Data creates smart cities

© Fujitsu

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Smart cities are the dream of urban planners and visionaries. But they are no longer a distant dream of the future - Fujitsu shows how realistic and future-proof current smart city concepts already are.

A city that thinks and participates; that helps every inhabitant to achieve their goals. Is that a smart city? Basically, a thinking city is supposed to be the symbiosis of urban planning efficiency, technological progress, sustainable resource economy and social inclusion. All based on a fully networked city, all data in a central location or in a cloud, always accessible from anywhere. Worldwide, 153 cities have already presented smart-city concepts in 2019. In its smart city strategy index, Roland Berger Unternehmensberatung shows that Vienna is in first place and London in second (Source). Since then, the number of smart cities has grown rapidly, especially in Asia - many are leading the way with pilot projects in individual areas, thus securing important points for the rank of smartest city. By the way: In Germany, Hamburg was the smartest city in 2020, ahead of Munich, Cologne, Darmstadt and Karlsruhe (Source).

Actors and stakeholders for a smart city are the political administrative bodies, politics in general, business, citizens and science. The goal of a smart city is that everything that takes place in it should be more pleasant, more efficient, more sustainable, more democratic and, if possible, more aesthetic for citizens. Design, creating a liveable place that is smart, is an equally important cornerstone.

So much for theory, let's move on to practice; the principle of a thinking city can be tangibly explained using the example of the technology company Fujitsu. At Fujitsu, the topic of Smart City is part of the so-called Connected Services, which also cover the areas of Industry 4.0 and Automotive.
The basic elements are always highly developed technologies, the greatest possible amount of qualitative data and the principle of "as much standardisation as possible, as much individualisation as necessary", as Jörn Nitschmann, Head of Manufacturing and Automotive Central Europe at Fujitsu, explains. In this way, it is possible to reach as many customers as possible and in individual cases to individualise as required.
Fujitsu is already launching projects worldwide, for example a dynamic loading and route management system for Japan Post or a monitoring system for visitor flows and rubbish bin levels in a town in Baden-Württemberg. "People are always at the centre of these smart regional strategies," Nitschmann describes the customer- and citizen-centred innovations. "Fujitsu's smart city approach is based on three pillars: firstly, innovative technologies as an essential foundation. Secondly, people are at the centre of smart regional strategies and thirdly, the successful model of co-creation. The conscious co-creation approach means working together with representatives of the city administration," says Nitschmann.

© Fujtisu // Jörn Nitschmann, Head of Manufacturing and Automotive Central Europe at Fujitsu

If we look more specifically at Fujitsu's Smart City, we talk about data, enormous amounts of structured and unstructured data. This includes, for example, video material to scale traffic volumes. Traffic planners and city administrations need all this data to make the best possible decisions for transport modes, routes and paths. Fujitsu helps with a central data and analytics platform and the City Data Dashboard, which presents all collected data in a virtual format. Based on this and supplemented by statistical calculations, the need for optimisation can then be derived - always in compliance with data protection guidelines. Functioning data protection is essential for the acceptance of smart city solutions.
Let's stay with the topic of traffic and its optimisation based on complex data: An example of a smart city is one where citizens can reach their destination with as little effort as possible, in the shortest possible time and as sustainably as possible. Imagine a city with a main street as the main traffic hub. 1,000 people start navigating at the same time using a conventional device with different start and end points, but each device navigates via the same junction. Until now, it was reasonably quiet on this road, which is why the navigation device chose this route. Now, however, 1,000 people want to pass through at the same time and the traffic breaks down, at least temporarily.
This is where Fujitsu comes in with its QIOS system for traffic flow optimisation. QIOS stands for Quantum-inspired optimisation Services, i.e. an almost real-time calculation of the data, based on the technology of a quantum computer. The system takes the entire traffic into account and can, for example, adjust traffic lights so that the traffic flows. The fact that everyone wants to go through a traffic junction at the same time does not happen, because some of the routes are shifted to surrounding streets. If the traffic situation changes unexpectedly, for example due to an accident, QIOS recalculates everyone's routes in near real time.
According to Fujitsu, "the result is a total travel time reduced by up to 40 per cent." In addition, the city and society benefit because congestion, noise, pollution, fuel consumption and average waiting times at traffic lights are reduced.

© Fujtisu // Different mobility modes

Fundamentally, Fujitsu's goal is "to promote the sustainability of the economy and society through digital transformation and to create new ecosystems," Nitschmann explains. "In this way, we want to make our contribution to improving our customers' business activities and at the same time creating added value for society. We develop human-centric innovations by bringing people together with data and physical things: a so-called Human-Centric Intelligent Society."

