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2020年のスマートシティ ～トレンドとイノベーション～
スマートシティ：都市生活を変える9つのテクノロジートレンド
2020年はスマートシティ開発の分岐点となるでしょう。それは大きな技術的進歩があったからではなく、コロナウイルスの世界的な大流行によって私たちが都市空間の見直しを迫られることになったからです。
私たちは、ニューヨークからシドニー、ローマから北京に至るまで、街に誰もいないという衝撃的な光景を目にしました。世界が再開したときには、オフィス、レストラン、公共交通機関では、ソーシャルディスタンスを保つための画期的なソリューションが生まれました。
ニューノーマルが日常となるまでには何年もかかるかもしれません。都市は元の姿に戻るべきでしょうか。それとももっといい街づくりを目指すべきでしょうか。いま私たちは問いかけられています。
スマートシティとは？
何年もの間、テクノロジーのパイオニアはスマートシティの実現を約束してきました。シンガポールやドバイのような場所はすでにテクノロジーによって変貌しています。しかし、都市が真の意味でスマートになるとはどういうことなのでしょうか？
国立研究開発法人デジタル科学技術研究所（INRIA）では、この用語の統一的な定義を次のように示しています。
「スマート」をどのように定義するか
「スマート」であるためには、次の4つの要素が必要です。
- 構造
まず必要なのはデジタルインフラストラクチャです。具体的には高速通信と強力な分析プラットフォームのことです。また、これらすべてを操作できるスキルのある人材も必要です。
- インプット
スマートな構造体には、一定の入力データの流れが必要です。これはIoTデバイス、ダウンロードしたモバイルアプリ、本番用データベース、またはその他のデータ生成システムから入力されるデータのことです。
- 機能
スマートな構造体ではデータを使って何らかの作業が行われます。インフラ上でデータをデータベースに追加したり、処理を開始したり、誰かにメッセージを送信したりします。
- フォーカス
すべてのデータは、システムの特定の部分にフォーカスしています。都市では、交通、インフラ、セキュリティ、環境などがフォーカスの一例です。スマートテクノロジーにおいては、都市の文化的、政治的な生活もフォーカスとなり得ます。
「都市」の定義とは
スマートな工場の定義は簡単です。それは、工場には測定可能なインプットとアウトプットだけでなく、明確な目的があるからです。では、都市の機能とそのアウトプット、つまり、スマートシティを計画する際の成功の指標は何なのでしょうか。
ここで考慮すべきことは、ステークホルダーと成果の2つです。
ステークホルダーにはこんな人も含まれています。
- 市民
都市の住人で、教育や医療などの地域サービス受けている人たちのことです。市民のグループはコミュニティであり、安全な公共のスペースなどが必要とされます。 - プロフェッショナル（専門家）
都市で働き、その街の交通機関やホスピタリティなどの地域サービスに依存している人たちのことです。専門家のグループは企業として一体となり仕事をしているため、通信技術や効率的なエネルギーなどが必要となります。 - 政府と機関
地域社会や企業に重要なサービスを提供する非営利団体のことです。
ステークホルダーはスマートテクノロジーにはあまり関心がなく、彼らが気にしているのは、次のような成果です。
- 持続可能性
都市では環境汚染を抑制し、世界的な環境保護活動にも貢献すべきです。 - 生活の質
市民も専門家も、自分たちの街が清潔で安全であることを望んでいます。また、駐車場や緑地など、生活の質を高める設備も求められています。 - 公平性
市内のすべての人がサービスや公共設備を利用できるようにしなくてはなりません。 - 住みやすさ
都市は長期的な生活を促進すべきです。これは、効率的な区画整理に加えて、医療や教育などの主要な設備へのアクセスのことを指します。 - レジリエンス（回復力）
都市のインフラは災害に耐えられるものでなければなりません。また、すべての人が混乱を最小限に抑えて、早く回復できるようにしなければなりません。
つまり、スマートシティとは、テクノロジーとデータを使って、そこに住み、働く人々に望ましい成果を提供できるような都市のことです。
スマートシティを形にする9つのテックトレンド
そろそろ目標が見えてきたのではないでしょうか。では、スマートシティを形にするテクノロジーとは何かを見ていきましょう。
