עיר בתוך ענן: ברצלונה מבשרת את ערי העתיד

כשהלך אריק איינשטיין לעולמו לפני שבועיים, נקטה עיריית תל אביב מהלך אבלות ייחודי ונוגע ללב. היא החליפה באחת את התצוגה בשלטים האלקטרוניים הניצבים בפתח החניונים העירוניים, כך שהציגו על מסכיהם הדיגיטליים את המלים: "שלום לך אריק".

הדבר התאפשר בזכות מרכז הבקרה והשליטה בחניונים האוטומטיים של העיר, שבדרך קבע משדר למסכים את מצב התפוסה ומקל על נהגים במסע חיפוש החניה. את ההספד לזמר, בן העיר, אפשר להכתיר כמהלך "חכם" לא רק בגלל האפקט החיובי שהשיגו יוזמיו, אלא גם משום שהתאפשר בזכות מערכת שמייצגת בזעיר אנפין יישום של העיר החכמה - ה-SmartCity.

טכנו אורבניזם

בסוף נובמבר ננעלה בברצלונה התערוכה הבינלאומית World SmartCity Expo. זו הייתה השנה השלישית שהיא מתקיימת ולדברי מארגניה, הפעילות הוכפלה פי שניים בכל הפרמטרים, יחסית לשנה שעברה. הייתה בה נציגות ליותר מ-400 ערים שונות בעולם מ-5 יבשות, ביקרו בתערוכה 9,000 איש, הרצו יותר מ-300 מומחים בתחומים שונים ב-80 מושבי דיון, ומספר ההחברות המציגות היה גבוה מ-160.

הנה כי כן, אין ספק ש"העיר החכמה" מייצרת באזז עסקי וכלכלי שאי אפשר להתעלם ממנו, והוא סוחף אחריו ענקיות טכנולוגיה ובהן סימנס ומיקרוסופט, למשל, שהפגינו בברצלונה נוכחות רבת רושם ורבת הוצאות, תוך שהן מנסות להאפיל זו על זו.

"העיר החכמה", צומחת על קרקע של שני תחומים שנהנים מפריחה וגידול בחברה האנושית: טכנולוגיה ואורבניזם, ותופרת אותם זה לזה במטרה שתכליתה יעילות ושיפור סביבת החיים.

השחקניות הגדולות בתעשייה הן סיסקו כמומחית במשיכה, בקליטה ובאגירה של נתונים, וי.ב.מ כמפתחת אסטרטגיה ומעבדת נתונים. ההגמוניה של שתי ענקיות הטכנולוגיה מעוררת ביקורת כי יש לה שתי תופעות לוואי מציקות: מונופול של גורמים פרטיים על מידע, והדרה של קהילות קטנות (ראו מסגרת "האח העשיר").

ברמה הבסיסית של יישום המושג, העיר החכמה רותמת את הטכנולוגיה כדי לשכלל את תפקוד מנגנוני הפעילות העירונית עבור תושביה (ראו מסגרת "איך זה עובד") .

מדובר בתחום שיש בו הרבה כסף: לפי הערכות שמבוססות על ניתוח סקרים גיאו-סיוצולוגים של OECD וארגונים דומים, שמוצלבות עם תחזיות כלכלנים בנוגע להתפתחות ערים, השוק של תעשייה זו יגיע לפחות ל-400 מיליארד (!) אירו בשנה מהעשור השלישי במאה הנוכחית. וכשמכניסים לחישוב את יישומי אבטחה "חכמים", הסכום צומח ל-2.2 טריליון אירו בשנה.

כל תנועה נרשמת

הצורך באימוץ העקרונות של "עיר חכמה" נולד מצמיחת צורת החיים העירונית והגידול באוכלוסיית הערים. בהקשר זה נזכיר שלפני שנתיים התהפך המאזן, ויותר אנשים בכל העולם נמנו כתושבי ערים מאשר אלה שחיים בישובים כפריים. התחזית היא שבשנת 2030 (שכבר נמצאת מעבר לפינה), המאזן יהיה לא פחות משני שליש מול שליש, לטובת הערים. זו, אגב, תחזית שמרנית יחסית, שכן בקצב התכווצות היישובים הכפריים במדינות שבהן גידול האוכלוסייה מהיר יותר (באפריקה ובהודו למשל), תהליך העיור מואץ בקצב גדול יותר.

