Daten für die Stadtentwicklung Smart Cities at the Edge: Dezentralisierung erfolgreich umsetzen

Autor / Redakteur: Jan Wetzke* / Ira Zahorsky

Um die Lebensqualität für Stadtbewohner auch in Zukunft zu erhalten, müssen die Planer einer Smart City vorausschauend handeln. Edge Computing, die dezentrale Datenverarbeitung am Rand des Netzwerks, kann wertvolle Unterstützung bieten.

Firmen zum Thema

Daten sind die Basis für eine erfolgreiche Smart-City-Strategie.
Daten sind die Basis für eine erfolgreiche Smart-City-Strategie.
(© zhu difeng - stock.adobe.com)

Der urbane Wandel ist heute weltweit Realität. Zwar nehmen Städte derzeit nur zwei Prozent unseres Planeten ein, doch beherbergen sie bereits jetzt die Hälfte der Weltbevölkerung, verbrauchen 75 Prozent der erzeugten Energie und verursachen 80 Prozent der globalen CO2-Emissionen. Der Anteil der Stadtbewohner nimmt stetig zu und deswegen spielen auch die Auswirkungen auf Transportwesen, Wohnen, Gesundheit, Arbeit und Sicherheit eine zentrale Rolle.

Da sich dieser Wandel mit exponentieller Geschwindigkeit vollzieht, müssen die für Stadtplanung und Koordination Verantwortlichen bei der Stadtentwicklung und -erhaltung einen vorausschauenden Ansatz verfolgen. Sollten diese Aspekte vernachlässigt werden, dann könnte das für einen Großteil der Bürger eine Reduzierung der Lebensqualität nach sich ziehen. Das gilt insbesondere in Verbindung mit weiteren Problemen wie der Zunahme von Überschwemmungen und Luftverschmutzung. So zeigen etwa die jüngsten Daten des London Atmospheric Emission Inventory, dass die meisten Menschen in London einer Luftverschmutzung ausgesetzt sind, die das gesetzlich zulässige Maß weit überschreitet. Da die Londoner Bevölkerung ungebremst wächst, steigt auch die Zahl der Kraftfahrzeuge – und damit der Umfang der CO2-Emissionen.

Technologie und Daten bieten Kommunalpolitikern die Möglichkeit, einen nachhaltigeren Wandel der Städte zu unterstützen, denn damit lassen sich der ökologische Fußabdruck des Menschen und die Ressourcenverwaltung ebenso erfassen wie die Bedarfsdeckung. So wird die Vision der intelligenten Stadt – oder auch „Smart City“ – Wirklichkeit.

Eine Smart City mit Edge Computing vorantreiben

Beim Aufbau einer Smart City geht es darum, Transportwesen, Energieversorgung und Dienstleistungen für die Bewohner zu optimieren. Zu diesem Zweck werden Sensoren auf Parkplätzen, an Bahnhöfen und Haltestellen, in Müllfahrzeugen oder dem städtischen Beleuchtungssystem installiert und damit Daten erfasst, die die Städte bei der Entscheidungsfindung unterstützen. Die schiere Menge an Daten, die in einer Stadt anfallen, liefert riesige Volumina an Informationen über Verhalten, Gewohnheiten und Bedürfnisse der Bewohner.

Das Herzstück aller Smart Cities sind die digitalen Technologien mit ihrem gigantischen Potenzial zur Transformation. In den vergangenen Jahren hat das Edge Computing in diesem Bereich für viel Aufsehen gesorgt, bietet es doch zahllose IoT-Einsatzgebiete an. Im Gegensatz zum zentralisierten Vorgängerkonzept stellt Edge Computing einen neuen dezentralen Ansatz dar. Dieser hilft, die Chancen, die der urbane Wandel mit sich bringt, zu nutzen und seine Risiken zu bewältigen. Edge Computing ermöglicht die direkte Verarbeitung und Analyse großer Mengen komplexer Daten auf den Geräten selbst. Daten müssen also nicht mehr in großen Rechenzentren verarbeitet und analysiert werden.

Ein Beispiel dafür, wie Smart Cities das Edge Computing nutzen, ist das Verkehrsmanagement. Start-ups für vernetzte Autos nutzen Edge Computing, um Unternehmen, die Echtzeitanalysen von Fahrzeugdaten benötigen, stadtweit aussagekräftige Daten zur Verfügung zu stellen. Die damit einhergehende Verbesserung von Echtzeitprognosen und die höhere Genauigkeit bei der Routenplanung ermöglichen das Umleiten des Verkehrs auf weniger stark befahrene Straßen und tragen so zum Abbau von Staus bei. Ferner kann der generierte umfangreiche Datenbestand die Grundlage für eine optimierte Straßen- und Stadtplanung bilden.

Die zunehmende „Intelligenz“ der Städte leistet auch ihren Beitrag zur Weiterentwicklung der eMobilität. Edge Computing wird bei der Implementierung von eMobilitätsdiensten in Smart Cities eine entscheidende Rolle spielen. Im Falle eines schweren Autounfalls kann Edge Computing die Fahrzeugdaten verarbeiten und beispielsweise lokale Rettungsdienste über den Vorfall informieren. Genau diese Funktionalität wird vonseiten des Europäischen Parlaments für Neuwagen gefordert.