1. 5Gはスマートシティの基盤となる
スマートシティを構築するために必要な技術の多くはすでに存在していますが、すべてを結びつけるための適切な通信インフラが不足していました。しかし、第5世代のモバイルネットワークである5Gが世界的に利用開始されたことで、すべてが変わろうとしています。
5Gの最大の特徴は、今までよりもはるかに高速であるということです。4G LTEネットワークが最大1Gbpsであるのに対し、5Gは20Gbpsの速度を実現します。これは、モバイルネットワーク上での大容量データストリーミングの大きな進化であり、私たちのリモートワークやeラーニングの環境も劇的に変わるでしょう。
しかし、5Gは単に速くなったというだけではなく、この新たなインフラストラクチャーには次の特徴があります。
- IoT接続
5Gは4Gよりも多くのデバイスとの接続をすることができ、都市内の数百万台のIoTデバイスを同時に接続することも可能です。 - 高い信頼性と低遅延
5Gは、デバイス間で信頼性の高いリアルタイムのデータフローを実現します。これは、自動走行車の運転時など、安定した接続が必要な場合に不可欠です。 - 超低消費電力
5Gの電力消費量は非常に低いです。これは小さな電池で動くIoTデバイスには欠かせないことです。 - インテリジェントスイッチング
5Gでは、再認証を必要とせずに屋内と屋外の接続をインテリジェントに切り替えることができます。これにより、WiFiでも5Gモバイルインターネットでも、すべてのデバイスが利用可能なネットワーク接続を最適化することができます。
5Gはスマートシティの基盤技術です。次世代のデータネットワークを使用すると、すべてのデバイスは、静止した状態（エネルギー効率の高いスマート街灯など）でも、移動している状態（ドローンや自動運転車など）でも、ポケットに入れて持ち歩いている状態（地域情報を提供するモバイルアプリ）でも、リアルタイムでお互いに通信することができます。
2. IoTがすべてのものに
IoT技術は、すでに世界中の都市で使用されています。サンディエゴでは、2012年に街灯をスマート調光器に交換し、車や人が近くにいないときに照度を落とすようにしました。その結果年間約200万ドルの節約を実現しています。
IoTデバイスは一般的に、データの収集（例えば温度のデータを収集するスマート温度計）や、単一の機能の実行（例えば街灯の明るさの調整装置）など、目的が限定されています。
5Gのおかげで、IoTデバイスはほぼ無制限にどこにでも設置できるようになりました。インテルは、次のようなIoT デバイスがインストールされた未来の街灯を想定した論文を発表しました。
- 明るさを調整する光センシングフォトセル
- 行き交う歩行者や交通量を感知するモーションディテクタ
- セキュリティと監視のためのカメラ
- 銃声や車の衝突などの異常な音を検出するサウンドセンサー
- 告知・広告用デジタルサイネージ
- データを集中的に送信するためのワイヤレス送信機
この未来の街灯は、エネルギー効率を高めるために最適化されているため、かなりの金額を節約することができます。街灯から得られるデータは、交通情報などの計画にも役立ちます。監視装置は、駐車違反やポイ捨て違反などの軽微な違反を監視するだけでなく、防犯対策にも利用できます。
それはもはや今までの街灯ではありません。IoTデバイスは、信号機、道路標識、キオスク、広告看板、その他あらゆる都市の設備に取り付けることができます。
3. 自動運転車が路上を走る
テスラやUberのような企業は、2020年までに自動運転車をの走行を開始するという約束を果たせていないことからも、自動運転車は少し予定より遅れているようです。カタールとフォルクスワーゲンは2022年のワールドカップに向けて自動走行型バスのネットワークの整備を目指しているため、公共交通機関のほうが早く自動走行を実現するかもしれません。
最近SoCalに行ったことがあるなら、ひょっとしたら別の種類の自動運転車、つまり宅配ドロイドを見かけたのではないでしょうか。Amazonは2019年にロボットの宅配ドロイドをテストし、その結果は全国展開を十分検討できるようなものでした。FedExもこのような自動運転車を検討していますが、その間にも、Amazonの配送用ドローンが空を飛んでいるかもしれません。
自動運転車は、通信と人工知能という2つの主要な技術に依存しています。これまで見てきたように、5Gは自動運転車に必要な、継続したネットワーク接続を提供することができます。ですが、AIが路上運転における無数の課題に安全に対処できるようになるまでには、まだまだ長い道のりがあります。
