Как не попасть в ловушки "Умного города"

На самом деле, никто не знает, во что превратятся «умные города» через 20-30 лет, и какие новые, неведомые проблемы придётся решать тогда.

В 2013 ГОДУ американский урбанист и специалист по информационной архитектуре Адам Гринфилд издал книгу «Против Умного города» (Against the Smart City). Гринфилд раскритиковал модную идею, которая, как он написал, «при всей частоте упоминания остаётся удручающе бедной на детали. Любой, кто пытается понять, что за ней кроется, сталкивается с дефицитом объективной информации. По преимуществу, в его распоряжении оказываются лишь пресс-релизы корпораций и хвалебные блоги».

Если ты смарт, покажи мне свой город

Раздражение Гринфилда объяснимо. Не найти современную высокотехнологичную компанию, которая бы не хвасталась своими достижениями на ниве «умных городов». Французский электротехнический гигант Schneider Electric в 2013 году утверждал, что благодаря его проектам «поумнели» более 200 городов, в том числе свыше ста в Америке и около сорока в Европе. Мировой лидер в области сетевых технологий Cisco Systems объявляет об участии в 90 с лишним проектах «смарт сити» разной глубины и сложности – с географией от Копенгагена до Кигали (Руанда) и от Торонто до Казани и Бенгалуру (Индия). Microsoft, IBM, японские NEC и Panasonic, Samsung, Siemens – все они, каждая на свой лад и с учётом собственных продуктов и технологий, анонсируют разработку проектов «умных городов».

В марте 2015 свой взгляд на проблему обещает представить в Москве Microsoft. А в ноябре минувшего года на очередной конференции Cisco Connect 2014, часть которой также была посвящена теме «умных городов», мы беседовали об этом с Мэтью Смитом (Matthew Smith): директором по стратегии подразделения Cisco Systems по разработке отраслевых решений для развивающихся рынков.

Он называет себя оптимистом и полагает, что у модели «умного города» нет альтернативы. Правда, среди девяноста таких городов нет пока ни одного, о котором можно было бы судить как о чём-то завершённом. Даже самые продвинутые, вроде Барселоны или Копенгагена, пока больше смахивают на лаборатории или полигоны, где кипит работа над отдельными фрагментами чего-то, что, возможно, при определённых условиях и достаточных инвестициях превратится в некий глобальный продукт.

Например, Барселона: она стала одним из первых городов Европы, где внедрены виртуальные государственные услуги. Здесь система управления водоснабжением позволяет экономить в год до 60 млн. долларов. Система «умной» парковки избавляет от кружения в поисках свободного места. «Умное» уличное освещение экономит энергию и снижает затраты из городского бюджета на 37 млн. долларов.

«Умные» контейнеры для мусора сообщают сами, когда их пора вывозить. В Копенгагене и прилегающих коммунах Альбертслунн и Фредерикссунн вместе с Cisco работают над объединением в одно целое всего городского хозяйства, от освещения и парковок и до энергосистем и объектов гражданского назначения. Власти Копенгагена заявили о намерении полностью избавиться от выбросов углекислого газа к 2025 году. А в городе Винн (40 км от центра Копенгагена в коммуне Фредерикссунн) разработан один из самых экологических и инновационных в Европе генеральных планов развития с нулевым выбросом углекислого газа.

Умный – значит зелёный

По мнению Мэтью Смита, «умный» город просто неизбежно будет экологически устойчивым. Аналогичной точки зрения придерживается, например, и д-р Бойд Коэн (Boyd Cohen), читающий курс по предпринимательству, экоустойчивости и «умным городам» в Университете развития (Universidad del Desarrollo) в Сантьяго, Чили. Такой город, доказывает Смит, не расходует попусту энергию на освещение и отопление. Система умных парковок здесь сокращает выбросы выхлопных газов автомобилей: до трети трафика в городах, говорит он, создают машины, ищущие, где бы запарковаться. Датчики предупредят коммунальные службы о неполадках в водопроводной или газовой сети, когда те ещё только назревают, уменьшая утечки. Наконец, система управления дорожным движением «умного города» не только создаст «зелёную волну» для кареты «скорой помощи», но и передаст в больницу все данные по пациенту ещё до того, как его доставят, экономя время и спасая жизнь.

