Il y a autant de façons de définir une ville intelligente que de villes sur la voie de l’intelligence.
De Londres et Singapour à Seat Pleasant, Maryland, ils varient considérablement. La plupart partagent certaines caractéristiques communes.
Chaque ville veut être intelligente pour être un bon endroit où vivre. Ainsi, beaucoup adoptent de vastes initiatives pour connecter leurs citoyens aux derniers réseaux 5G et à fibre optique, en développant la littératie numérique et les services.
La plupart conviennent qu’une grande partie d’être intelligent signifie utiliser la technologie pour rendre leurs villes plus conscientes d’elles-mêmes, automatisées et efficaces.
C’est pourquoi une ville intelligente est généralement une sorte d’Internet des objets municipal – un réseau de caméras et de capteurs qui peuvent voir, entendre et même sentir. Ces capteurs, en particulier les caméras vidéo, génèrent des quantités massives de données qui peuvent servir à de nombreuses fins civiques, telles que la fluidité du trafic.
Des villes du monde entier se tournent vers l’IA pour passer au crible ces données en temps réel pour obtenir des informations exploitables. Et, de plus en plus, les villes intelligentes construisent des simulations 3D réalistes d’elles-mêmes, des jumeaux numériques pour tester des idées de ce à quoi elles pourraient ressembler à l’avenir.
«Nous définissons une ville intelligente comme un lieu appliquant une technologie de pointe pour améliorer la qualité de vie des personnes qui y vivent», a déclaré Sokwoo Rhee, qui a travaillé sur plus de 200 projets de villes intelligentes dans 25 pays en tant que directeur associé du cyber-physique l’innovation des systèmes à l’Institut national américain des normes et de la technologie.
Les États-Unis, Londres publient des guides des villes intelligentes
Au NIST, Rhee supervise le travail sur un guide pour la construction de villes intelligentes. À terme, il comprendra des rapports sur des problèmes et des études de cas dans plus de deux douzaines de domaines, de la sécurité publique aux systèmes de gestion de l’eau.
De l’autre côté de l’étang, Londres décrit ses efforts en matière de ville intelligente dans un document de 60 pages détaillant de nombreux objectifs ambitieux. Comme les villes intelligentes de Dubaï à San Jose dans la Silicon Valley, c’est un travail en cours de la taille d’un métro.
«Nous sommes loin d’être l’idéal pour le moment avec une multitude de systèmes et une multitude de fournisseurs qui rendent la ville intelligente encore un peu complexe et fragmentée», a déclaré Andrew Hudson-Smith, président des systèmes urbains numériques au Center for Advanced Spatial. Analyse à l’University College London et siège à un conseil d’administration qui supervise les efforts de la ville intelligente de Londres.
Living Labs pour l’IA
D’une certaine manière, les villes intelligentes sont à la fois des éviers de cuisine et des laboratoires vivants de technologie.
Ils hébergent tout, des systèmes de surveillance de la qualité de l’air aux référentiels de données autorisées à être utilisées dans des projets d’IA partagés. Le London Datastore, par exemple, contient déjà plus de 700 ensembles de données accessibles au public.
Un chercheur de marché suit un panier de 13 grands domaines qui définissent une ville intelligente, des lampadaires intelligents aux poubelles connectées. Un fournisseur de parkings intelligents de Stockholm a pris en compte 24 facteurs – dont le nombre de points d’accès Wi-Fi et de bornes de recharge pour véhicules électriques – dans son classement 2019 des 100 villes les plus intelligentes au monde. (Ses cinq premiers se trouvaient tous en Scandinavie.)
«Il est difficile de se résumer à un ensemble limité de technologies, car tout trouve son chemin dans les villes intelligentes», a déclaré Dominique Bonte, directeur général de l’observateur de marché ABI Research. Parmi les cas d’utilisation populaires, il a qualifié les systèmes de réponse à la demande de «grande application pour l’IA, car la gestion de la demande fluctuante d’électricité et d’autres services est un problème complexe».
Parce que c’est large, c’est aussi gros. Les observateurs du marché de Navigant Research s’attendent à ce que le marché mondial des équipements pour villes intelligentes passe de 97,4 milliards de dollars de revenus annuels en 2019 à 265,4 milliards de dollars d’ici 2028, avec un taux de croissance annuel composé de 11,8%.
