世界各地で、政府は都市をより安全で「スマート」に、そして持続可能にするため、革新的な技術や民間部門のソリューションに投資しています。ネットワーク化されたセンサー、機器間通信、データ分析、リアルタイムの意思決定、双方向型エネルギーシステムの開発など、さまざまな業界トレンドがこの世界的な変革を推進し、地域社会に効率性とレジリエンスの向上という恩恵をもたらしています。
ネットワーク化されたセンサーはスマートシティの基盤となる要素であり、来訪者、住民、企業へのサービス向上に欠かせない幅広いデータを収集します。今日では、人間の五感すべてに加えて多くの感覚を模倣し、そのデータをさまざまなコンピューター化された監視・管理システムに統合する技術が存在します。映像監視でセキュリティ上の事案を「見」、音声処理で銃声を「聞き」、化学物質や粒子の検知器で汚染された空気を「嗅ぎ取る」など、ネットワーク化されたセンサー群は、より正確な分析と意思決定の基盤となります。同じ小売店に設置されたネットワーク接続型ビデオカメラは、営業時間外の侵入を検知できるだけでなく、店内の買い物客の総数を追跡し、セーターと水着のどちらを買う客が多いかを判定し、レジに追加の店員を呼び、さらには建物管理システムと連携して、在店者数に応じて店内の温度、照明、換気を調整し、省エネ（そしてセーターの販売促進）を実現できます。
機器間通信は、一般にM2Mまたはモノのインターネット（IoT）とも呼ばれ、スマートシティの主要な関係者から多くの関心と投資を集めています。人々は長年、インターネットを通じて他の人々やさまざまなソフトウェアアプリケーションとつながってきましたが、今ではどこからでも、いつでも、サーモスタット、ドアロック、照明などの日常的な機器に接続できます。機器同士も、個別に、あるいは統合システムの一部として通信し、機能性と効率性を高めることができます。病院は、24時間365日の運用や手術室の空調などエネルギー消費の大きいプロセスのため、同程度の規模のオフィスビルの約3倍のエネルギーを使用します。一般的な手術室は、平日の70～80％、週末には最大95％の時間、使用されていません。建物管理システムを手術スケジュール管理システムと連携させることで、さらに電子患者記録とも統合すれば、手術室が使用されていない間、空調、加圧、換気に使われる過剰なエネルギーを削減できます。年間平均6,000ドルを節約しながら、より安全で快適な環境を実現し、その記録も残せます。
分析の活用も主要なトレンドであり、「ビッグデータ」という言葉と結び付けられることがよくあります。生データを有用な知見と行動につなげるプロセスは、建物、地域社会、都市によりスマートな機能をもたらすうえで重要です。この分析は、経験豊富なデータサイエンティストが行うことも、クラウドコンピューティング、機械学習、その他の高度な統計手法を用いて自動化することも増えています。新しいスタンフォード大学の中央エネルギー施設は、高度な分析における最新トレンドの一例です。中央エネルギーシステムは、キャンパスの暖房・冷房需要を時間単位で予測するモデルを7日前に自動作成する、全社最適化システムによって管理されています。モデル予測制御システムはその後、天気予報と電力会社による時間単位のエネルギー価格予測を用いて、熱回収チラーの制御と温水・冷水蓄熱設備の運転を最適化します。このシステムにより、今後35年間で4億2,000万ドルの節約が見込まれ、完全に自動化されたリアルタイム運用が可能です。
高度なセンシングと分析をリアルタイムで実施することで、建物、エネルギー、交通、インフラの各システムを継続的に最適化でき、運用効率と資源効率が高まります。リアルタイム交通管理では、交差点を通過する交通量を測定し、通行量を最大化し、遅延と停止回数を減らすため、信号周期、青信号の配分、交差点間のオフセットを自動調整します。スマートシティの交通分野におけるその他の応用例には、ロンドンのCCTVを活用したシステムがあります。このシステムは1,500台を超えるカメラで、24時間体制で事案やイベントを監視・管理します。また、シンガポールの全長9kmのトンネル管理システムは、25,000台を超える機器を監視しています。シンガポールを訪れた人は、10年以上前に導入された革新的なリアルタイム駐車管理システムを覚えているかもしれません。
