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Smart Cities et Big Data – L’analyse de données pour rendre les villes intelligentes

Le Big Data va permettre de faciliter l’essor des Smart Cities. Découvrez comment les technologies analytiques vont rendre nos villes plus saines, plus agréables et plus vivables.

Le concept de Smart Cities  a le vent en poupe. D’ici 2020, ce marché pourrait atteindre une valeur de 400 milliards de dollars. En théorie, ces villes intelligentes et connectées pourraient permettre de réduire la pollution, d’améliorer la propreté, de résoudre les problèmes de parking, et d’économiser de l’énergie. Dans la pratique toutefois, l’implémentation de ce concept se confronte à plusieurs problèmes. Néanmoins, grâce au Big Data et à l’Internet des Objets, ce projet utopique pourrait enfin aboutir.

Songdo, la première Smart City

Pour illustrer l’impact du Big Data sur l’implémentation des Smart Cities, on peut prendre l’exemple de la ville sud-coréenne de Songdo, rassemblant 65 000 habitants et 300 000 travailleurs. Depuis le début des années 2000, un projet à 35 milliards de dollars a été lancé pour rendre transformer cette ville en une cité connectée. Ce projet d’envergure implique notamment la firme Cisco, qui s’est assurée que chaque parcelle de cette ville bénéficie de la fibre optique. À ses côtés, on retrouve également 3M, Posco E&C et United Technology.

Voici quelques-unes des innovations apportées par ce projet. Le trafic automobile sera constamment mesuré et régulé grâce à des puces RFID intégrées aux automobiles. Ces puces permettront d’envoyer les données de géolocalisation vers un centre de surveillance chargé d’identifier les zones de congestion. Par ailleurs, les citoyens pourront consulter à tout moment le statut et les horaires des transports publics par l’intermédiaire de leur smartphone.

La collecte des déchets permettra également de générer des données. Les habitants pourront utiliser une carte à puce pour générer des données. L’objectif de la ville est d’éliminer le besoin de camions poubelles. Chaque foyer disposera d’une unité depuis laquelle les déchets seront directement aspirés et transférés vers le centre de traitement. Les déchets seront utilisés pour générer de l’énergie pour la ville.

Les données permettront également de rendre la ville plus sûre pour les citoyens. Par exemple, les enfants dans les parcs seront munis de bracelets connectés permettant de les localiser en cas de disparition.

Il sera également possible de mesurer la présence humaine dans une zone particulière à un moment spécifique pour ajuster l’éclairage urbain en fonction. Dans les zones dépeuplées, certaines lumières s’éteindront automatiquement pour économiser de l’énergie.

Toutes les maisons, équipées de capteurs domotiques, peuvent être contrôlées par le biais d’un écran de télévision situé dans le salon. Les écrans de téléprésence seront aussi disposés dans les bureaux, les hôpitaux, les écoles et les centres commerciaux.

Comment le Big Data peut aider au développement des Smart Cities

L’exemple de Songdo donne une idée de la façon dont le Big Data peut contribuer au développement des smart cities. Cependant, d’autres cas d’usage méritent également d’être soulignés.

Le Big Data peut permettre de réduire la pollution. En incorporant des capteurs aux routes, il est possible de mesurer le trafic total à différents moments de la journée. Ces données peuvent être envoyées à un centre chargé de coordonner les agents de régulation. Le trafic peut ainsi être géré efficacement pour réduire les émissions de dioxyde de carbone. En incorporant des capteurs aux voitures, il est possible de guider les véhicules vers le parking le plus proche. Ceci permettra de résoudre les problèmes liés au manque de places pour se garer.

Les Smart Cities permettront d’améliorer la qualité de l’environnement, et de réduire les dépenses énergétiques. À Bristol, un programme impliquant le développement d’un réseau sans fil basé sur l’internet des objets est en cours de développement. Ce réseau utilisera moins d’énergie que les réseaux WiFi et mobiles traditionnels. De fait, les batteries de smartphones dureront plus longtemps, et les appareils nécessiteront d’être rechargés moins souvent.