Again, data plays a big role here, as do AI solutions - that is, solutions based on artificial intelligence. Through the automated recognition of image and/or video data, individual vehicles and people are recognised and their route is traced via the intelligent camera network. AI solutions can only calculate the probability of where the person or vehicle in question is most likely to go. Based on this, tourist hotspots, for example, can be closed to new visitors even before they are overcrowded.

As a global technology provider, Fujitsu is committed to the UN's Sustainable Development Goals. The city-relevant goal of "Sustainable Cities & Communities" goes hand in hand with the demand for customer- and citizen-centred innovations and the development of partner networks to tackle challenges together. Sustainability is holistically oriented towards the entire value chain. For example, the group aims to be a CO2-neutral company by 2050. Nitschmann adds: "We always try to create a higher quality of life for everyone, for example through automated processes, more effective use of resources and reduced environmental impact.

- by Maximilian Immer


Deutsche Version

Daten schaffen smarte Städte

Intelligente Städte sind der Traum von Städteplanern und Visionären. Dabei sind sie gar keine weit entfernte Zukunftsmusik mehr - Fujitsu zeigt, wie realistisch und zukunftsfähig aktuelle Smart City-Konzepte schon sind.

Eine Stadt, die mitdenkt und mitmacht; die jedem Bewohner hilft, seine Ziele zu erreichen. Ist das eine intelligente Stadt? Grundsätzlich soll eine mitdenkende Stadt die Symbiose aus städteplanerischer Effizienz, technologischem Fortschritt, nachhaltiger Ressourcen-Wirtschaft und sozialer Inklusion darstellen. Alles basierend auf einer vollvernetzten Stadt, allen Daten an zentraler Stelle oder in einer Cloud, immer und von überall aus zu erreichen. Weltweit haben im Jahr 2019 dazu schon 153 Städte smart-city-Konzepte vorgelegt. Die Roland Berger Unternehmensberatung zeigt im smart city strategy index auf, dass Wien auf Platz eins und London auf zwei liegen (Quelle). Seitdem ist die Zahl der Smart Cities rapide gestiegen, speziell im asiatischen Raum - viele gehen mit Pilotprojekten in einzelnen Bereichen voran und sichern sich somit wichtige Punkte um den Rang der smartesten Stadt. Übrigens: In Deutschland war im Jahr 2020 Hamburg die smarteste Stadt, vor München, Köln, Darmstadt und Karlsruhe (Quelle).

Akteure und Stakeholder für eine intelligente Stadt sind die politischen Verwaltungsorgane, die Politik allgemein, Wirtschaft, BürgerInnen und Wissenschaft. Ziel einer und in einer intelligenten Stadt ist es, dass alles, was darin stattfindet für BürgerInnen angenehmer, effizienter, nachhaltiger, demokratischer und gerne auch ästhetischer sein soll. Design, einen lebenswerten Ort zu schaffen, der klug ist, stellt dabei einen ebenso wichtigen Eckpfeiler dar.

Soweit zur Theorie, kommen wir zur Praxis; am Beispiel des Technologie-Unternehmens Fujitsu lässt sich das Prinzip einer mitdenkenden Stadt greifbar erklären. Bei Fujitsu ist das Thema Smart City Teil der sogenannten Connected Services, die darüber hinaus noch die Bereiche Industrie 4.0, sowie Automotive abdecken.
Grundelemente sind dabei stets hochentwickelte Technologien, eine größtmögliche Menge an qualitativen Daten, sowie das Prinzip „so viel Standardisierung wie möglich, so viel Individualisierung wie nötig“, wie es Jörn Nitschmann, Head of Manufacturing and Automotive Central Europe bei Fujitsu erklärt. So könne man möglichst viele Kunden erreichen und in Einzelfällen nach Bedarf individualisieren.
Fujitsu startet dazu weltweit bereits Projekte, zum Beispiel ein dynamisches Beladungs- und Routenmanagement für die Japan Post oder ein Monitoring von Besucherströmen und Mülleimerfüllständen in einer baden-württembergischen Stadt. „Dabei stehen Menschen immer im Mittelpunkt dieser smarten Regionalstrategien“, beschreibt Nitschmann die kunden- und bürgerInnen zentrierten Innovationen. „Fujitsu’s Smart City-Ansatz stützt sich dabei auf drei Säulen: Erstens: innovative Technologien als essentielle Basis. Zweitens: der Mensch im Mittelpunkt smarter Regionalstrategien und drittens: das Erfolgsmodell Co-Creation. Der bewusste Co-Creation-Ansatz bedeutet in gemeinsamer Arbeit mit Vertretern*innen der Stadtverwaltung“, so Nitschmann.