そのため、自動運転車は、今後数年間は、軽量な宅配ドロイドや公共交通機関の決まった路線など、安全なところから展開することになるかもしれません。
4. モビリティ・アズ・ア・サービスはAからBへの移動をサポートする
私たちは、公共交通機関について、あたかも統一されたものであるかのように捉えがちです。しかし実際には、ほとんどの都市では、競合するシステム同士がそれぞれ接続されたネットワーク上で運営されているにすぎません。地元の人も観光客も、旅の計画や支払いシステムに苦戦しています。タクシーに乗ったり、自家用車を借りたりする方が簡単な場合が多いのです。
Mobility-as-a-Service（モビリティ・アズ・ア・サービス）は、この問題を技術的に解決するものです。まずは、すべての旅はある1つの質問から始まるというところから始めていきましょう。つまり、A地点からB地点へ移動する最も簡単な方法は何か？という質問です。公共交通機関がその答えだとすれば、人々は公共のソリューションに頼ることになります。
ヘルシンキでは現在、2025年までに自家用車の所有をなくすことを目標にMaaSが試行されています。市民の視点から見ると、その仕組みは驚くほどシンプルです。MaaSアプリを開いて、出発地と目的地を指定すると、アプリがルートを提案してくれるのです。
このルートには、バスや鉄道など、利用可能なすべての公共交通機関のオプションが含まれています。また、バイクシェア、ライドシェア、タクシーのオプションも含めて提案されます。これらのサービスの一部は決済システムに統合されているため、乗り換えごとにチケットを購入する必要もなく、全行程の運賃を一度に支払うことができます。5Gを活用したIoTがあれば、車両の追跡が容易になるので、ユーザーは正確なバスや電車の時刻表や、バイクシェアやライドシェアを利用できるかどうかも検索することができます。
UberやLyftといった企業のおかげで、世界中でライドシェアリングが爆発的に普及しています。利用者の86％によると、時間とストレスを軽減できることが主なメリットだそうです。公共交通機関が同じように手間のかからないものになれば、スマートシティで公共交通機関を選択することが急増するかもしれません。
5. スマートサービスによる市民参画の向上
都市はすべての人のために機能するわけではありません。市民も専門家も同様に、あるところでは都市生活から疎外されていると感じる場合があります。疎外要因は、経済的には贅沢な暮らしであったり、政治的には意思決定プロセスであったりしますが、都市の物理的な構造のために、空間的に疎外されることもあります。
スマートシティは、都市の排除の主な原因のすべてに対処することができます。すでにこれが世界で適用されている例がありますので、それらを見ていきましょう。
- 空間的な参画支援：Virtual Warsawプロジェクトでは、ポーランドの首都周辺にビーコンセンサーのネットワークを構築しました。これらのビーコンはBluetoothを介してスマートフォンに送信することができるため、視覚障害者のために街をナビゲートすることが可能になります。
- 政治的な参画支援：コルカッタでは、地理的位置情報技術を利用して、仮設住宅地に郵便物の住所システムを構築しました。これにより、市の最貧層の住民が政府機関に登録し、公文書を受け取ることができるようになったのです。
- 経済的な参画支援：LA郡では、地元当局は市民が脆弱なホームレスについての懸念を提起できるデジタルポータルを作成しました。データ分析とGISマッピングにより、ロサンゼルス・ホームレスサービス局(LAHSA)は郡全体のホームレスの密集地帯を特定できるようになりました。このLAHSA のアウトリーチ・プログラムは、ホームレスの人々とつながり、彼らへの支援を提供しています。
もちろん、テクノロジーは、時間が経過すれば都市に平等がもたらされることを保証するものではありません。テクノロジーが不平等を助長するのと同じように、テクノロジーが不平等を助長することもあります。都市によっては、最も裕福な地域にのみ投資することが選択され、その地域がさらに発展するのを助けるという場合もあります。そうなれば、開発が進んでいない地域は、さらに遅れをとる恐れがあります。
6. アーバンアナリティクスが人に優しい都市を創る
データ分析は企業に革命をもたらしました。企業はアナリティクスを使用して、顧客のためにできていないことは何かを把握することができます。この分析により、新製品、新市場、さらには新産業が切り開かれてきました。
