O surgimento da smart city coloca enormes desafios para estes estilos de modelagem, por muitas razões:

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1 Visão A convergência das tecnologias de informação e comunicação está produzindo ambientes urbanos completamente diferentes de tudo o que temos vivido até agora. As cidades estão se tornando inteligentes não só em termos da forma como podemos automatizar funções rotineiras servindo pessoas individualmente, edifícios, sistemas de tráfego, mas nas formas que nos permitam acompanhar, compreender, analisar e planejar a cidade para melhorar a eficiência, equidade e qualidade de vida para os seus cidadãos, em tempo real. Isso está mudando a maneira como somos capazes de planejar através de múltiplas escalas de tempo, aumentando a perspectiva de que as cidades possam se tornar mais inteligentes a longo prazo por reação contínua no curto prazo. Smart cities são muitas vezes retratadas como constelações de instrumentos que estão conectados em muitas escalas através de múltiplas redes que fornecem dados contínuos sobre os movimentos de pessoas e materiais em termos do fluxo de decisão sobre a forma física e social da cidade. Cidades, no entanto, só podem ser inteligentes se houver funções capazes de integrar e sintetizar esses dados para alguma finalidade, formas de aumentar a eficiência, equidade, sustentabilidade e qualidade de vida nas cidades. Uma vertente essencial na nossa abordagem é a utilização das TIC para envolver a comunidade através de diversos instrumentos e iniciativas que se baseiam no engajamento on-line para resolver os principais problemas das cidades, usando os tipos de ferramentas baseadas em computador, técnicas, métodos e estruturas organizacionais que pesquisaremos. Definimos smart city (cidade inteligente) como uma cidade em que as TIC são mescladas com infraestruturas tradicionais, coordenadas e integradas utilizando novas tecnologias digitais. Estas tecnologias estabelecem as funções da cidade e também fornecem maneiras nas quais grupos de cidadãos, governos, empresas e várias agências que têm interesse em gerar sistemas mais eficientes e equitativos podem interagir para aumentar sua compreensão da cidade, proporcionando também engajamento no processo de design e planejamento. Novos métodos de projeto e planejamento Ao longo dos últimos 50 anos, vários modelos de simulação que operam em diferentes escalas espaciais e sobre diferentes intervalos temporais têm sido desenvolvidos para a compreensão de como as cidades funcionam. A maioria destes modelos têm-se centrado na compreensão como um prelúdio para o seu uso para informar o processo de planejamento e design. Estes modelos têm-se centrado, em grande parte, na simulação da localização de atividades físicas, ainda que através de uma lente econômica e demográfica, que permite o transporte de material e a localização de usos da terra a serem previstos usando modelos computacionais de vários tipos. O surgimento da smart city coloca enormes desafios para estes estilos de modelagem, por muitas razões: a) Primeiro, a própria cidade está sendo transformada: de um lugar dominado por ações físicas para um em que tais ações são complementadas pelo uso extensivo de tecnologias de informação. Notas técnicas 1/8

2 b) Segundo, muitas funções de rotina em cidades estão sendo substituídas pelo controle computadorizado e várias formas de automação estão cada vez mais sendo misturadas com as ações humanas. c) Terceiro, o fornecimento de dados por essas novas funções eletrônicas na cidade oferece uma perspectiva em que as implicações do funcionamento da cidade está disponível continuamente. Tal imediatismo está comprimindo escalas de tempo de tal forma que o planejamento de longo prazo em si enfrenta a perspectiva de se tornar contínuo, conforme os dados são atualizados em tempo real. Também enfrentamos a perspectiva de desenvolver a inteligência e funções de planejamento ao mesmo tempo em que muda a natureza do próprio objeto do qual nos ocupamos. Há aqui um tipo de convergência de espaço-tempo em cidades. Muito do nosso