Ячейкой, звеном «умного города» можно считать «умный дом». «Наш смарт-кампус в индийском городе Бенгалуру, наш мини-город площадью 200 тыс. квадратных метров, – говорит Мэтью, – уже сейчас на 20% перекрывает критерии LEED уровня «платина», а мы ещё только начали…». «Умный город» будет, наконец, и гораздо более устойчивым к ударам стихии. Например, в Рио-де-Жанейро действует система оповещения владельцев смартфонов о надвигающихся штормах и ураганах, особенно опасных жителям фавел. А система раннего предупреждения о землетрясениях в Японии сама останавливает скоростные поезда за 10-15 секунд до толчка, тем самым предупреждая возможную катастрофу…

Надо признать: рисуемые Мэтью Смитом и другими энтузиастами концепции глобального умного города чрезвычайно привлекательны и заманчивы. Так хочется жить в доме, где холодильник сам контролирует запасы молока и сыра и сообщает в супермаркет, что их пора пополнить, а супермаркет вызывает вас приехать и забрать сформированный заказ. Одновременно информация о вашем питании поступит вашему терапевту и в вашу страховую компанию, и если ваша диета соответствует предписаниям врача и вы регулярно посещаете фитнесс, компания даст скидку на следующую страховку…

Да, заманчиво. Тем не менее, прав и Адам Гринфилд. Всё, что имеет праздничную, светлую сторону, имеет и обратную, более тёмную – и обычно о ней если и говорят, то вскользь и неохотно.

Слишком много обещаний

Первое, на что обращаешь внимание, это то, что все предъявляемые сегодня в качестве моделей роста «умные города» – это максимум лишь 10% исполнения и 90% обещаний. В той же Барселоне реально смарт-технологиями охвачена лишь относительно небольшая часть территории. Много разговоров и о системе «умной парковки» во французской Ницце: но покрытая датчиками часть бульвара Виктора Гюго – это лишь несколько сот метров в центре города. Разумеется, с чего-то надо начинать. Но все знают, что чем длиннее путь, тем больше на нём может подстерегать опасностей и сложностей.

У модели «умных городов» все опасности и сложности в основном делятся на три группы. Первая, естественно, это деньги. Инвестиции. Например, известна цифра: «умное» освещение даёт экономию в затратах на электричество 20-25%. Однако бизнес-план перехода на «умное» освещение не может оперировать единственным показателем затрат из множества. В России многие города и области («Зелёный Город» несколько раз сообщал об этом) сейчас переходят на уличное освещение на светодиодах – оперируя теми же данными. При этом капитальные затраты сравнительно невелики в сопоставлении с затратами «умного освещения»: не взвесив все «за» и «против», невозможно утверждать, что технология «умного освещения» однозначно кладёт привычное светодиодное освещение на лопатки. Как минимум, для этого нет данных.

В одном из своих исследований Cisco Systems утверждает, что в ближайшие десять лет «умные дома» позволят на 100 млрд. долларов снизить эксплуатационные расходы благодаря уменьшению энергопотребления за счёт интеграции теплоснабжения, вентиляции и кондиционирования воздуха с другими системам; что мониторинг газоснабжения принесет 69 млрд. долл. благодаря снижению стоимости считывания показаний счётчиков и повышению точности данных; что «умные парковки» принесут 41 млрд. долл. благодаря оперативному учёту свободных парковочных мест в городе; что управление водоснабжением принесет 39 млрд. долл. благодаря подключению домашних водосчётчиков к IP-сети для удаленного считывания данных по водопотреблению – и так далее… дело лишь в том, что газовые счётчики сперва предстоит ещё изготовить и установить, и интегрированные HVAC системы тоже должны откуда-то материализоваться.

Где взять деньги?

Проект «Умный и безопасный город Казань» – детище Cisco Systems, правительства Татарстана и городских властей Казани – согласно официальным материалам, является самоокупаемым и реализуется в рамках частных инвестиций и государственно-частных партнёрств. Он должен снизить затраты в сфере ЖКХ на 80%, затраты на освещение города – на 40%, уменьшить количество транспортных пробок на четверть. Кроме того, в Казани повысится безопасность, на 50% возрастёт эффективность пользования общественным транспортом. Создание инфраструктуры ляжет на частных инвесторов, а город будет пользоваться ею на возмездной основе. По первоначальным финансовым расчетам, срок окупаемости проекта составит менее четырёх лет. Внутренняя ставка доходности превысит 25%, а чистая приведенная стоимость для государственного или частного инвестора в расчёте на 5 лет составит 50 млн. долларов  США (расчёты делались до экономического кризиса в России и до девальвации рубля).

Проект предусматривает единую городскую сеть Wi-Fi и видеонаблюдения, интеллектуальную транспортную систему, контроль городской среды и экологической обстановки, «умную» парковку, «умный» автобус, «умное» уличное освещение, контекстную рекламу, «умное» ЖКХ.