アーバンアナリティクスは、都市に対しても同じことができます。スマートフォンやIoTデバイスから収集したデータは、それらがなければ分からないことを教えてくれます。
- 交通渋滞は緊急医療のアクセスにどのような影響を与えるのか？
- 5G/WiFiのブラックスポットがある場所は？
- 災害時に最も被害を受けやすい地域は？
- 現地の駐車場は十分に確保されているか？
- エッセンシャルワークが地元企業にどのような影響を与えるのか？
- 犯罪、ポイ捨て、駐車違反、公共サービスへの苦情などの問題に集団のパターンはあるのか？
構造的な観点から見ると、アーバンアナリティクスは商業的なデータ分析と同じように機能しています。データサイエンティストは、利用可能なすべてのソースから収集されたデータを一元的に蓄積し、それを使って分析を行います。ソースとなるのは、IoTデバイス、スマートフォンのデータ、ローカルデータベースなどです。科学者たちは機械学習と統計技術を使って、肉眼では見えないデータパターンを見つけ出します。
アーバンアナリティクスの特徴は、成果にフォーカスしていることです。アーバンアナリティクスの専門家は、収集したデータから、スマートシティの重要な目標である持続可能性、生活の質、公平性、居住性、回復力などを実現するのに役立つ情報（データインサイト）を引き出そうとしているのです。
データインサイトには、過去に何が起こったかを伝える記述的なものと、将来何が起こるかもしれないかを伝える予測的なものがあります。しかし、分析だけでは政策を設定することはできません。アーバンアナリティクスを効果的にするためには、データインサイトに基づいて行動を起こすことができ、クリエイティブで連携の取れる公的機関の支援が必要です。
7. 現実の街とデジタルバージョンの街との連動
デジタルツイニングは、製造業や航空分野で何十億ドルものコストを削減してきました。コンセプトはシンプルで、実際の工場やロケットで何かをテストするのではなく、それらをコンピュータでシミュレーションするものです。シミュレーションが十分に現実的であれば、あらゆる種類のシナリオを実行し、結果を現実的に把握することができます。
都市のデジタルツインを構築することは、より大きなチャレンジとなるでしょう。人から交通、天候に至るまで、無限の変数があり、それらが相まって、モデルがさらに複雑化します。
それでもやってみる価値はあるはずです。スマートシティ革命のリーダーであるシンガポールは、バーチャル・シンガポール・プロジェクトに数百万ドルを投資しています。彼らの目標は、「公共、民間、人々、研究部門が使用することを目的とした権威ある3Dデジタルプラットフォーム」を構築することです。ボストン、グラスゴー、ジャイプール、ヘルシンキでも同様のモデルが進行中であり、インドではデジタルモデルに基づいた全く新しい都市の創造を計画しています。
デジタルツインは、2つの重要な技術に依存しています。第一に、IoTデバイスやその他の利用可能なソースから得られるデータができる限り多く必要です。次に、さまざまなシナリオをゲーム化して詳細な結果を出すことができる洗練されたAIも必要です。ほとんどのデジタルツインのプラットフォームには、ユーザーが仮想都市の中を覗くことができるように、バーチャルリアリティ（VR）機能が搭載されています。
デジタルツイニングのメリットは非常に大きいものです。都市計画を立てる上で、新しい建物がどのように見えるか、道路工事が交通に与える影響がどのようなものかなどを想定し、事前にすべてをシミュレーションすることができます。また、デジタルツインは、火災、洪水、地震などの自然災害の影響を計算するのにも役立ちます。これらの情報を利用して、都市計画のプランナーは、今予防策を講じ、将来人命を救うことができるようになります。
8. ARは公共空間を再構築する
拡張現実は、ポケモンGOやIngressのようなARゲームの台頭により、すでに公共空間に影響を与えています。これらのゲームはスマートフォンの力を借りて、街の普通のストリートをエキサイティングなデジタルの遊び場に変えてくれます。5G革命とは、次世代のARアプリケーションがより速く、より豊かで、より多様なものになることを意味します。
これは、都市がデジタル空間という新たな次元を持つことを意味しています。都市のこの新たな顔は、人々の公共空間との関わり方を変えることになるでしょう。