Befassen wir uns konkreter mit dem Thema Fujitsus Smart City, sprechen wir von Daten, Unmengen an strukturierten und unstrukturierten Daten. Darunter z. B. Videomaterial, um Verkehrsaufkommen zu skalieren. Verkehrsplaner und Stadtverwaltungen benötigen all diese Daten um bestmögliche Entscheidungen für Verkehrsmittel, -wege und -routen zu treffen. Dabei hilft Fujitsu mit einer zentralen Daten- und Analytics-Plattform und dem City Data Dashboard, das alle gesammelten Daten aufbereitet virtuell darstellt. Basierend darauf und ergänzt durch statistische Berechnungen lässt sich dann Optimierungsbedarf ableiten – stets unter Einhaltung der Datenschutzrichtlinien. Denn ein funktionierender Datenschutz ist essentiell für die Akzeptanz von Smart City-Lösungen.
Bleiben wir beim Thema Verkehr und dessen Optimierung auf Basis komplexer Daten: Ein Beispiel für eine smarte Stadt ist, dass die BürgerInnen ihr Ziel mit möglichst geringem Aufwand, in kürzester Zeit und so nachhaltig wie möglich erreichen können. Stellen Sie sich eine Stadt mit einer Hauptstraße als Hauptverkehrsknotenpunkt vor. 1.000 Menschen starten gleichzeitig ihre Navigation über ein herkömmliches Gerät mit verschiedenen Start- und Endpunkten, aber jedes Gerät navigiert über denselben Knotenpunkt. Bisher war es halbwegs ruhig auf dieser Straße, deshalb wählte das Navigationsgerät ja diese Route. Jetzt jedoch möchten zeitgleich 1.000 Menschen hindurch und der Verkehr bricht zumindest zeitweise zusammen.
Fujitsu setzt beim Thema Verkehrsfluss Optimierung hier an und arbeitet mit seinem QIOS-System. QIOS steht dabei für Quantum-inspired Optimization Services, sprich eine nahezu Echtzeit-Berechnung der Daten, angelehnt an die Technologie eines Quanten-Computers. Das System nimmt dabei den gesamten Verkehr in den Blick und kann zum Beispiel Ampeln so anpassen, dass der Verkehr fließt. Dass zeitgleich alle Menschen durch einen Verkehrsknotenpunkt möchten, passiert nicht, da an Teil der Routen auf umliegende Straßen verlegt wird. Wenn sich die Verkehrssituation unvorhergesehen, beispielsweise durch einen Unfall, ändert, rechnet QIOS die Routen aller Personen in nahezu Echtzeit um.
Laut Angaben von Fujitsu ist „das Resultat eine um bis zu 40 Prozent verringerte Gesamtreisezeit.“ Zusätzlich profitieren Stadt und Gesellschaft, denn Staus, Lärm, Umweltverschmutzung, Kraftstoffverbrauch und durchschnittliche Wartezeiten an Ampeln werden reduziert.

Grundlegend ist es das Ziel von Fujitsu, „durch digitale Transformation die Nachhaltigkeit von Wirtschaft und Gesellschaft zu fördern und neue Ökosysteme zu schaffen“, erklärt Nitschmann. „So wollen wir unseren Beitrag leisten, Geschäftstätigkeiten unserer Kunden zu verbessern und gleichzeitig einen gesellschaftlichen Mehrwert zu schaffen. Wir entwickeln menschenzentrierte Innovationen, indem wir Menschen mit Daten und physischen Dingen zusammenbringen: eine sogenannte Human-Centric Intelligent Society.“

Auch hier spielen Daten wieder eine große Rolle, genauso wie KI-Lösungen - also Lösungen auf Basis von künstlicher Intelligenz. Durch die automatisierte Erkennung von Bild- und/oder Videodaten werden einzelne Fahrzeuge und Personen erkannt und ihre Route über das intelligente Kameranetz nachvollzogen. KI-Lösungen können nur die Wahrscheinlichkeit errechnen, wohin die betreffende Person oder das Fahrzeug am wahrscheinlichsten fahren wird. Basierend darauf können beispielsweise touristische Hotspots noch bevor sie überfüllt sind, für neue Besucher geschlossen werden.

Als weltweit agierender Technologieanbieter hat sich Fujitsu den Sustainable Development Goals der UN verschrieben. Das stadtrelevante Ziel „Sustainable Cities & Communities” geht dabei Hand in Hand mit dem Anspruch an kunden- und bürger*innen zentrierte Innovationen und dem Aufbau von Partnernetzwerken, um Herausforderungen gemeinsam anzugehen. Nachhaltigkeit ist dabei ganzheitlich auf die gesamte Wertschöpfungskette ausgerichtet. So will der Konzern beispielsweise bis 2050 als Unternehmen CO2-neutral zu sein. Nitschmann ergänzt: „Wir versuchen stets durch, zum Beispiel, automatisierte Prozesse, effektivere Auslastung der Ressourcen und reduzierte Umweltbelastung, eine höhere Lebensqualität für alle zu schaffen.“