Das Datenvolumen bewältigen

Die immer größer werdende Masse an Daten, die auf den Geräten erzeugt wird, verursacht Probleme, denn die Infrastrukturen der Rechenzentren sind nicht mehr in der Lage, dieses Volumen zu bewältigen. Da immer mehr Geräte und Services vernetzt werden, besteht die Gefahr von Netzwerküberlastungen. Städte können diese Probleme entschärfen, indem sie Edge-Computing-Knoten näher an jenen Punkten hosten, an denen die Daten generiert werden. Immer mehr Stadtplaner beziehen diesen Aspekt deshalb in ihre Entwürfe ein. Das bedeutet, dass auch größere Datenmengen direkt am Edge verarbeitet werden können. Dieser Umstand ist von zentraler Bedeutung, um Hürden zu beseitigen und Visionen wie autonomes Fahren Wirklichkeit werden zu lassen.

Vorbild Singapur

Nach Angaben des IMD Smart Cities Index ist Singapur heute die wohl „smarteste“ Stadt der Welt. Singapur wird auch vom Weltwirtschaftsforum als das Land gefeiert, das weltweit am besten auf die moderne Digitalwirtschaft vorbereitet ist. Die Regierung setzt eine Reihe von Verfahren zur Stadtplanung und -verwaltung erfolgreich um, um Ballungszentren zu digitalisieren, und investiert kontinuierlich mindestens ein Prozent des BIP (10,4 Mrd. £ im Jahr 2018) in ihre Smart-Nation-Initiative und weitere datenbasierte Projekte.

Im Zuge der Initiative wurden Tausende von Sensoren installiert, die Daten aus sämtlichen Bereichen einer Stadt erfassen. Die Verwaltung nutzt vernetzte Geräte am Edge effektiv, um vernetzte Krankenwagen und Transportmittel, intelligente Überwachungssysteme und digitale Serviceplattformen für die Gesundheitsversorgung älterer Menschen betreiben zu können.

In Zukunft werden Städte auf der ganzen Welt nach Möglichkeiten suchen, Edge Computing in ihre Architektur zu integrieren. Planer und Stadtgestalter müssen außerdem eine erweiterbare, skalierbare und sichere Architektur in der Cloud aufbauen, um Sicherheit, eine hohe Datenqualität und ein effektives Datenmanagement zu gewährleisten. So können Edge-Systeme die Erstverarbeitung und -analyse der Daten übernehmen. Die gesamte weitere Datenanalyse erfolgt in Rechenzentren oder in der Cloud, da nur dort in ausreichendem Maße Prozessor- und Speicherkapazitäten zur Verfügung stehen.

Aufbau einer erfolgreichen Smart-City-Datenstrategie

Städte, die auf Dauer „smart“ werden wollen, müssen sich auf eine Big-Data-Strategie einlassen. Die Nutzung der erzeugten Datenmengen ermöglicht uns nicht nur ein besseres Verständnis davon, wie Städte funktionieren und wie sich ihre Bewohner verhalten. Sie hilft auch dabei, die Barrieren zwischen den verschiedenen Akteuren und Betreibern abzubauen und neuartige Services zu entwickeln, die sich besser für die neuen Anwendungsformen eignen.

Städte, die auf Dauer ‚smart‘ werden wollen, müssen sich auf eine Big-Data-Strategie einlassen.

Daten zu erzeugen, reicht jedoch nicht aus. Die Daten müssen Planern und Organisationen zugänglich gemacht werden und natürlich korrekt und vertrauenswürdig sein. Die eingesetzten digitalen Plattformen sollten außerdem in der Lage sein, Daten im großen Maßstab zu erfassen und eine einzige verlässliche Informationsquelle zu generieren, an der die Qualitätssicherung, die Kategorisierung und der Schutz der Daten vorgenommen werden kann. Aber nicht nur das: Die Plattformen müssen auch die Integration, Freigabe, Erkennung und Governance unterstützen, damit die Planer die Daten jederzeit im Blick behalten können.

Daten werden künftig eines der wertvollsten Güter überhaupt sein. Wenn eine Smart City effektiv gestaltet wurde, entsteht ein riesiger Datenpool mit angereicherten und sinnvoll einsetzbaren Daten. Allerdings können die Planer nur dann optimal profitieren, wenn die Integrität der Daten gewährleistet ist.

Angesichts der potenziell problematischen Folgen des urbanen Wandels müssen wir dringend nach intelligenten Lösungen suchen. Wie lassen sich die Auswirkungen dieses Wandels abfedern? Indem man für eine Erfolg versprechende Datenstrategie in der Stadtplanung sorgt und die sich bietenden Chancen optimal ausschöpft. Inspiriert von anderen Städten, die sich ihren Weg in ein digitales Zeitalter bahnen, können wir intelligente Lösungen einsetzen, um die Auswirkungen menschlicher Aktivitäten auf die Umwelt zu vermindern und Ressourcen für eine wachsende Bevölkerung effektiv zu verwalten. Die Integrität, Geschwindigkeit und Vertrauenswürdigkeit von Daten sind wichtige Grundpfeiler. Sie ermöglichen es, mithilfe von am Edge generierten Daten, die Smart Cities der Zukunft am Laufen zu halten und weiterzuentwickeln.

*Der Autor, Jan Wetzke, ist Regional Vice President of Sales Central & Eastern Europe bei Talend.

(ID:47558678)