הלחץ מורגש כבר היום על מרכזים עירוניים. למעשה כל אחד ואחד מאיתנו מרגיש בו, כי הביטויים השכיחים ביותר שלו הוא פקקי תנועה בכניסה לערים וביציאה מהן ומחירי דיור שמאמירים בתוך שטחן. שתי תופעות אלה הן תוצאה של המציאות שבה יותר אנשים צריכים להשתמש באותן תשתיות - הקרקע שעליה גרים ועל גביה נוסעים ממקום למקום;

הביקוש מוריד את איכות השימוש בשניהם, מצד אחד, ומעלה את מחירם בכסף ובזמן, מצד שני. העיר החכמה מתיימרת לשכלל את צורת החיים העירונית ולשפר אותה, באמצעות טכנולוגיות שמנהלות טוב יותר את התשתיות שחולקים תושבי העיר.

גידול האוכלוסייה, בשילוב משברי אקלים ואנרגיה וירידה בתקציבים הציבוריים בגלל המשבר הכלכלי, מובילים לפתח האנושות אתגרים גדולים - יש יאמרו אפילו "מאיימים" - בתחומי פיתוח תשתיות דיור, מים, אוויר נקי ואנרגיה, שירותי סילוק פסולת, תחבורה ועוד.

כמו כל תעשייה נולדת, בין מי שרואים את עצמם כפעילים-יזמים בתחום אין בדיוק הסכמה על גבולות המושג "עיר חכמה". וכך, היא נעה בין אפליקציות טכנולוגיות כבדות לניהול תשתיות ועד לגיבוש מדיניות שלטונית שקופה לתושבים, ברוח התנועות החברתיות והסביבתיות.

כבר היום, פעולות רבות שנעשות בעיר מייצרות נתונים: צריכת החשמל שלנו היא נתון, צריכת המים היא נתון, גם הנסיעה שלנו ברכב ציבורי היא נתון, כי רוב הנסיעות נעשות בכרטוס אלקטרוני שמשדר את קניית הכרטיס ואת השימוש בו למערכת שאוגרת את המידע. גם הנוכחות שלנו בכל מקום מייצרת נתון, משום שרובנו נושאים איתנו טלפון סלולרי חכם. המידע הזה מצטבר כיום באותו "ענן מידע", אותו מושג המתייחס לשרתים השונים הנמצאים בבעלות של גורמים שונים.יישומי העיר החכמה מתיימרים לאגור ולעבד את הנתונים שמייצרות המערכות העירוניות ל'ענן עירוני', כדי שאפשר יהיה להצליב ביניהם, לעבד אותם ולשדר אותם לאפליקציות אחרות במטרה לתת שירות טוב יותר באופן מידי, ובכדי לגבש מדיניות ניהול יעילה לעתיד.

מים באון ליין

כדוגמה, ניקח את שירות אספקת המים העירוני. רוב רשתות המים הקיימות מבוססות על תכנון בן חמישים שנה ויותר. איסוף הנתונים על צריכה נעשה בדרך ידנית של קריאת מונים הנמצאים אצל הצרכנים. במערכת כזו, היכולת לנבא או לזהות מגמות ותקלות מסורבל עד בלתי אפשרי והלקוח מקבל מידע מוגבל על צריכתו. במערכות מים "חכמות", הצריכה נמדדת באופן תכוף באמצעות חיישנים המחוברים לרשת, מעבירה אותם למרכז בקרה מרכזי שצובר את הנתונים ומשדר אותם לפי הגדרות ודרישות.