Top 7 des cas d’usage du Big Data pour la Smart City

Sécurité

Les analyses prédictives ont été utilisées dans plusieurs villes autour du monde pour aider à prédire à quel endroit les crimes risquent de survenir, en se basant sur les données historiques et géographiques. Dans des villes comme Londres, Los Angeles, et Chicago, cette initiative a porté ses fruits. Grâce aux données, il est possible de déployer des policiers à des moments spécifiques dans des zones sensibles pour faire baisser le taux de criminalité sans même devoir effectuer d’arrestations.

Planification urbaine

Les données peuvent aider à planifier la fabrication d’immeubles et l’aménagement d’espaces urbains. Il est possible de développer des modèles pour maximiser l’accès à certaines zones ou services tout en minimisant les risques de surcharge d’infrastructure. En somme, le Big Data permet d’augmenter l’efficience. Les données permettent aussi de cartographier et de prédire l’impact d’une infrastructure sur l’espace urbain avec une précision élevée.

Transport

Pendant les Jeux olympiques de Londres 2012, le réseau de transport public a dû gérer 18 millions de trajets effectués par les spectateurs venus de toute la ville. La TFL et les opérateurs ferroviaires ont utilisé les données et les technologies analytiques pour s’assurer que la majorité des trajets se déroule de façon fluide. Ils ont pu utiliser les données relatives à des événements passés pour prédire le nombre de personnes qui voyageraient chaque jour jusqu’aux stades pour s’assurer que le transport soit organisé efficacement.

Utiliser les données pour réguler le réseau de transport permet de créer un transport public efficace et flexible, de réduire les retards et d’augmenter l’efficience. Les données permettent de prédire les heures de pointe, mais aussi de surveiller l’équipement pour réduire le nombre de pannes et d’accidents.

L’épreuve du temps

Bien souvent, les infrastructures de nouvelles zones ne sont pas suffisamment résistantes pour supporter la croissance continue. Il devient alors nécessaire d’effectuer des améliorations. Même l’eau et l’électricité peuvent être affectées par un afflux soudain de travailleur ou de résidents. Grâce au modelling et aux analyses prédictives, il est possible pour les planificateurs urbains de voir à quel endroit la croissance est susceptible de survenir et de mesurer cette croissance. Les commodités peuvent être améliorées en fonction. Ainsi, la croissance peut survenir en toute sérénité.

Internet

Bien souvent, les gouvernements ou les entreprises se content de mettre à disposition des entreprises des vitesses internet élevées, et déclarent que la ville est devenue une Smart City. En réalité, l’accès au web est une chose, mais il doit être fourni aux bonnes personnes dans les bonnes régions. Il est donc nécessaire de pouvoir augmenter la bande passante. Savoir quand et où la bande passante doit être prioritaire est une composante essentielle, et les données sont la boussole permettant de s’orienter dans la bonne direction.

Concrètement, la bande passante doit être principalement élevée dans les centres commerciaux et financiers pendant la semaine, et dans les zones résidentielles pendant le week-end. Toutefois, pour maximiser la bande passante à une échelle plus précise, le Big Data peut apporter son aide.

Par exemple, si une zone souhaite attirer plus d’entreprises high tech et de développeurs web, il sera nécessaire de proposer une bande passante élevée. Le modelling de données peut aider à procéder plus efficacement.

Durabilité

La surveillance et le contrôle sont deux critères essentiels pour assurer la durabilité d’un projet. De fait, les données permettent aux gouvernements et aux entreprises de vérifier les effets positifs ou négatifs de leurs décisions sur l’ensemble de la ville.