双方向型エネルギーシステムも業界のトレンドの一つです。ソフトウェアアプリケーションによって、エネルギーの生産者と消費者（プロシューマーとも呼ばれる）が分散型エネルギー資源を使い、電力の発電または削減分を電力市場に入札できます。これにより、分散型発電、エネルギー貯蔵、デマンドレスポンス技術の時間帯や場所に応じた価値を捉える、市場ベースのアプローチが可能になります。2006年初頭に実施された実証プロジェクトには、ワシントン州の住宅所有者100人と、商業・産業施設数か所が参加しました。参加者には、家電のリアルタイムおよび過去のエネルギー使用量に関する詳細情報が提供され、リアルタイムの料金情報に応じた特定の動作を事前に設定できました。より最近の実証プロジェクトでは、11の電力会社と60,000人の電力利用者が、太平洋岸北西部の電力網の特定ノードに接続されました。ノードは5分ごとに、供給される電力の価格と、今後数分、数時間、数日間に必要となる電力量の予測を通信しました。
電力網のように高度に相互接続されたシステムでは、サイバーセキュリティ侵害のリスクが高まっていることが懸念されています。インターネットの利用により個人が金銭面やプライバシー面のリスクにさらされてきた一方、ネットワークを介して自律的に通信・動作する相互接続機器やシステムは、安全性とセキュリティに重大な懸念をもたらします。重要インフラとIoTのサイバーセキュリティについては、現在、複数の政府機関や企業連合が対策に取り組んでいます。
効率性の向上は、引き続きスマートシティへの投資を促す重要な要因です。これには、さまざまな都市システムやインフラにおける運用効率、資源効率、経済効率の向上が含まれます。効率性の改善は、無駄になっていた資金や資源をインフラ投資に振り向けるとともに、地域に高賃金の雇用を生み、経済発展を促します。2016年、ジョンソンコントロールズは、ブラジル、中国、ドイツ、インド、米国に商業施設、公共施設、産業施設を持つ1,200を超える組織を対象に、10回目のエネルギー効率指標（EEI）調査を実施しました。この調査では、組織の72％が、翌年にエネルギー効率化と再生可能エネルギーへの投資を増やす計画だと回答しました。
レジリエンスも重要な推進要因です。組織の82％が、将来のインフラ投資を検討する際、異常気象や長時間の停電時にも重要な業務を維持できる能力は「非常に重要」または「極めて重要」だと回答しました。建築環境の効率性と持続可能性を高める技術の多くは、レジリエンスの向上にも役立ちます。建物所有者は、ハリケーン・サンディの後、安全装置によって電力網から切り離されたため、太陽光パネルが発電しなかったことに驚きました。こうした要因などを受け、調査対象組織の62％が、今後10年以内に1つ以上の施設を電力網から独立して運用できる可能性は「非常に高い」または「極めて高い」と回答しました。
未来に備えるには、高効率設計と高度な外皮、照明、暖房・冷房設備を備え、再生可能エネルギーまたは分散型エネルギー資源を活用し、電気・熱を蓄える蓄電池や蓄熱設備を導入し、電力網から安全に「自立運転」できる建物や地域社会を取り入れた「よりスマートな」都市をつくる必要があります。こうした都市は、ネットゼロエネルギーに向かう業界トレンドを加速させます。建物や地域社会が、1年間を通じて電力網から消費する量を上回るエネルギーを生産する状態です。また、緊急時には住民に食料、水、避難場所、医療用品の冷蔵、医療機器の充電など、重要なサービスを提供できます。
スマートシティを推進する技術革新が大きく進んできた一方で、必要な技術、効率性、レジリエンスへの投資を支える金融モデルにも大きな革新が見られます。こうした新しいビジネスモデルでは、エネルギー節約額、電力会社の奨励金、デマンドレスポンスや電力網調整による報酬を、エネルギー性能契約（改修）や官民連携（新築）に組み込めるため、政府、企業、住民にとってインフラ改善がより手頃になります。革新的な金融モデルや、ネットワーク化されたセンサー、モノのインターネット、リアルタイム分析、双方向型エネルギーシステムなどの最先端技術を含む業界トレンドは、より安全で、スマートで、持続可能な都市への世界的な変革を推進する重要な要素です。