foco em cidades inteligentes será na evolução de novos modelos de cidade em seus diversos setores que dizem respeito a novos tipos de dados e movimentos e ações que são largamente operados através de redes digitais, ao mesmo tempo relacionando-os aos movimentos tradicionais e atividade de localização. O estado da arte O termo smart é amplamente utilizado na linguagem corrente para se referir a ideias e pessoas que fornecem insights inteligentes. Tem sido adotado mais recentemente no planejamento da cidade com o clichê crescimento inteligente. Adotamos aqui a definição de Caragliu, Del Bo, e Nijkamp (2009), que é resumida na Wikipedia: uma cidade inteligente é uma síntese de infra-estrutura pesada (ou capital físico) com a disponibilidade e qualidade da comunicação do conhecimento e infra-estrutura social. Caragliu, C. Del Bo, and P. Nijkamp. Smart Cities in Europe. VU University Amsterdam, Faculty of Economics, Business Administration and Econometrics, Research Memoranda 0048, Amsterdam, The Netherlands, cit Cidades digitais tendem a concentrar-se na infra-estrutura pesada enquanto o foco das cidades inteligentes concentra-se na maneira pela qual tal infra-estrutura é utilizada. Concepções anteriores incluíam a idéia da cidade conectada (wired city) que veio originalmente da concepção de sociedade conectada de James Martins. O termo smart city tornou-se sinônimo da forma como grandes empresas que desenvolvem TIC globalmente a partir de infraestrutura, tais como redes para software como serviço, começam a generalizar os seus produtos. Muitas das mais bem-sucedidas empresas de TIC do mundo - IBM, CISCO, Microsoft, Oracle, SAP - estão estendendo seu foco em software para toda a ampla área de desenvolvimento de aplicações que envolvem o desenvolvimento de sistemas de serviços on-line para as cidades e estão colocando seus produtos como parte do movimento para tornar as cidades inteligentes. IBM está na vanguarda dos serviços e, embora o foco ainda esteja na perspectiva dos serviços de rotina (serviços públicos, de trânsito), está se expandindo para lidar com funções mais estratégicas e de inteligência. Em suas Notas técnicas 2/8

3 iniciativas Smart Planet, a IBM tem centros-chave de trabalho sobre Cidades Inteligentes: Na verdade o que FuturICT ( vai oferecer é uma investigação muito mais profunda para o desenvolvimento de cidades inteligentes, ligando essas tecnologias a questões sociais, evoluindo essas novas tecnologias juntamente com iniciativas das muitas outras empresas de TIC que têm missões similares a essa da IBM. Medição e mineção de dados urbanos Muitas iniciativas de coleta de dados a partir de novas variedades de acesso digital estão sendo usadas: GPS nos veículos e nas pessoas, mensagens eletrônicas na forma de sites de mídia social, vestígios deixados por meio de compra de bens e relacionados a situações de suprimento de demandas, acesso a vários tipos de site. Satélites de sensoriamento remoto são também agora amplamente utilizados e sensoriamento em escala local do LIDAR está se proliferando. Uma variedade de tecnologias de escaneamento que vão da região até pessoas e até escalas muito pequenas, como é o caso daquilo que está em foco na internet das coisas, está se tornando significativo. Novos modelos de descoberta científica estão emergindo de desenvolvimentos bastante focados em crowdsourcing e estes são aplicáveis à forma como podemos descobrir bons projetos para cidades eficientes e equitativas. Nos próximos 20 anos, a maioria dos dados que iremos usar para entender cidades virão de sensores digitais de nossas transações e irão estar disponíveis em várias formas, com tags temporais e com tags geográficas em muitos casos. FuturICT é profundamente focado em como podemos integrar esses dados utilizando novas formas de projeto de banco de dados adaptadas para e distribuídas na escala da cidade. Além disso vemos também a idéia de crowdsourcing como chave para muitos novos conjuntos de dados que serão úteis para as cidades inteligentes notando que estes tipos de tecnologias interativas também podem ser usadas para extrair