Частое повторение слова «умный», впрочем, ещё ничего не значит. Из реализованного пока имеем в небольшой части города систему Video Surveillance Manager от Cisco Systems, а также интеллектуальную транспортную систему: комплекс датчиков транспортных потоков, центр обработки и управляемые светофоры. Собственно, в том нет ничего дурного; они даже очень полезны: пишут, что 1 сентября 2014 (один из ожидаемых дней пиковой загрузки дорог) пробки на сложных участках казанских улиц сократились до 10-15 минут против обычных 20-30. Но в Москве, например, интеллектуальная транспортная система включает 1700 светофорных объектов, 2048 видеокамер, 6741 детектор условий дорожного движения, 700 км волоконно-оптических линий связи, 143 табло отображения информации, 4000 видеодетекторов, 800 комплексов фото- и видеофиксации, сеть передачи данных, и наконец – Единый городской диспетчерский центр (данные середины 2014 года). Прибавьте к этому 20 тысяч домовых камер наблюдения и тысячи таких же камер на объектах: говорят, средний москвич попадает в поле зрения 24 камер CCTV в сутки – ни о какой окупаемости этих систем в чисто коммерческом смысле просто не может быть речи. Но отчего-то именно эта часть систем «умного города» развивается быстрее других и с явным опережением.

Технология будущего

Следующая проблема – техническая, точнее – техническая и экологическая в одном флаконе.

Основой любого «умного города» являются система датчиков, каналы передачи данных и центры их обработки (ЦОДы). В 2012 на рынок поставили 2 млрд. датчиков АСУ ТП. В 2013 – 8 млрд. штук. В 2014 – 24 млрд. штук. По прогнозу Cisco Systems, в 2015 г. число подключённых к интернету мобильных устройств и смартфонов превысит численность населения нашей планеты, и в 2020 г. к глобальной паутине будет подключено 50 млрд. объектов: не только и не столько привычные планшеты, но и самые разнообразные приборы, способные получать и передавать информацию. Так что скоро счёт количество разных датчиков АСУ и точек доступа – прежде всего, сетей Wi-Fi – пойдёт на сотни миллиардов.

Поскольку пропускная способность канала Wi-Fi делится на число абонентов, существующие каналы просто не выдержат взрывного роста потока данных. Исследовательская компания Gartner предупреждала в марте 2014 года, что архитектура существующих ЦОДов и их каналов уходит корнями в философию сравнительно медленного обмена большими пакетами данных между человеком и приложениями. Новый интернет – «Всеобъемлющий интернет», или IoE, как его называют, – драматически меняет требования к пропускным возможностям ЦОДов и их каналов. Но дело даже не в самих каналах, хотя и их надо создавать опережающими темпами (а это инвестиции): дело в аутентификации и шифровании множества передаваемых «однобитовых» пакетов информации. Сегодняшние средства защиты не готовы аутентифицировать одновременно десятки тысяч датчиков АСУ в условиях каскадного сбоя, не готовы управлять сертификатами и ключами при огромном числе мелких одновременных запросов. Тысячи по 12 бит от АСУ плюс160 бит электронной подписи DSA или 256 бит шифрования по ГОСТ 28147-89 – это натуральная DDOS-атака, способная парализовать «умный город» со всеми его «умными» мусорными контейнерами и «умными» автобусами.

Однако у экспоненциального роста электронной периферии есть и ещё одна сторона: утилизация.

Атака мусора

Западные страны выработали драконовские правила утилизации электронного мусора на своей территории: того, что принято обозначать как e-waste. Поэтому утилизация этого часто весьма небезопасного мусора эмигрировала. По примерным оценкам, по 5% мирового e-waste перерабатывают в Бразилии, Индии и Индонезии, по 7,5% в Нигерии и Гане. Оставшиеся 70% отправляется на переработку в китайский город Гуйю (Guiyu) в округе Шаньтоу провинции Гуандун.

Агбогблоши – пригород Аккры, столицы африканской Ганы. По данным на 2014 год – крупнейшая и самая жуткая свалка промышленных отходов всего мира, а также центр утилизации e-waste, форменный экологический ад на Земле, дающий работу примерно 40 тысячам местных жителей. Китайский Гуйю часто называют «мировой столицей e-waste«. 150 тысяч человек по 16 часов в день в антисанитарных условиях перебирают, разбирают и перерабатывают горы мусора, содержащего не только серебро и золото, но и кадмий, свинец, формальдегид и прочие ядовитые компоненты. Отправлять в эту преисподнюю – хоть контрабандой – электронный мусор выгоднее, чем уничтожать его в Голландии или Англии. Лавинообразный рост числа всевозможных электронных датчиков и устройств здесь, вероятно, будут только приветствовать, потому что это означает дополнительный заработок на их уничтожении. Тоже своего рода форма перераспределения богатства по планете… хотя и несколько не экоустойчивая.

