Города по всему миру внедряют новые технологии, чтобы иметь возможность собирать и использовать данные, сгенерированные их жителями, и улучшить управление городскими организациями, коммунальными службами и сервисами. Существует три основных фактора этой тенденции: наука о данных, сами большие данные и интернет вещей. Интернет вещей основан на взаимодействии физических устройств и датчиков таким образом, чтобы эти устройства могли обмениваться информацией. Это может показаться тривиальным, если бы не одно преимущество — теперь мы можем удаленно управлять интеллектуальными устройствами (например, нашим домом, если он оснащен должным образом). Наряду с этим интернет вещей на основе сетевого взаимодействия между компьютерами открывает возможность интеллектуальным средам автономно прогнозировать наши потребности и реагировать на них. Вы уже можете купить интеллектуальный холодильник, который предупредит вас об истечении срока годности продуктов или закажет свежее молоко через смартфон.

Проекты умных городов объединяют данные в режиме реального времени из множества различных источников в единый хаб, где их анализируют и используют для планирования и принятия управленческих решений. Некоторые проекты предполагают создание абсолютно новых умных городов с нуля. Масдар в Объединенных Арабских Эмиратах и Сонгдо в Южной Корее — это совершенно новые города, построенные с использованием интеллектуальных технологий и ориентированные на экологичность и энергоэффективность. Однако наиболее умные проекты предусматривают модернизацию существующих городов с использованием новых сенсорных сетей и центров обработки данных. Например, в рамках проекта SmartSantander[32] в Испании было установлено более 12 000 сетевых датчиков по всему городу для измерения температуры, уровней шума, освещения, угарного газа и наличия парковочных мест. Часто проекты умного города затрагивают энергоэффективность, дорожное движение и маршрутизацию, а также планирование коммунальных услуг в соответствии с потребностями растущего населения.

Япония приняла концепцию умного города, сделав особый акцент на сокращении потребления энергии. Токийская электроэнергетическая компания (TEPC) установила более 10 млн интеллектуальных счетчиков в домах, находящихся в зоне обслуживания[33]. В то же время она разрабатывает и внедряет приложения для смартфонов, которые позволяют клиентам отслеживать расход электроэнергии в их домах в режиме реального времени и вносить изменения в контракт на поставку электроэнергии. Эти приложения для смартфонов также позволяют TEPC отправлять клиентам индивидуальные рекомендации по энергосбережению. Вне дома технологии умного города могут быть использованы для снижения потребления электроэнергии интеллектуальным уличным освещением. Модель, демонстрирующая возможности городов будущего, установленная в Глазго, управляет уличным освещением, включая и выключая его в зависимости от присутствия людей. Энергоэффективность также является главным приоритетом для всех новых зданий, особенно административных и офисных. Она может быть оптимизирована за счет автоматического управления климат-контролем зданий с помощью комбинации сенсорной технологии, больших данных и науки о данных. Дополнительным преимуществом этих интеллектуальных систем мониторинга является то, что они могут отслеживать уровни загрязнения и качество воздуха и при необходимости активировать необходимые средства контроля и предупреждения в режиме реального времени.

Транспорт — еще одна область, где используется наука о данных. Во многих городах внедрены системы мониторинга и управления движением. Эти системы используют данные в реальном времени для управления потоком городского трафика. К примеру, они могут управлять переключением светофоров, отдавая приоритет общественному транспорту. Данные об использовании городских транспортных сетей полезны для их дальнейшего планирования. Изучая маршруты, расписания и движение транспортных средств, администрация добивается того, чтобы обслуживать максимальное количество людей, одновременно снижая затраты на предоставление транспортных услуг. Помимо моделирования сети общего пользования, наука о данных также применяется для мониторинга принадлежащих городу транспортных средств и обеспечения их оптимального использования. Датчики, установленные вдоль дорог, на светофорах и в других местах, собирают данные об условиях дорожного движения для оптимизации планирования и динамических корректировок маршрута, которые поступают на транспортные средства в режиме реального времени.

Помимо энергетики и транспорта, наука о данных используется в коммунальном хозяйстве и для долгосрочного планирования инфраструктурных проектов. Эффективность предоставляемых коммунальных услуг контролируется путем мониторинга их текущего, прогнозирования ожидаемого и изучения предыдущего потребления при аналогичных условиях. Коммунальные службы используют науку о данных по-разному. Например, для управления сетью коммунального снабжения, включая контроль поставок для коммунальных предприятий, их качества, оценку возникающих проблем, выявление областей, требующих более интенсивного снабжения, автоматическое изменение маршрутов доставки и мониторинг любых аномалий в сети. Другой пример использования науки о данных коммунальными службами — мониторинг клиентов. Отклонения параметров потребления могут указывать на криминальную активность (например, наличие домашней плантации конопли), на нелегальную перенастройку измерительного оборудования, а также на клиентов, которые с большой вероятностью не будут платить по счетам. Науку о данных применяют и в городском планировании для поиска оптимального варианта застройки и сопутствующих ей услуг. Симуляции, основанные на моделях прогнозирования прироста населения, позволяют планировщикам оценить, когда и где понадобятся те или иные услуги, например общеобразовательные школы.