizuje několik pilotních projektů v oblasti Smart city. Osobně mě těší, že se těchto aktivit mohou účastnit i české firmy. Je to výsledek mnohaleté soustavné odborné činnosti, ale i mého osobního zaujetí pro tuto krásnou zemi.