י.ב.מ מפתחת כבר היום מערכות שמאפשרות לעקוב אחר צריכת המים מכל מקום ובכל רגע נתון. וכך, כמו במערכות פיננסיות שמזהירות על תנועה חריגה בחשבון, מערכות אלה יתריעו על צריכה פתאומית מוגברת. מי שכבר חווה מימיו חשבון מים מפלצתי שנולד כתוצאה מסדק זעיר בצנרת, יכול להבין את ההשלכות. אפליקציה מתקדמת של מערכות כאלה, תאפשר לצרכן לקבל מידע יום יומי על צריכת המים שלו, בדוא"ל, או בהתראה של אפליקציה ייעודית בסלולר. בתערוכה בברצלונה הציגו רעיונות למערכות 'חברתיות' שבהן יכול צרכן להשוות את צריכת המים שלו לצריכת המים קהילת לקוחות אנונימית, הדומה לו במאפיינים - מספר נפשות, גודל הבית וכדומה.

מחקר שחלקו התנהל במעבדות י.ב.מ בישראל פיתח אלגוריתם שעושה אופטימיזציה של לחץ המים בצנרת המובילה מים לצרכן. הניתוח מתבצע על בסיס נתונים המתקבלים מחיישנים הפרושים ברחבי הרשת, בשילוב נתוני חשבונות המים, מדידות הפרשי לחץ ורישומי זרימה בצמתים לאורך הצנרת. המוצר כבר מותקן בצפון קליפורניה, באזור שיש בו 600 אלף תושבים.

מערכת מים חכמה משולבת בחיישנים המדווחים על מידת לחות וטמפרטורה, תחסוך מים גם למחלקות הגינון בעיריות. כיום השקיית הגינות הציבוריות מתוזמנת לפי שעות היום ועונת השנה. סתיו קיצי כמו זה שאנו חווים השנה, משבש את כל הערוגות. מערך השקיה מקוון, בהתאם ללחות הנמדדת על ידי חיישנים באוויר ובאדמה, יהיה כמובן יעיל יותר.

פח האשפה יזמין את משאית הזבל

רשת חשמל חכמה עובדת באותו עיקרון: דגימה ושידור נתוני שימוש תכופים, איסוף הנתונים ושידור לצרכן על בסיס שנקבע מראש (תכוף בהרבה מ"הערכה" שאנחנו מקבלים אחת לחודש או חודשיים), וגם כאן קיימת האפשרות לחבר אפליקציות המדווחות על צריכה מוגברת ומשוות בין צרכנים, לצורך עידוד חיסכון, למשל.

רשת חשמל חכמה מכילה אפשרויות מורכבות יותר. במרחב הציבורי העירוני היא מאפשרת להדליק ולכבות תאורת רחוב לפי קיומם ואי קיומם של אנשים, לצבור נתוני צריכה אזוריים, ולווסת את מערכות ההספק לפי ממוצעים המתבססים על נתונים מדויקים ברמה של דקות. כך מייעלים את צריכת החשמל המערכתית ומפעילים תחנות כוח לפי הדרישה הממשית במקום לפי תחזית של עומסי שימוש שאינה מדויקת ולכן בזבזנית.

התחזית העתידנית משלבת בתוך רשת החשמל החכמה את פרקטיקת Internet of things (חיבור חיישנים המקושרים לאינטרנט לכל מכשיר בבית). ברמה ההיפותטית, ניתן באמצעות זאת לעקוב אחר סוג צריכת החשמל בכל בית לפי מכשירים, לנתק ולחבר מכשירים שונים מרחוק, באופן ידני או על פי פרמטרים הנאספים במכשירים אחרים. למשל - מזגן לקירור וחימום, לפי חיישני טמפרטורה.