C’est encore tôt. Dans une enquête de janvier 2019 auprès de près de 40 gestionnaires de gouvernements locaux et étatiques américains, plus de 80% pensaient qu’un Internet des objets municipal aurait un impact significatif sur leurs opérations, mais la plupart étaient encore en phase de planification et moins de 10% avaient des projets actifs.
«Les villes intelligentes signifient beaucoup de choses pour de nombreuses personnes», a déclaré Saurabh Jain, chef de produit de Metropolis, la pile de logiciels GPU de NVIDIA pour les marchés verticaux tels que les villes intelligentes.
«Nous nous concentrons sur la construction de ce que nous appelons AI City avec les vrais emplois qui peuvent être réalisés aujourd’hui avec l’apprentissage en profondeur, en exploitant les énormes jeux de données vidéo et capteurs que les villes génèrent», a-t-il déclaré.
Par exemple, Verizon s’est déployé sur les lampadaires existants des nœuds vidéo de Boston et de Sacramento à l’aide de NVIDIA Jetson TX1 pour analyser et améliorer la circulation, améliorer la sécurité des piétons et optimiser le stationnement.
«Le déploiement se fait rapidement à travers le monde et les villes étendent leur infrastructure d’éclairage pour devenir une plate-forme de ville intelligente… contribuant à créer des économies d’efficacité et une nouvelle variété de services aux citoyens», a déclaré David Tucker, responsable de la gestion des produits au sein du groupe Smart Communities chez Verizon dans un article de 2018.
Lampadaires intelligents pour les villes intelligentes
Les lampadaires constitueront une partie importante du mobilier de la ville intelligente de demain.
Jusqu’à présent, seules quelques centaines sont équipées de divers mélanges de capteurs et de stations de base Wi-Fi et cellulaires. La grande vague est encore à venir alors que les quelque 360 millions de messages dans le monde passent lentement à des lampes LED à économie d’énergie.
Dans un effort connexe, la ville de Bellevue, Washington, a testé un système de vision par ordinateur de Microsoft Research pour améliorer la sécurité routière et réduire la congestion. Des chercheurs de l’Université de Wollongong ont récemment décrit des travaux similaires utilisant des modules NVIDIA Jetson TX2 pour suivre la circulation des véhicules et des piétons à Liverpool, en Australie.
Les aéroports, les magasins de détail et les entrepôts utilisent déjà des caméras intelligentes et l’intelligence artificielle pour exécuter les opérations plus efficacement. Ils définissent une nouvelle classe de réseaux informatiques de pointe que les villes intelligentes peuvent exploiter.
Par exemple, l’aéroport international de Seattle-Tacoma (SEA) déploiera un système d’IA à partir de la startup Assaia qui utilise des GPU NVIDIA pour accélérer le temps de rotation des vols.
«L’analyse vidéo est cruciale pour offrir une visibilité complète sur les activités de rotation et améliorer la sécurité», a déclaré un responsable SEA dans un rapport de mai.
Nashville, Zurich Explorez la ville simulée
Certaines villes intelligentes construisent des jumeaux numériques, des simulations 3D qui servent à plusieurs fins.
Par exemple, Zurich et Nashville laisseront un jour les citoyens et les responsables de la ville porter des lunettes dans les mairies virtuelles pour voir les impacts simulés des développements proposés.
«Plus une expérience est immersive et amusante, plus vous augmentez l’engagement», a déclaré Dominik Tarolli, directeur des villes intelligentes chez Esri, qui fournit un logiciel de simulation fonctionnant sur des GPU NVIDIA pour les deux villes.
Des villes aussi éloignées en géographie et en population que Singapour et Rennes, en France, ont construit des jumeaux numériques à l’aide d’un service de Dassault Systèmes.
«Nous avons récemment signé un partenariat avec Hong Kong et présenté des exemples pour une étude de marche nécessitant une simulation 3D de la ville», a déclaré Simon Huffeteau, vice-président travaillant sur les villes intelligentes pour Dassault.
L’Europe maintient une IA sur le trafic
De nombreuses villes intelligentes se lancent dans le contrôle du trafic. Londres utilise des panneaux numériques pour afficher des limites de vitesse qui changent afin d’optimiser la circulation. Il utilise également la reconnaissance des plaques d’immatriculation pour facturer des péages pour entrer dans une zone à faibles émissions du centre-ville.
Des villes de Belgique et de France envisagent des systèmes similaires.