preferências e envolver experimentação social com relação ao que nós sabemos e pensamos sobre os principais problemas urbanos. Novas aplicações que elicitam preferências muito subjetivas sobre felicidade e as associam com os lugares estão sendo desenvolvidas ( O ingrediente básico para a nova onda de análises sobre a cidade (city analytics) que surgiu durante a última década é o big data relativo à mobilidade humana, promovido pela ampla difusão de tecnologias sem fio, como o Sistema Global de Posicionamento por Satélite (GPS) e redes de telefonia móvel. Estes grandes dados de mobilidade fornecem um poderoso microscópio social, o que pode nos ajudar a entender a mobilidade humana e descobrir padrões ocultos e modelos que caracterizam as trajetórias humanas em suas atividades diárias. O grande número de trajetórias e dados de tráfego desagregados de cidades de diferentes tamanhos e em diferentes locais no mundo irá fornecer uma forma única para Notas técnicas 3/8

4 identificar os elementos macroscópicos observáveis e parâmetros de controle que afetam as decisões individuais e integrá-los em modelos baseados em agentes. (Os modelos de tráfego do dia-a-dia correntes não são adequados para a modelagem da evolução do tráfego sob fortes mudanças de topologia de rede.) O conceito de reality mining (mineração da realidade) que diz respeito ao sensoriamento altamente difuso de sistemas sociais complexos, utilizando a onipresença dos telefones celulares, é um fator determinante de como os cidadãos interagindo entre si estão se tornando mais inteligentes. Reality mining depende de software para registrar localização, a atividade de comunicação, bem como o uso de outros serviços e aplicações. A análise de conjuntos de dados provenientes de extração de comportamentos ajuda a identificar a estrutura de atividades rotineiras. Estes dados possuem enorme potencial para promover novos insights sobre processos urbanos dinâmicos em alta resolução temporal e espacial à escala das cidades. Estudos recentes de conjuntos de dados de uso de telefone celular, de redes sociais online georeferenciadas e de plataformas de micro-blogging identificaram promissoras direções para este trabalho. As principais áreas de interesse são os padrões de mobilidade, aspectos espaciais em estrutura de rede social, identificação de comportamento de grupo e caracterização orientada a dados do funcionamento da cidade. A idéia de redes acopladas O tecido social de uma cidade é o resultado de muitas, interligadas e multi-facetadas, redes de relações entre pessoas, instituições, lugares. E mais: além da mobilidade, é preciso levar em conta as redes sociais e econômicas. Acreditamos que a questão-chave para a compreensão da cidade está na compreensão da estrutura dessas redes acopladas, e como essa estrutura evolui. Nosso conhecimento da interação entre mobilidade individual e redes sociais é limitado, em parte devido à dificuldade na coleta de dados em grande escala que, simultaneamente, registrem os traços dinâmicos de movimentos individuais e de interações sociais. Esta situação está mudando rapidamente, no entanto, graças ao uso generalizado de telefones celulares. A disponibilidade dessas CDRs (Call Detail Records) massivas tornou possível, por exemplo, a validação empírica em um cenário de grande escala das tradicionais hipóteses de redes sociais, tais como a da força dos laços fracos de Granovetter, e o desenvolvimento de uma primeira geração de modelos realistas da mobilidade humana e sua previsibilidade. Esses dados nos ajudam a examinar os padrões espaciais, juntamente com a estrutura social e a intensidade das interações sociais. Estudos recentes mostram evidências empíricas de que essas três facetas co-localização, proximidade de rede e força do laço estão correlacionadas entre si: quanto maior a probabilidade de que duas pessoas estejam co-localizadas (ou seja, sejam observadas no mesmo local/célula), maior a chance de que elas estejam fortemente conectadas na rede social e que tenham intensas interações diretas. O surgimento dessa surpreendente correlação dá pistas de que é concebível explicar (e prever) como novos laços sociais se formarão como uma função do comportamento de mobilidade, e vice-versa. Notas técnicas 4/8

