Wie werden Städte durch IoT „neu programmiert"? Fünf reale Anwendungsfälle zeigen die grundlegende Logik intelligenter Städte.

Smart Cities werden oft auf eine Kombination aus Sensoren, Kameras und Rechenzentren reduziert. Doch ein vom CDAIT des Georgia Institute of Technology veröffentlichtes Whitepaper vertritt eine tiefgreifendere Sichtweise: IoT ist nicht nur Technologie, sondern auch eine Kraft mit „gesellschaftlicher Wirkung" – durch die Erfassung, den Austausch und die Verarbeitung von Daten können öffentlicher und privater Sektor Lösungen entwickeln, die Gesellschaft, Wirtschaft, Politik und Kontext miteinander verbinden. Dies erinnert uns daran, dass die wahre Herausforderung von Smart Cities nicht darin liegt, wie viele Geräte eingesetzt werden, sondern darin, wie diese Geräte der zugrunde liegenden Logik der Stadtverwaltung dienen können.

Kommunale Dienstleistungen: Von „regelmäßiger Inspektion" zu „bedarfsgerechter Reaktion"

Am Beispiel der Müllabfuhr: Die vom Startup Compology aus San Francisco entwickelten Sensoren analysieren automatisch den Inhalt von Müllcontainern und optimieren die Entsorgungsrouten; Boston und Baltimore haben intelligente Mülltonnen mit Echtzeitsensoren eingesetzt. Diese scheinbar kleine Veränderung spiegelt einen grundlegenden Wandel im Modell kommunaler Dienstleistungen wider: Die Ressourcenallokation erfolgt nicht mehr nach festen Zeitplänen, sondern auf Basis von Echtzeitdaten. Laut Navigant Research wird der weltweite Markt für intelligente Müllsammeltechnik voraussichtlich von 57,6 Millionen US-Dollar im Jahr 2016 auf 223,6 Millionen US-Dollar im Jahr 2025 wachsen. Das rasche Marktwachstum zeigt, dass diese Effizienzsteigerung zunehmend zum Standard in Städten wird.

Versorgungsunternehmen: Edge Computing und Infrastruktur-Resilienz

Versorgungsunternehmen sind die „Lebensader" des städtischen Betriebs. Mit der Einführung von Millionen von IoT-Geräten steht das traditionelle reine Cloud-Verarbeitungsmodell vor Herausforderungen bei Latenz und Bandbreite. Das Whitepaper weist darauf hin, dass Edge Computing es Anwendungen ermöglicht, innerhalb des IoT-Netzwerks ausgeführt zu werden – beispielsweise das lokale Ausschalten eines Schalters – und so den Druck der Datenrückübertragung verringert. Die Stadt Cary in North Carolina nutzte die Gelegenheit der Wasserzähler-Upgrades, damit die Einwohner ihren Wasserverbrauch besser überwachen können, während die Stadt gleichzeitig Lecks präzise lokalisieren kann. Boston erforscht über das „Smart Utilities Project" gerechtere und nachhaltigere Versorgungsdienstleistungen. Diese Fälle zeigen, dass intelligente Strom- und Wassernetze nicht nur „Fernablesung" sind, sondern ein Infrastruktursystem aufbauen, das sich selbst wahrnehmen und schnell reagieren kann. Sicherheit und Interoperabilität sind Voraussetzungen – alle Geräte benötigen standardisierte Zugriffsverwaltung und Datenschutz.