"העיר החכמה" מציעה פתרונות גם לפינוי פסולת. כיום, ברוב הערים מערך הפינוי מבוסס על איסוף בימים או בשעות קבועות. כעת תארו לעצמכם מערכת שבה חיישני משקל מוצמדים לפחי אשפה, הם משדרים את כמות הפסולת שהצטברה ומתריעים למערך בקרה מרכזי על מיכל שעומד להתמלא. באופן מיידי מערכת כזו מרפאת מצוקה עירונית שכיחה, שכן פינוי אשפה שלא בזמן מייצר סבל מידי לתושבים. ברמה האסטרטגית, הצטברות הנתונים ממנגנון פינוי אשפה וניתוח שלהם, מסייע בתכנון צי משאיות הזבל, כמויות הפחים שיש להציב באזורים מסוימים וכן הלאה. בחזון העיר החכמה, הפסולת העירונית הופכת למקור אנרגיה של העיר, וכך נסגר מעגל, שכן המידע אודות הפסולת המצטברת מסתנכרן עם מנגנון ניהול האנרגיה העירוני.

המערכת "החכמה" נשמעת לרבים כמו מדע בדיוני. אך לפחות לפי י.ב.מ, הטוענת שיש לה כבר קרוב ל-3,000 מיזמים בשלב כזה ואחר של תכנון ויישום, המגמה ברורה. אם רשתות המים והביוב היו המנגנונים שאפשרו לערים לעבור את משבר הצמיחה במאה ה-19, הרי שרשת WiFi וחיישנים המותקנים על מכשירים שונים בעיר, הן המערכות שיאפשרו לערים להתמודד עם קפיצת הגידול שלהן במאה ה-21.

עיר חכמה: איך זה עובד

מנגנוני העיר החכמה משתמשים בפעילות העירונית עצמה כדי לעבוד. היישומים ניזונים מנתונים שמייצרות התשתיות תוך כדי פעילותן, מעבדים אותם, ומכוננים באמצעותם מערכות ששולטות באותן תשתיות באופן יותר יעיל ותכליתי.

כדי לסבר את הרעיון שלפיו "נתוני התשתית ישכללו את התשתיות", נחזור למרכז בקרת חניונים, שכמותו כבר פעיל בערים רבות. כל פעם ששער חניון נפתח למכונית נכנסת, הוא משדר את הנתון "נכנסתי", וכל פעם ששער החניון נפתח למכונית שיוצאת ממנו, מייצרת את הנתון: "יצאתי". מכיוון שבמערכת הבקרה נתון מספר מקומות החניה בכל חניון, מספר המכוניות שנכנסו מלמד על מספר המקומות שנותרו. בחניונים שבהם התשלום לפי שעה, והנהג משלם כשהוא עומד לצאת בעמדות תשלום, פעולות התשלום משדרות את מספר החניות שעומדות להתפנות ובכך מאפשרות לנבא מקומות חנייה שעומדים להתפנות, עוד לפני שהמכוניות יצאו מהשער ושידרו "יצאתי". כך אפשר לשדר ולהציג בשלט את מספר החניות הפנויות, לטובת הנהגים העוברים על יד החניון. כשמערכת בקרת חניונים כזו מתחברת לאפליקציה מבוססת מיקום שמותקנת במכשיר הסלולר החכם של נהג, היא יכולה לכוון אותו לחניון הפנוי הסמוך לאזור שבו הוא נמצא, או לדווח לו היכן וכמה חניות פנויות יש באזור שאליו הוא מתכוון להגיע.

היתרונות לנהג ברורים: הפחתת זמן ותסכול בחיפוש חניה. היתרונות לעיר ולתושביה - גם אלה שאינם נהגים בעצמם, הם הפחתת תנועה (סקרים מצאו ש-30% מזמן הנהיגה בערים הוא בחיפוש אחר חניה), שמשמעותה צמצום בזיהום אוויר, ברעש ובסכנה שמייצרות מכוניות בנסיעתן. הפיתוח הולך מכאן והלאה אל שימוש בהצטברות הנתונים על חניונים בעיר. אלה נתונים שמספקים הנהגים עצמם תוך כדי שימוש 'טבעי' בחניונים, ועיבוד שלהם יכול לשכלל את מערך התנועה והחניה בעיר, לפי מצבים שחוזרים על עצמם, למשל עודף ומחסור לפי ימים ושעות, ולהצליב אותם עם נתוני מזג אוויר, מספר התושבים המתגוררים באזור ועוד.

