Концепция smart city предполагает внедрение сотен новых технологий — от мониторинга передвижений до передачи данных с помощью света. Вместе с Роспатентом выяснили, как выглядят «умные города» через призму изобретений.

Что такое «умный город»

Концепцию smart city внедряют мегаполисы по всему миру — Нью-Йорк, Сингапур, Барселона, Токио, Москва, Амстердам и десятки других. Но трактовка этого понятия у разных стран и организаций может отличаться.

К примеру, компания IBM, которая считается одним из основных разработчиков решений для «умного города», определяет его через три ключевых качества — оснащенный, объединенный и интеллектуальный. В Европарламенте считают, что «умный город» — это тот, который стремится решать общественные проблемы за счет инфокоммуникационных ресурсов. Такие города стратегически важны для борьбы с бедностью, неравенством и безработицей, эффективного управления энергопотоками, уверены в ЕС. Российские ведомства часто описывают smart city как «инновационный город», который комплексно внедряет решения на благо среды и жителей.

Несмотря на разницу в определениях, более или менее общее видение концепции в мире все-таки сложилось. Среди базовых характеристик «умных городов» — устойчивость и экологичность, участие общества в управлении, эффективное использование данных, стремление повысить качество сервисов и уровень жизни.

Ключевые характеристики концепции «умный город»:

Человекоцентричен — город ориентирован на жителей, бизнес, работников, туристов
Хорошо управляем
Доступен и открыт для людей и новых идей
Раскрывает данные о своей деятельности
Защищает персональные данные
Основан на интегрированных службах и инфраструктуре
Проактивен в обучении и развитии граждан
На основе определений Международной организации по стандартизации, Международной электротехнической комиссии, Международного союза электросвязи, Европейского института стандартизации электросвязи и других профильных организаций.

Что патенты могут рассказать о развитии smart city
Оценить, на какие технологии опирается настоящее и будущее «умных городов», помогает патентная информация. По сравнению со статьями в интернете и научными публикациями, она содержит намного более подробные сведения об изобретениях. Патентные документы включают детальное технологическое описание продуктов и технологий и их новизны. А сама информация открыта и структурирована.

Кроме того, такие данные позволяют проанализировать затраты на охрану изобретений, по которым можно косвенно судить о важности и перспективности каждого ноу-хау. «Чем больше ресурсов компания вкладывает в патентование технологии или продукта, тем более ценным для компании является изобретение», — поясняют в проектном офисе Федерального института промышленной собственности (ФИПС), который разработал патентный ландшафт по теме «Умный город». ФИПС — подведомственное учреждение Роспатента, отвечающего за охрану и использование интеллектуальной собственности в России.

Эксперты проектного офиса изучили сведения о выданных патентах и зарегистрированных заявках на изобретения, которые опубликованы патентными ведомствами всех стран мира. Всего они обнаружили около 53,3 тыс. документов, связанных со smart city. Из них около 8,1 тыс. — это патенты на изобретения, остальные находились на рассмотрении к моменту исследования. Авторы доклада также нашли множество опубликованных заявок — больше 35,1 тыс. Это, по их мнению, говорит об активной фазе патентования в области «умных городов».

Активность изобретателей быстро росла, начиная с 2009 года. А в 2018-м начала входить в фазу коммерциализации технических решений. «Уже сегодня наблюдаются все признаки промышленной эксплуатации умного города», — указывают в проектном офисе ФИПС.
Какие технологии «умного города» — самые перспективные
Чтобы выделить ключевые тренды в технологическом развитии «умных городов», авторы патентного ландшафта оценили показатель силы изобретений. Они учитывали, в частности, случаи прямого цитирования публикаций, новизну, территориальный охват и другие факторы.

Такой анализ проводился только для патентных документов, зарегистрированных за пределами Китая. Рынок КНР обособлен, а местным изобретателям трудно выходить на международный уровень, объясняют эксперты из ФИПС. Поэтому некитайский сегмент более интересен с коммерческой точки зрения и применим в мировых масштабах, в том числе и в России.

После детальной оценки авторы составили рейтинг из 100 самых сильных документов коллекции и подробно описали несколько наиболее перспективных технологий.

Отслеживание передвижений с помощью RFID

Автор разработки — южнокорейская компания KT Corporation, крупнейший в стране провайдер телекоммуникационных услуг. Предложенная ей система отслеживает положение движущихся объектов, используя радиочастотные метки (RFID) и сети связи — беспроводные, мобильные или фиксированные.

Такие метки можно разместить на рабочей одежде, машинах или инструментах сотрудников, которые занимаются обслуживанием городской инфраструктуры. Кроме того, технология пригодна для учета и управления доступом на объекты.

2. Движущиеся беспроводные сети
Создание движущихся сетей радиодоступа — одно из ключевых направлений развития беспроводной связи. Беспроводные точки устанавливают на различные транспортные средства, включая городской общественный транспорт, машины коммунальных служб, такси и беспилотники.

У такого подхода два основных плюса. Во-первых, транспорт имеет бортовой источник питания, к которому можно подключить устройства. Во-вторых, он плотно распределен по территории городов и магистралям.

Движущиеся точки доступа могут взаимодействовать между собой, создавая беспроводные самоорганизующиеся сети. Так можно обеспечить пассажиров интернетом и получать данные с различных бортовых датчиков — например, для оптимизации маршрутов и мониторинга городского транспорта.