Le fait de pouvoir mesurer le niveau de polluants peut permettre de mieux répartir la pollution et de la concentrer dans des zones où elle ne risque pas de blesser les citoyens. La surveillance permet aussi de voir quelles technologies permettent de réduire la pollution et quelles innovations pourraient permettre d’éviter d’endommager l’environnement.

Dépenses efficaces

Le principal problème des Smart Cities est que de grandes quantités d’argent sont dépensées pour des travaux relativement anodins. Les petits changements ou le remodelage des paysages peuvent être considérés comme un gaspillage de l’argent public. En utilisant les technologies du Big Data, il est possible de vérifier à l’avance l’impact des dépenses. Ainsi, il est possible de déterminer comment dépenser l’argent efficacement pour améliorer la ville à moindre coût.

Comment le concept de Smart City est implémenté ?

Jusqu’à présent, le modèle de la ville de Songdo a été suivi dans le monde entier. Ce modèle repose sur le support du gouvernement, qui fait appel à un fournisseur de logiciels de technologies pour mener le projet à bien. Dans le cas de Songdo, Cisco a joué le rôle d’agent principal. Dans le monde entier, des entreprises comme Cisco et IBM travaillent avec les universités et les gouvernements pour développer des systèmes basés sur les données pour réduire le gaspillage, gérer les transports, la loi ou l’énergie. L’argent public est utilisé pour financer ces projets. Par exemple, à Glasgow, en Ecosse, le gouvernement a offert 24 millions de livres afin d’implémenter des technologies permettant de rendre la ville plus intelligente, plus écologique et plus sécurisée.

Parmi les autres projets de smart city, on compte la ville de Masdar City à Abu Dhabi. Cette ville envisage de fonctionner uniquement grâce aux énergies renouvelables et de produire zéro déchet. Les véhicules non électriques sont déjà interdits dans l’enceinte de la ville. La ville tire son énergie de fermes solaires, lui permettant de consommer 20% d’énergie en moins qu’une autre ville d’envergure similaire. Cette smart city sera complète d’ici 2025. Elle sera en mesure d’accueillir 40 000 habitants et 50 000 travailleurs.

La ville de Malmo, en Suède, jadis centre industriel pollué, tente depuis l’an 2000 de devenir une smart city. D’ici 2030, la ville envisage d’être alimentée uniquement grâce aux énergies renouvelables. Les véhicules municipaux fonctionneront grâce à l’hydrogène, à l’électricité et au biogaz généré par la nourriture gaspillée collectée.

Au sein de Malmo, le quartier Western Harbour est devenu l’épicentre de la Smart City. Une éolienne fournit de l’électricité dans la ville, et un système de stockage permet de collecter l’eau de pluie pour chauffer les maisons pendant l’hiver ou les rafraîchir pendant l’été. Les toits et murs végétaux comptent également parmi les nouvelles normes pour les bâtiments construits dans le quartier.

Malgré sa taille immense et sa densité humaine, la ville de New York compte également devenir une smart city. Plusieurs projets en cours pourraient permettre de changer la réputation de New York City, considérée comme la capitale du gâchis et de la consommation effrénée, d’ici quelques dizaines d’années.

Parmi les projets de design urbain les plus ambitieux, on compte la Lowline. Ce parc souterrain au sein d’une station de trolley abandonnée utilisera le soleil, un mur de verre et une parabole pour s’illuminer et fournir de l’énergie aux usines et aux arbres aux alentours. Ce parc souterrain n’aura pas besoin d’air artificiel. L’ouverture est prévue pour 2018 ou 2019.

À la surface, d’autres projets ambitieux sont également en développement. Parmi les plus intéressants, on compte la Plus Pool, une piscine flottante sur la East River, se filtrant de façon autonome pour permettre aux habitants de se baigner en toute sécurité. Ce projet est en phase de test, et repose entièrement sur le financement participatif.

Ces différents exemples démontrent que toutes les grandes villes peuvent devenir des smart cities. Certaines sont créées avec cet objectif dès le départ, à l’instar de Songdo, mais des cités plus anciennes comme Malmo et New York aspirent également à la rédemption. D’ici quelques décennies, toutes les grandes villes du monde pourraient devenir des smart cities.