Беттина Тратц-Райан (Bettina Tratz-Ryan), вице-президент по науке и специалист по зелёным информационным технологиям в компании Gartner, говорит: «По нашим расчётам, в 2020 году 26 млрд. различных электронных датчиков и устройств подлежат ликвидации. Куда они отправятся из мусорной корзины? На настоящий день не существует технологии, позволяющей их 100-процентную переработку. Что-то всё равно останется. Где? На свалке?»

Университет ООН (United Nations University) подсчитал, что в 2013 г. 53 млн. тонн e-waste отправились на помойку, но зато примерно 67 млн. тонн электроники пришли им на замену. И по прогнозам, в 2017 году объём e-waste возрастёт уже до 65,4 млн. тонн.

Но и это ещё не всё.

Интернет уязвимостей

Объём передаваемых по сетям данных удваивается каждые два года. Общий объём цифровой информации, созданный человечеством в 2006 году, составил 0,16 зеттабайт. А согласно прогнозу компании IDC, к 2020 году он достигнет 44 зеттабайт в год. И это при том, что, по ряду оценок, 99,4% физических объектов, которые когда-нибудь войдут в Интернет, пока к сети не подключены. На международной выставке потребительской электроники CES 2014 Cisco Systems объявила, что экономический потенциал подключения неподключенного оценивается в 19 трлн. долларов, причем 4,6 трлн. долларов приходится на государственный сектор. Есть от чего прийти в волнение.

Впрочем, волнуются не только там.

В 2014 году хитом продаж стала компьютерная игра Watch Dogs, главный герой которой Эйден Пирс – гениальный хакер. Его мотто – «Everything Is Connected», его инструмент – супер-смартфон, с которого он щёлкает сети «умного города» Чикаго как орехи: создаёт хаос на «умных» улицах, перехватывает сообщения и подслушивает разговоры, и так далее. Для него не существует данных, которых он не мог бы добыть и использовать к своей пользе.

Не надо думать, что это всего лишь игра. Взломы сайтов или проникновения в святая святых банков уже сегодня никого не поражают (вспомните скандал с Sony Pictures). Но тревожнее всего – перспективы.

Эксперты корпорации Symantec считают, что в 2014 году IoE превратился в то, что они назвали «интернет уязвимостей» (Internet of Vulnerabilities). Компании напропалую создают «умные» устройства, имеющие доступ к Интернету, не осознавая опасностей в сфере информационной безопасности. Эти устройства не только уязвимы для атак, но и не располагают механизмами оповещения в случае атаки. «Умные дома» наполнены десятками различных устройств: водяных насосов и лифтов, систем подачи электроэнергии и газа, вентиляции и канализации. Их работа контролируется едиными протоколами – но достоверная степень уязвимости этих сотен устройств самых разных производителей строителям и монтажникам неизвестна, что создаёт опасную спящую «зону риска» в масштабах всего города.

Symantec предупреждает, что проблема «интернета уязвимостей» особенно касается энергоснабжения, где растёт число интеллектуальных энергосистем (smart grid). Такие уязвимости несут угрозу для «умных городов», поскольку для работы системы smart grid необходимо наличие единой IT-инфраструктуры с конфиденциальными данными граждан.

Дыра в тостере

В июле 2014 года эксперты HP Fortify – подразделения корпорации HP, занимающегося вопросами сетевой безопасности, – обнародовали результаты своего исследования. Они насчитали 250 с лишним «дыр» в программном обеспечении самых распространённых домашних приборов, и многие из этих уязвимостей весьма серьёзные, вроде вируса Heartbleed, атак типа «отказ обслуживания» (DOS) или межсайтового скриптинга (когда в выдаваемую веб-системой страницу внедряется вредоносный код, который будет выполнен на компьютере пользователя при открытии им этой страницы).