«Nous pensons qu’à l’avenir, les villes interdiront les véhicules les plus polluants pour encourager les gens à utiliser les transports en commun ou à acheter des véhicules électriques», a déclaré Bonte d’ABI Research. «Singapour teste des navettes autonomes sur un tronçon de 5,7 miles de ses rues», a-t-il ajouté.
À proximité, Jakarta utilise un système de surveillance du trafic de Nodeflux, membre du programme Inception de NVIDIA qui nourrit les startups d’IA. Le logiciel exploite l’IA et les près de 8 000 caméras déjà en place autour de Jakarta pour reconnaître les plaques d’immatriculation des véhicules dont les taxes sont impayées.
Le système est l’une des plus de 100 applications tierces qui s’exécutent sur Metropolis, le cadre d’application de NVIDIA pour l’Internet des objets.
Trafic insignifiant en Israël et à Kansas City
Traffic était l’application phare d’un effort de ville intelligente à Kansas City qui a débuté en 2015 avec un tramway intelligent de 15 millions de dollars. Aujourd’hui, les habitants peuvent appeler des tableaux de bord numériques détaillant les conditions de circulation actuelles dans la ville.
Et en Israël, la ville d’Ashdod a déployé un logiciel d’IA à partir de viisights. Il aide à comprendre les modèles d’un système de surveillance du trafic optimisé par NVIDIA Metropolis pour garantir la sécurité des citoyens.
NVIDIA a créé le AI City Challenge pour faire progresser le travail sur l’apprentissage en profondeur en tant qu’outil de réduction du trafic. Maintenant dans sa quatrième année, il attire près de 1000 chercheurs en compétition dans plus de 300 équipes qui comprennent des membres de plusieurs agences de la circulation municipales et étatiques.
L’événement a engendré CityFlow, l’un des plus grands ensembles de données au monde pour l’application de l’IA à la gestion du trafic. Il se compose de plus de trois heures de vidéos haute définition synchronisées à partir de 40 caméras à 10 intersections, créant 200 000 boîtes de délimitation annotées autour de véhicules capturés sous différents angles dans diverses conditions.
Des drones à la rescousse dans le Maryland
Vous n’avez pas besoin d’être une grande ville avec beaucoup d’argent pour être intelligent. Seat Pleasant, Maryland, une banlieue de moins de 5000 habitants de Washington, DC, a lancé un hub numérique pour les services urbains en août 2017.
Depuis lors, il a installé un éclairage intelligent, des poubelles connectées, des moniteurs de santé à domicile et des analyses vidéo pour économiser de l’argent, améliorer la sécurité routière et réduire la criminalité. Elle est également devenue la première ville américaine à utiliser des drones pour la sécurité publique, y compris des plans pour la livraison de médicaments d’urgence.
L’idée a vu le jour lorsque le maire Eugene Grant, à la recherche de moyens de se remettre du ralentissement économique de 2008, a assisté à un événement sur les villages de l’innovation.
«Seat Pleasant aimerait être une voix pour les petites villes d’Amérique où 80% ont moins de 10 000 habitants», a déclaré Grant. «Regardez ces villes comme des bancs d’essai d’innovation… des laboratoires vivants», a-t-il ajouté.
Rhee du NIST est d’accord. «Je vois beaucoup de projets embrassant un ensemble élargi de technologies émergentes, faisant des villes intelligentes comme des programmes d’incubation pour de nouvelles entreprises comme les taxis aériens et les véhicules autonomes qui peuvent bénéficier aux citoyens», a-t-il déclaré, notant que même les communautés rurales entreront dans le acte.
Simuler une nouvelle génération de villes intelligentes
Lorsque le travail est terminé, allez au cinéma. Hollywood pourrait fournir une image de l’horizon suivant de la même manière qu’il a déclenché certains des travaux actuels.
Films comprenant Blade Runner 2049, Voitures, gardiens de la Galaxie et Zootopie a utilisé un programme appelé City Engine du démarrage procédural qui permet une approche basée sur des règles pour construire des villes simulées.
Leur travail a attiré l’attention d’Esri, qui a acquis l’entreprise et a associé son programme à son outil de planification urbaine ArcGIS, désormais incontournable pour des centaines de villes réelles dans le monde.
«Les jeux et les films incitent les gens à s’attendre à des expériences plus immersives, et cela nécessite plus de calcul», a déclaré Tarolli, cofondateur de Procedural et maintenant personne-ressource d’Esri sur les villes intelligentes.