コミュニケーションは都市計画における最大の課題の一つです。現在、私たちは、公共空間を市民向けの情報と広告の両方の大きな看板で埋め尽くすことを余儀なくされています。このコミュニケーションがARデバイスに移行すれば、都市計画のプランナーは、より美的センスが高まるように空間を再生することができます。
例えば、多くの都市部のバス停には、次のバスの到着予定時刻を表示する高価なデジタルサインが設置されています。これらはすべてシンプルなARマーカーに置き換えることが可能です。サービス利用者は携帯電話をマーカーに向けるだけで、正確な到着時間が表示された詳細な時刻表を見ることができるようになります。観光客の場合は、この標識が母国語で表示され、チケットに関する情報のリンクをたどることができます。
都市がスマートになるにつれて、ARはより多くの需要に対応できるようになるでしょう。ユーザーデバイスがIoTデバイスと相互作用できるようになり、パーソナライズされた地域に密着した体験が生まれます。ユーザーにとっては、正確な情報であったり、目的に沿ったオファーや、より豊かな文化体験が得られるようになるのです。また、ARは災害時の緊急情報などの、重要な情報の配信にも役立ちます。
9. サイバーの脅威は都市全体のレジリエンス戦略を迫る
都市のスマート化が進むにつれ、ハッカーに対しての脆弱性も高まっていきます。ハッカーから見れば、IoTデバイスは潜在的な攻撃のターゲットで、データベースは懸賞金のようなものです。過去10年間で、ボルチモア、アトランタ、ニューオーリンズなどのアメリカの都市が標的とされ、いずれも大規模なサイバー攻撃を受けました。今後10年間で、脅威はさらに悪化するでしょう。
スマートシティがこの脅威に耐えられる唯一の方法は、都市全体で統一されたアプローチを取ることです。そのためには、以下の重要なステップが必要です。
- セキュリティを第一に考える：最初の質問は、常に”これは安全か？”であるべきです。どんなアップグレードやテクノロジーであっても、データの損失やランサムウェア攻撃に対応することよりも手間のかかるものはありません。
- セキュリティポリシーを統合する：自治体には、市全体の方針を決める専門のセキュリティチームが必要になります。統一されたアプローチは、都市をより強固なものにします。
- 1にも2にも教育：どのようなセキュリティの枠組みがあっても、最も脆弱な個所となるのは人間です。従業員、請負業者、デジタルサービスを利用する市民など、自治体からすべての人にセキュリティ教育を提供しなければなりません。
- データアクセスを規制する：サイバー攻撃の多くは、内部によるものだということが判明しています。すべての組織には、権限を与えられた者だけが機密システムを使用できるようにする明確なデータアクセスポリシーが必要です。理想的には、犯罪行為から犯人をたどることができるように、すべての活動を記録する必要があります。
- 技術を常に最新の状態に保つ：これは、安全なスマートシティを実現するための最大の障害の一つかもしれません。予算がひっ迫すると、都市はアップデートのインストールや時代遅れのデバイスの交換などのデジタルメンテナンス作業の削減を余儀なくされる可能性があります。しかし、このようなアップデートはセキュリティの脆弱性を補強するために必要不可欠なものであり、アップデートが遅れるとリスクが増えます。
デジタルセキュリティにはコストがかかるため、都市は常に厳しい予算の決定をしなければなりません。しかし、アトランタのサイバー攻撃では270万ドルの費用がかかったことを考えると、サイバーセキュリティ対策は手を抜くことのできないものであることがわかります。
スマートシティを超えて
テクノロジーは未来の都市をどのように形作っていくのでしょうか？
本当のところは私たちには分かりません。大量生産された自動車が郊外でブームになるとは誰も予想していませんでした。同様に、スマートフォンや4Gの台頭がUberやLyftのようなアプリにつながり、都市部の移動手段を完全に変えてしまうとは誰も予想していませんでした。
これらすべてのケースで、新しいテクノロジーは人間の深いニーズと相互作用していました。郊外都市は、広い空間に住みながら都市で仕事をしたいと考えていた人たちにより生まれたものです。UberやLyftは、人々が速くて安い交通手段を求めていたために生まれました。
今日の都市の住人が5G、IoT、ARにアクセスできるようになったらどうなるのでしょうか？それを言い当てるのは不可能です。ですが、良い計画と公平な配分があれば、スマートシティは誰にとっても住みやすく、働きやすい、素晴らしい場所になるかもしれません。