HP Fortify взяли для изучения вполне невинные и распространённые домашние умные гаджеты: веб-камеры, термостаты, контроллеры садовых спринклеров, домашние сигнализации или контроллеры открытия гаражной двери. В среднем, на каждое из 10 испытанных устройств приходилось по 25 «дыр», некоторые из них настолько серьёзные, что могли легко открыть злоумышленнику доступ к личным данным владельцев. И вот совсем недавно – в ноябре 2014 года – зарегистрированный в России веб-сайт открыл доступ к стриминговому видео с тысяч частных веб-камер по всему миру, включая камеры, расположенные в детских комнатах и в больничных палатах. Владельцы сайта утверждали, что преследовали благую цель: привлечь внимание общественности к теме личной безопасности в сети, виной которой часто – беспечность пользователей и небрежность производителей оборудования (в данном случае – китайской компании Foscam, а также Panasonic и Linksys).

Смертельные игры

Но и банковский счёт и даже интимные фото – ещё не предел.

Некто Джек Барнаби (он неожиданно скончался 25 июля 2013 года в возрасте 35 лет) был специалистом по компьютерной безопасности в фирме McAfee, а затем стал директором по безопасности встроенных устройств в компании IOActive с отделениями в Сиэтле и Лондоне.

Он стал известен в 2010 году, на конференции Black Hat сделав доклад про уязвимость банкоматов и их программного обеспечения. Но настоящей атомной бомбой стало его открытие 2011 года, когда он показал, что инсулиновым насосом больного сахарным диабетом можно управлять удалённо. С 90 метров через Интернет можно заставить насос сбросить всё его содержимое в поджелудочную железу и вызвать внезапную смерть пациента. А в 2012 году Джек продемонстрировал возможность дистанционного управления вживлённым кардиостимулятором. Он обнаружил, что с расстояния в 9-15 метров можно получить удалённый доступ к этим устройствам, например, с планшета, считать всю информацию о пациенте и устройстве, а при желании и остановить кардиостимулятор. Идеальное убийство через интернет? Или просто страшилка?

Взвешенный риск

Директор по стратегии подразделения Cisco Systems по разработке отраслевых решений для развивающихся рынков Мэтью Смит не занимал бы свою должность, если бы не был в курсе этих проблем лучше меня. Он охотно соглашается, что безопасность в «умном» мире становится приоритетом номер один: «На решение задачи безопасности будут брошены наши и наших партнёров основные ресурсы. Это не проблема отдельно взятого супермаркета, мы относимся к этому как к глобальной проблеме». Но при этом он остаётся всё тем же оптимистом. Все персональные данные, подчёркивает он, и так уже существуют по отдельности. Заслуга сети лишь в том, что она сводит их воедино. Именно с этим связаны главный риск и главная опасность. Но опасность есть всегда. «Даже если будет создан самый безопасный самолёт в мире – самолёты всё равно иногда терпят катастрофы. Число цифровых аварий в мире уменьшается, хотя вес каждой увеличивается… В 2007 было 3000 приложений для сети. Сегодня их написано 2,5 миллиона. Всё это делает систему крепче и надёжнее. Но мы можем только двигаться в направлении минимизации риска, хотя он никогда не станет нулевым», – говорит он.

И. Ильф и Е. Петров в «Записных книжках» однажды заметили: «Раньше в фантастике главным было радио. При нём ожидалось счастье человечества. Но вот радио есть, а счастья нет».

Самая большая опасность, связанная с идеей «умного города» и даже «умного мира», лежит в привнесении в неё лишних эмоций: как восторженных, вроде ожидания «счастья человечества» и решения всех его проблем, так и мрачных апокалиптических. На самом деле, никто не знает, во что превратятся «умные города» посредством IoE через 20-30 лет, и какие новые, неведомые проблемы придётся решать тогда.

Очевидно, Мэтью Смит прав в том, что исторически «умным городам» нет альтернативы. Уже упоминавшийся д-р Бойд Коэн вообще считает, что зелёный капитализм – это архивыгодно, а потому неизбежно: в 2011 году он даже написал книгу Climate Capitalism: Capitalism in the Age of Climate Change в соавторстве с Хантером Ловинсом (Hunter Lovins), где доказывает, что у зелёной рыночной экономики блестящее будущее, и как на любом рынке, сливки в виде дополнительной прибыли здесь снимет тот, кто встаёт раньше. Он видит «умные города» не столько как зону повышенного массового бытового комфорта, но как инкубаторы или кластеры новых зелёных технологий, зелёного строительства, вообще зелёных инноваций. Вот почему города, во главе которых стоят энергичные и дальновидные администраторы, так азартно включились в эту гонку. Они хотят быть первыми, чтобы получить максимум преимуществ. Мэр Барселоны Хавьер Триас формулирует это так: «Быть умным – значит всегда находить лучший способ достигать цели. Наша главная цель – создать новую городскую модель XXI века, в которой экономическое и социальное развитие неразрывно связаны».