5 Acoplando as redes sociais e mobilidade com mais informações, pode ser possível apontar para a exploração da dinâmica evolutiva da esfera social urbana, prever a propagação de sentimentos, opiniões e doenças, e assim entender em tempo real a evolução das fronteiras da estrutura social de uma cidade. Novos métodos de acoplamento em termos de hardware e de software serão necessários, e isso será fundamental para o tipo de funções de inteligência coletiva que vemos a cidade inteligente desenvolver. Atualmente centros de controle das cidades tendem a existir apenas para os sistemas mais rotineiros e restritos, tais como tráfego, mas para realizar a visão da cidade inteligente tal acoplamento baseado em rede será essencial. Este é um enorme desafio. Participação: Citizens Science Há muitas iniciativas no momento presente, e iremos nos concentrar nas formas em que os cidadãos podem primeiramente acessar a informação sobre o que está acontecendo em suas comunidades e cidades, mas também explorar formas em que uma ampla gama de diferentes grupos podem se envolver ativamente no projeto e processo de planejamento, tanto remotamente e quanto em situações face-a-face, utilizando dados, modelos e cenários informados pelas TIC contemporâneas Forecast: The Future of Cities, Information, and Inclusion: A Planet of Civic Laboratories. Technology Horizons Program, Palo Alto, CA Available at Novos meios de comunicação e a web estão aumentando a liquidez deste tipo de interação, conforme dados e planos são compartilhados. A participação é cada vez mais de baixo para cima do que de cima para baixo, mais de acordo com a maneira como os sistemas complexos realmente evoluem. Isso vai exigir uma grande mobilização de recursos que implica grandes progressos em dados, modelo e integração política. Na nossa visão, a participação e auto-organização são os pilares para a construção de um recurso global do conhecimento que, na visão do projeto, representará um bem público, acessível a qualquer cidadão, instituição ou empresa. Por um lado, as pessoas devem estar plenamente conscientes do tipo de infra-estrutura de conhecimento público para a qual estão contribuindo e dos benefícios potenciais que serão capazes de obter a partir dela. Por outro lado, as pessoas devem estar em pleno controle de seus dados/perfis: como seus dados estão sendo adquiridos, gerenciados, analisados e utilizados, quando e por quanto tempo. Essa visão está na base de uma ciência dos cidadãos (citizens science), onde a mineração do sentimento e da opinião a partir de informações confiáveis pode detectar mudanças no humor coletivo em tempo hábil, detectar o sinal fraco de mudanças importantes e detectar a estrutura e evolução das comunidades sociais. Notas técnicas 5/8

6 Abordagem inovadora Há uma série de inovações que o nosso trabalho sobre a cidade inteligente vai estabelecer. Em primeiro lugar, FuturICT ( é um programa fundado sobre a aplicação da teoria da complexidade aos problemas humanos. Este projeto está na vanguarda da compreensão de sistemas sociais complexos, utilizando as ferramentas próprias que estão moldando esses sistemas sociais em primeiro lugar. É fundamental aqui a noção de McLuhan de que as ferramentas que nós moldamos nos moldam. Cidades que adotam as TIC em diversas formas, usando-as mudam a própria natureza do processo de adoção. Nosso programa em cidades inteligentes é um exemplar de FuturICT. Também pode parecer à primeira vista que um programa relacionado com cidades inteligentes seriam fortemente focado em hardware e redes, mas o nosso foco será muito mais nas questões de organização que impliquem o desenvolvimento de software e gestão de recursos em larga escala de computadores, redes e dados. Desenvolvimento e acoplamento de bancos de dados que por sua vez estão sendo forjados através de novos tipos de mídia para a recolha de dados através de sensores, transações de mineração online, e a gravação