האח הגדול והאח היקר

"צריך להיזהר מפתרונות נוצצים, שגוררים הוצאות מיותרות", אומר אדריכל רפי רייש, מנהל מיזם SUiTS שערך בתערוכה בברצלונה סדנאות המחשה ודיון. "אין ספק שעיר שרוצה לשגשג חייבת לפתח כלים חכמים לניהול ותכנון אסטרטגי. וכל עיר צריכה וזכאית להיות חכמה, גם אם אינה מגה סיטי כמו לונדון, ניו-יורק או ניו-דלהי", אומר רייש.

המיזם שלו מניע רעיונות לחיים עירוניים מקיימים, המבוססים על עקרונות העיר החכמה, אך הוא גם מצביע על סיכוני הטרנד: "הגישה של התעשייה עלולה לשעבד משאבים עירונים למערכות שמאזן העלות והתועלת שלהן מעורר ספק". כדוגמה הוא מביא מערכת שהוקמה באי מלטה עבור מוני מים וחשמל ל-250 אלף יחידות קצה של משרדים ומגורים. הושקעו בהקמתה 60 מיליון אירו, ועל כך נוספו הוצאות הבנייה של חדרי בקרה, הכשרת כוח אדם ומערך לוגיסטי שכלל מחסן למיליון חלפים בזמינות מידית. "כל זאת רק עבור מדידה של מים וחשמל, לא כולל פסולת, תחבורה, ביוב ומערכים חיוניים עירוניים אחרים", מדגיש רייש, ומסביר את השיטה: "העלויות הגדולות נובעות מדרישה לכמות מדידות גבוהה. במקום למדוד מים או חשמל פעם בחודש, שלכל הדעות זה לא מספיק, עוברים למדידה של פעמיים בדקה. זה כבר עודף מידע, הצבירה שלו בשרתים גוררת הוצאות של אחסון ואבטחה וגם של עיבוד, וכל זה גוזר הוצאות גדולות ומיותרות".

בשביל ויסות יעיל של ייצור החשמל לצרכנים, הוא מדגיש, די לבדוק אחת לכמה שעות ובאזורים מסוימים רק פעם בשעה. כך, גם כדי לזהות זליגת מים מצינור, די לבדוק פעם בשעה או ביום. בסיכומו של דבר, העלויות הגדולות והמיותרות הללו מסלקות מהתחום את רוב הרשויות בעולם, בגלל חוסר יכולת ניהולית וארגונית ועלות ההקמה והתחזוק.

דיווח: כמה פעמים פתחת את המקרר

בעיה נוספת שנולדת היא החדירה לפרטיות. למשל בגישת Internet of things שנותנת מידע על שימוש בכל מכשיר בבית, יש יכולת לדעת כמה אנשים יש בבית בכל רגע נתון, כמה מכשירים חשמליים יש ואיזה. כל אלה יכולים לספר את הרגלי הצריכה - כמה משתמשים בטלוויזיה ומתי, וגם כמה פעמים פתחת את המקרר. מצד אחד זהו כלי לפורצים שידעו מתי הבית ריק, ומצד שני זהו "גם כלי מצוין למשווקים, כי במקום לפלח לפי אזורים, מפלחים לפי צורת שימושים והרגלי צריכה".

הנחת היסוד של רייש היא שעיר צריכה לתפור את הפתרונות שלה מתוך מאפייני הרשות, ולא להעתיק מנגנונים מעיר אחרת. "לא דומה באר שבע שיש בה שמש כל השנה ושטחים פתוחים סביבה, לעיר צפופה שיש לה יכולת לייצר חשמל מנהרות שזורמים בה". רייש מאמין שישראל יכולה להיות מובילה בתחום, בגלל ריבוי הערים הקטנות, בגלל האוריינות הטכנולוגית שמאפיינת את תושבי המדינה ובגלל הנגישות לפיתוחים טכנולוגיים, המאפיינת את עולם העסקים של "מדינת הסטארט-אפ".