Öffentliche Sicherheit: Aufbau eines „Systems der Systeme" für die Zusammenarbeit

Öffentliche Sicherheit ist eines der anspruchsvollsten Anwendungsszenarien des IoT. Das Whitepaper weist darauf hin, dass Städte ein „System der Systeme" aufbauen, das aus zahlreichen heterogenen, unabhängigen Subsystemen besteht und ein spezielles Design für gefährdete Gruppen erfordert. Das FirstNet-Netzwerk bietet Ersthelfern eine Infrastruktur, die IoT unterstützt. So können beispielsweise Sensoren in Polizeifahrzeugen automatisch die Zentrale benachrichtigen, wenn eine Schrotflinte entnommen wird, und Kameras zur Sichtung des Tatorts aktivieren. Lindsay Notwell, Führungskraft bei Cradlepoint, ist der Ansicht, dass der Einsatz von Sensoren im Bereich der öffentlichen Sicherheit mit dem Ausbau von 5G deutlich zunehmen wird. Im Kern geht es bei dieser Fähigkeit darum, Vorfalldaten in Entscheidungsunterstützung umzuwandeln und die Reaktion von „passiver Alarmannahme" zu „Echtzeit-Wahrnehmung" zu entwickeln.

Verkehr: Städtische Mobilität durch Daten neu gestalten### Verkehr: Mit Daten urbane Mobilität neu gestalten

Verkehr ist die komplexeste und direkteste Erfahrung einer Stadt. Portland plant, an den drei gefährlichsten Straßen 200 intelligente Sensoren zu installieren, die kontinuierlich die Anzahl von Fahrzeugen und Fußgängern sowie die Geschwindigkeiten erfassen, um daraus Leitlinien für die künftige Straßengestaltung abzuleiten. Dies ist ein Paradebeispiel für datengetriebene Verkehrslenkung: von der Reparatur nach Unfällen hin zur Prävention vor Unfällen. Sobald das Verkehrssystem zu einer Datenplattform wird, können Städte Mobilitätsbedürfnisse präziser verstehen und Signalsteuerung sowie Fahrspurzuteilung optimieren und sogar die Entwicklung autonomer Fahrsysteme unterstützen.

Gesundheitswesen: Noch nicht vollständig entfaltete nächste Station

Das Weißbuch listet das Gesundheitswesen als einen der wichtigsten Anwendungsfälle des IoT auf. Doch wegen der großen Unterschiede zwischen den Gesundheitssystemen der einzelnen Regionen kommt die Umsetzung nur relativ langsam voran. Es ist zu erwarten, dass Städte mit der Reife von Fernüberwachungsgeräten und Wearable-Technologien durch Datenintegration den Wandel von der „Behandlung von Krankheiten“ zum „Management von Gesundheit“ vollziehen werden. Allerdings müssen Fortschritte in diesem Bereich auf einem strengen Datenschutz aufbauen.

Daten-Governance: Die wahre Wasserscheide der Smart City

Hinter den fünf Anwendungsfällen steht ein gemeinsamer Nenner: Daten. Das Weißbuch betont, dass die Bürger vollständig darüber informiert werden müssen, wie Daten verwendet werden, und dass Eigentum und Kontrolle über die Daten festgelegt werden müssen. Im IoT-Umfeld muss jedes Gerät sicher verwaltet werden – von intelligenten Zählern bis zu Druckventilen –, keines darf zum Einfallstor für Cyberangriffe werden. Daher müssen Städte bei ihrer intelligenten Weiterentwicklung parallel ein Daten-Governance-System aufbauen, das Interoperabilitätsstandards, Sicherheitsmodelle und Benutzerautorisierungsmechanismen umfasst.

Zukunft: Der Wettbewerb der Städte verlagert sich von Hardware auf digitale Fähigkeiten

Die Smart City ist kein Endzustand, sondern ein kontinuierlicher Evolutionsprozess. Von kommunalen Dienstleistungen über Versorgungsunternehmen bis hin zu öffentlicher Sicherheit und Verkehr: Das IoT verwandelt Städte in programmierbare, optimierbare Systeme. Die künftige Wettbewerbsfähigkeit von Städten wird immer stärker vom Ausbaugrad der digitalen Infrastruktur und der Governance-Fähigkeit abhängen. Aber Technologie ist nur ein Werkzeug – das eigentliche Ziel ist es, Städte widerstandsfähiger, lebenswerter und inklusiver zu machen.