automática de comportamento no ambiente e comunicação são um dos focos-chave em nosso projeto. Cinqüenta anos atrás, as cidades foram concebidas de uma forma que pouco tinha mudado por mil anos: como um núcleo dominado por local de trabalho e com o movimento de pessoas para trabalhar e para o intercâmbio de bens no carro. Este modelo foi baseado no pressuposto de que a cidade é uma estrutura estável e imutável. Desde então, as TIC e a globalização mudaram radicalmente esse modelo. Fisicamente cidades podem não parecer muito diferentes daquilo que inspirou esta concepção do passado, mas considerando suas redes sociais e transações econômicas, o modelo antigo simplesmente não pode resolver concepções atuais de uma sociedade em rede. O mundo hoje é mais dominado por informações que não deixam vestígios físicos à maneira do velho mundo. Nosso desafio é construir modelos que abordam essas mudanças e que têm o potencial para abraçar concepções muito diferentes de como a cidade pode funcionar. Notas técnicas 6/8

7 Há muitos exemplos de como os vários setores podem conectar-se. Alguns deles podem ser encontrados e em Objetivos da pesquisa Uma nova compreensão dos problemas urbanos As cidades são por excelência sistemas complexos, mais do que a soma de suas partes, desenvolvidos por uma multiplicidade de decisões individuais e coletivas de baixo para cima-de cima para baixo. Modelos e métodos para usar dados urbanos através de escalas espaciais e temporais Muitos dados que estão sendo gerados em tempo real nas cidades precisam ser mesclados com fontes mais tradicionais mas construídos em simulações que liguem tempo real e problemas mais rotineiros ao planejamento estratégico e de ações de mais longo prazo. Modelagem multinível integrada é fundamental para este esforço. Definição dos problemas críticos relacionados a Cidades, Transportes e Energia FuturICT é programa focado na definição de problemas críticos que surgem rapidamente e de forma inesperada na sociedade humana, alguns dos quais revelam infra-estruturas críticas. A idéia de que as cidades, longe do equilíbrio, são dominadas por dinâmicas rápidas e lentas em ciclos curtos e longoa é fundamental para a nossa abordagem. Risco, incerteza e perigo na Smart City Nossa noção de cidades como sistemas fortemente acoplados que geram dinâmicas inesperadas e surpreendentes precisa ser compreendida, e a introdução de novas tecnologias nas cidades está mudando a natureza desta dinâmica, não necessariamente para melhor. São necessários novos dados, novas tecnologias e novas abordagens coletivas para tomada de decisão. Desenvolvimento de novas tecnologias de Comunicação e Disseminação Novas fontes de dados urbanos, a articulação de problemas urbanos, planos e políticas, e todo o aparato usado em engajamento da comunidade no desenvolvimento de cidades inteligentes exigem novas formas de participação online. Novas forma de governança urbana e organização Novas formas de governança para um mundo online: questões de privacidade e acesso são chames para essa visão. Desafios Novas formas de elicitação de preferências estão sendo geradas com uso de celulares e outros aplicativos, enquanto a economia se torna essencialmente online. Notas técnicas 7/8

8 Consideramos que é importante construir muitos modelos diferentes de uma mesma situação, na crença de que uma abordagem pluralista é fundamental para a melhor compreensão desta complexidade. O desenvolvimento econômico e social pode ser melhorado usando tecnologias emergentes. A smart city oferece a perspectiva de acabar com a exclusão digital, mas também irá criar outras exclusões e nosso desafio consiste em antecipar e planejar para enfrentá-las. Novas TICs são essencialmente baseadas em rede e permitem interações extensivas em muitos domínios e escalas. Parte do processo de coordenação e integração usando o estado da arte em sistemas de dados e computação distribuída deve envolver formas em que a cidadania seja capaz de participar e de misturar conhecimento pessoal com o de especialistas que estão desenvolvendo essas tecnologias. Notas técnicas 8/8