Авторы разработки — американский стартап Veniam, который специализируется на перемещении данных между подключенными транспортными средствами и облаком. Компания предложила динамическую конфигурацию движущихся сетей, которые в режиме реального времени адаптируются к изменению нагрузки и других параметров. Алгоритмы способны повышать пропускную способность и надежность сетей, уменьшать потери и задержки, обеспечивать связь в «мертвых зонах» и снижать затраты на обслуживание.

 Сети устройств для интернета вещей

Технология, предложенная американской компанией Qualcomm, дает возможность быстро внедрять телеметрические сети для интернета вещей. Речь идет о построении ячеистых, или mesh-сетей, в которых узлы соединяются по принципу «каждый с каждым». Такая схема сложна в настройке, но обеспечивает высокую устойчивость: обрыв одного соединения не влияет на работу сети в целом.

При этом задачи по передаче данных выполняют сами беспроводные девайсы. Схема выглядит так: устройство, которое должно передать информацию, проводит разведку сети и само выбирает другое устройство для обработки пакета данных. Затем первый девайс устанавливает связь со вторым и использует его как временное реле для передачи информации.

4. Контент для дополненной реальности
Изобретение принадлежит группе компаний Samsung: она запатентовала способ предоставления контента для AR, адаптированное к технологии электронное устройство и систему.

В разработке используется информация от внешнего электронного сенсора. Эти данные помогают идентифицировать объект, определить его свойства и местоположение, в том числе по высоте. Контент дополненной реальности обновляется по мере движения устройства.

Возможность идентифицировать объект и оценить его параметры пригодится «умным городам» при строительстве и мониторинге муниципальной инфраструктуры. Технология позволит опознавать объекты и анализировать их состояние, необходимость ремонта или замены.

5. Передача данных через видимый свет
Решение принадлежит американской Intel. Она создала передающие системы, которые могут использовать видимый свет, в том числе инфракрасный или ультрафиолетовый. Разработка предназначена для транспортной сферы: машины, идущие в одном потоке, смогут обмениваться информацией для предотвращения аварий.

В основе технологии VLC (Visible Light Communication) — преобразование яркости и частоты мерцания света информационным сигналом. Но этот сигнал незаметен для человеческого глаза, поскольку передается с очень высокой частотой.

Бортовые датчики автомобилей регистрируют различные дорожные события — аварии, появление животных или пешеходов на проезжей части, поврежденное покрытие. Затем информация по цепочке передается машинам, которые движутся сзади. То есть водители узнают о событиях на дороге еще до того, как они попали в зону видимости.

В качестве передатчиков Intel предлагает использовать фары стоп-сигналов или фонари в задней части транспортных средств. А принимать информацию будут фронтальные камеры или специальные фотодатчики на автомобилях.

По мнению авторов доклада, перспективы VLC не ограничиваются транспортом. Любой прибор освещения на предприятиях или улицах потенциально можно превратить в приемник или передатчик сигнала. А алгоритмы — приспособить для сбора данных и управления объектами.

В патентном ландшафте также выделяется несколько технических решений, которые напрямую не относятся к «умному городу», но потенциально в нем применимы. Помимо технологии VLC, это промышленный интернет, цифровые двойники, грузовые беспилотники и подключенные автомобили, которые могут обмениваться данными с другими машинами, сетями и сервисами.

Кто создает технологии для городов будущего?

Разработки для «умного города» ведут не более 20 стран мира. Лидером по числу собственных изобретений является Китай. Но самый большой территориальных охват — у США: патентные документы американских изобретателей включают 24 различных юрисдикции. За ними следуют Великобритания, Южная Корея, Норвегия, Индия и Япония.

Технологическое лидерство в «умных городах» в большинстве стран захватили телекоммуникационные гиганты. В некитайском сегменте по количеству патентных семейств (группа публикаций, относящихся к одному изобретению) первое место занимает Samsung. За ней с большим отрывом идет американская Cisco, которая специализируется на разработке сетевого оборудования.

Среди китайских компаний выделяются Huawei и Xiaomi. В целом игроки из КНР слабо представлены в других странах, но эти два гиганта уверенно нацелились на территориальную экспансию.

Россию зарубежные компании рассматривают как потенциально привлекательный рынок для коммерциализации своих технологий. Здесь присутствуют три крупных некитайских игрока (Samsung, Philips и Ford) и столько же китайских (Xiaomi, Huawei и ZTE).

В то же время патентная активность в России пока невысока: на территории страны зарегистрировано всего 115 патентных семейств. Большинство из них — публикации иностранных изобретателей и компаний, которые решили продвигать свои технологии за рубежом, в том числе в РФ.

На основе всех этих данных эксперты из проектного офиса ФИПС дают российским игрокам несколько рекомендаций. Прежде всего, провести патентную технологическую разведку зарубежных решений, которые представлены в стране, проанализировать опыт других стран и компаний-лидеров.

И хотя во многих регионах лидеры уже определены, в мире еще остались свободные рынки. Владельцы разработок сейчас рассматривают рыночный потенциал всего 27 государств. Поэтому нужно изучить страны, где технологическое лидерство еще не так развито, считают разработчики патентного ландшафта.

Особое внимание они советуют обратить на две сегмента технологий — «промышленный интернет» и «цифровой двойник». «Оба направления имеют свободные ниши для патентования», — заключают в проектном офисе ФИПС.

Источник:https://trends.rbc.ru/