Comment gérer le Big Data des Smart Cities ?

Une fois les données liées aux Smart Cities stockées sur les systèmes cloud, il sera impossible de les déplacer. Pour gérer le Big Data des Smart Cities, il sera nécessaire d’utiliser les logiciels adéquats. L’entreprise ebb3, spécialisée dans les infrastructures réseau pour les graphismes 3D, a développé un HPVC (High Performance Virtual Computer) permettant d’utiliser des applications 3D à distance.

Ce logiciel permet de gérer le Big Data de façon plus efficiente, et ce même à distance. Jusqu’à récemment, ce défi à relever était considéré comme la dernière frontière se dressant face à la virtualisation du Big Data pour les grandes entreprises data-driven de secteurs comme le pétrole, le gaz ou les soins de santé.

Les travailleurs à distance seront en mesure d’accéder aux mêmes systèmes et de contribuer de façon égale quel que soit leur emplacement. En incorporant ces systèmes basés sur le cloud au développement des Smart Cities, il sera possible de visualiser les villes en trois dimensions.

Les données quant à elles pourront être déplacées plus facilement et plus rapidement, ce qui permettra de fluidifier le développement des smart cities de demain. Les entreprises de tous les secteurs pourront effectuer leurs tâches à distance. La construction, la planification, le fonctionnement au jour le jour des smart cities pourront être gérés depuis le cloud. ebb3 fournit déjà ses services HPVC aux industries du gaz, du pétrole, des soins de santé et de la fabrication, et compte s’étendre aux secteurs de l’ingénierie dans les années à venir.

Les smart cities sont le futur des grandes villes, et les entreprises doivent décider comment gérer leurs données, et comment permettre à leurs employés de travailler à distance. La flexibilité et le confort seront les critères qui attireront ces entreprises vers tel ou tel logiciel.

Quelles sont les critiques émises à l’égard des Smart Cities ?

Pour les plus sceptiques, Smart City et Big Data ne font pas bon ménage. Certains vont plus loin et considèrent même que le terme de Smart City n’est qu’un buzzword. Même sans être aussi pessimiste, il est clair que la Smart City doit faire face à des obstacles de taille.

Tout d’abord, le développement d’une smart city nécessite des fonds importants. En l’an 2000, la ville de Songdo avait besoin de 35 milliards de dollars. Compte tenu de ce coût élevé, les pays en développement et les pays pauvres qui peinent déjà à fournir des conditions de vie basiques à leurs citoyens ne seront pas ne mesure d’implémenter les technologies de Smart City.

La confidentialité des données et la sécurité des données se présentent également comme un obstacle important. Les gouvernements doivent maintenir l’équilibre entre l’implémentation de projets Smart City et la confidentialité des données des citoyens.

Dans les pays pauvres et les pays en développement, des problèmes de déséquilibre social risquent d’apparaître. De nombreux citoyens n’auront pas les moyens de payer pour des capteurs et autres dispositifs technologiques. De fait, la Smart City pourrait être limitée aux quartiers les plus riches. En Inde, où sont une centaine de villes sont sur le point d’être converties en Smart Cities, c’est un véritable apartheid social qui risque d’apparaître.

Conclusion

Le Big Data peut apporter une immense contribution au développement des smart cities. Cependant, la smart city elle-même doit faire face à d’immenses défis avant de porter ses fruits. La disponibilité des fonds, la confidentialité des données, et les problèmes sociaux sont les principaux défis. Pour que les villes intelligentes deviennent un phénomène mondial, il est nécessaire qu’elles soient accessibles aux pays du tiers-monde. Compte tenu du coût actuel de ces déploiements, ceci relève encore de l’utopie. Il faudra attendre plusieurs années pour que ce concept se généralise au monde entier.

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