Умный город как сложная самоорганизующаяся система — это инновационный город, который внедрил технические решения и реализовал организационные мероприятия, предназначенные для достижения максимально возможного на текущий момент качественного уровня управления ресурсами и предоставления услуг, способствующих формированию благоприятных условий проживания.
Общие сведения о концепции умного города
Сегодня получило развитие новое направление, которое связано с моделированием и оптимизацией параметров городской среды как важнейшего компонента государственного развития, определяющего качество жизни населения и оказывающего влияние на социально-экономическую систему в общем.
В Российской Федерации, как и в других странах мира, происходят процессы, связанные с урбанизацией населения. Так, к примеру, в России, по информации от Росстата, доля городского населения в 1959-ом году равнялась 52,4%, а к 2017-ому году эта доля выросла до 74,3%. Причём темпы прироста городского населения постоянно возрастают и составляют примерно 0,1-0,3% каждый год. Здесь необходимо выделить Московский столичный регион, то есть, сам город Москва и Московскую область, как важнейшую агломерацию.
Москва является сложной многоуровневой системой, состоящей из большого количества связанных между собой подсистем, обладающих своими внутренними характеристиками. К примеру, можно указать на следующие существующие подсистемы:
- Транспортная подсистема.
- Подсистема жилищно-коммунального хозяйства (ЖКХ).
- Подсистема продовольственного обеспечения и другие.
Такие подсистемы могут характеризоваться присутствием значительного числа обратных связей. К примеру, при выработке решений о выборе мест для точечной застройки следует иметь в виду транспортную доступность, а также присутствие объектов социальной инфраструктуры, таких как, детские сады, школы, поликлиники, «магазины у дома» и другие. Иначе уровень спроса на такое жилье будет не соответствовать надеждам строительных организаций, а также нуждам населения и ожиданиям городских властей. Это означает, что уровень сложности поставленных задач по оптимальному управлению городской агломерацией подразумевает использование методик имитационного моделирования, таких как, методы системной динамики и агентное моделирование.
В качестве примеров агентных моделей, которые относятся к проблемам «умного города», можно привести модели сложных экологических и экономических систем, а также агентные модели поведения толпы и агентов-спасателей в условиях чрезвычайных ситуаций, и другие.
Моделирование умного города как сложной самоорганизующейся системы
В качестве объекта исследования выступает город (например, Москва), который является сложной многоуровневой системой со своим набором характеристик. Предметом исследования должны стать ключевые процессы обеспечения жизнедеятельности города, включая вопросы продовольственной, инфраструктурной, противопожарной безопасности, проблемы по повышению качества и доступности медицинских услуг и другие, а также формирование системы поддержки принятия решений класса «умный город».
Само исследование базируется на использовании методик имитационного моделирования, в том числе методов системной динамики и агентного моделирования, которые позволяют оценить влияние множественных управляющих параметров на динамику важнейших характеристик системы «умный город». Помимо этого, применяются методы кластерного, корреляционного анализа и другие, которые позволяют определить зависимости между характеристиками отдельных агентов и выработать необходимые рекомендации.
«Умным городом» является город, в котором в первую очередь должен быть обеспечен требуемый уровень удовлетворённости населения условиями городской среды и защищенности от различных рисков. К таким факторам риска следует отнести:
- Риски, связанные с обеспечением продовольствием.
- Риски экологического характера.
- Риски инфраструктурного характера.
- Риски, связанные с возникновением чрезвычайных ситуаций.
- Риски, связанные с дефицитом объектов социальной инфраструктуры.
- Риски, связанные со снижением доступности медицинских услуг и другие.
Всё это означает, что необходима разработка комплекса имитационных моделей города, которые могут быть реализованы в виде интегрированной системы поддержки выработки и принятия решений. Такие модели предоставляют возможность исследования влияния разных управляющих параметров на самые важные городские характеристики с учетом действующих систем обратных связей. К примеру, увеличение сети городских дорог способно благоприятно влиять на скорость транспортных потоков и сокращать выбросы вредных веществ, но при наличии множественных точечных застроек (вдоль новых дорог) положительные эффекты возможно будут нивелированы. На рисунке ниже изображена укрупненная схема самых важных характеристик системы «умный город».
Рисунок 1. Основные характеристики системы «умный город». Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
Как следует из данного рисунка, самым важным интегральным показателем системы является «удовлетворенность населения условиями городской среды». На этот показатель оказывают влияние такие характеристики, как степень концентрации выбросов вредных веществ в атмосферу, объемы жилищного строительства и состояние ЖКХ, уровень инфраструктурной и транспортной безопасности, уровень продовольственной безопасности и другие.
С другой стороны, характеристики удовлетворенности населения влияют на степень привлекательности городской среды, что, прежде всего, оказывает влияние на численность населения в городе и динамику роста валового городского продукта. Увеличение этого показателя невозможно без роста уровня качества жизни граждан, наличия благоприятной окружающей среды, высокого уровня инфраструктурной, продовольственной и транспортной безопасности, доступности медицинских услуг, присутствия объектов социальной инфраструктуры, таких как, детские сады, школы, больницы и другие.
