Smart City

In diesem Kapitel werden die strategischen Optionen für die Gestaltung und Entwicklung digitaler urbaner Räume aufgezeigt. Das digitale Entwicklungsmodell umfasst insgesamt sieben Dimensionen: Governance, Bürgertum (Smart Citizen), Ausbildung (Smart Education), Lebensgestaltung (Smart Living inkl. eHealth), Transport (Smart Mobility), Umwelt (Smart Environment) und urbane Ökonomie (Smart Economy). Alle Dimensionen unterliegen einer digitalen Transformation, die beispielhaft an ausgewählten Plattformen resp. Projekten konkretisiert wird. Neben Handlungsempfehlungen für Stadtverwaltungen und Bürgertum werden die Vor- und Nachteile digitaler Transformationsprozesse für urbane Räume diskutiert.

Smart City bezeichnet als Begriff die Bereitstellung von Services aller Art sowie die Nutzung von Informations- und Kommunikationstechnologien in Städten und Agglomerationen, um den sozialen und ökologischen Lebensraum nachhaltig zu entwickeln. In Smart Cities stellen verschiedene Serviceprovider Services bereit, etwa zur Verbesserung der Mobilität oder der Nutzung intelligenter Systeme für die Wasserversorgung. In Smart Cities arbeiten staatliche, halbstaatliche und private Institutionen in Public Private Partnerships (PPP), also in Verbünden zusammen. Dies wirft Fragen zur Governance auf, die zu beantworten größere Herausforderungen mit sich bringt. Aus Sicht der Smart City ist eine Orchestrierung – also ein Management von Verbünden von Serviceerbringern – zu erreichen, was Koordination, Alignment und Steuerung der Beteiligten als zentrale Anforderung hervorbringt. Heute wird Governance noch mehrheitlich aus der Perspektive einzelner institutioneller Einheiten verstanden. Die Beteiligten inklusive Servicebezieher müssen jedoch gemeinsam Policies aufstellen und diese umsetzen. Der Beitrag zeigt ein IEC-Rahmenwerk zum Management verschiedener Themen der Governance in Smart Cities auf, die im Verbund zu meistern sind. Er zeigt weiter auf, was für Governance-Mechanismen über die rein behördliche Governance-Struktur hinaus erforderlich sind. Es erfolgen Erläuterungen derselben an Fallstudien aus der EU und der Schweiz. Das Fazit lautet, dass aus empirischer Sicht das Thema Smart City Governance künftig stärker in den Fokus der Forschung zu rücken ist.

Am Institut für Wirtschaftsinformatik der Universität Bern (IWI) wird zurzeit das Konzept Open Smart City entwickelt. Es steht für Tools, Projekte, Initiativen und Strategien, die dem erhöhten Informations- und Kommunikationsbedarf der Smart City im Bereich städtischer Governance Rechnung tragen, indem sie systematisch Gesichtspunkte aus dem Bereich Open Governance und Open Government Data integrieren. Insbesondere geht es um die Entwicklung geeigneter Mechanismen der Kommunikation und Interaktion zwischen der Stadt beziehungsweise stadtnahen Institutionen und den Stakeholdern. Es werden exemplarisch bestehende Projekte geschildert, darunter auch Code for Bern, eine Initiative des Instituts für Wirtschaftsinformatik an der Universität Bern, die im Zuge der Entwicklungsarbeit von Open Smart City entstanden ist.

In diesem Kapitel analysieren wir die Thematik Smart City aus raumsoziologischer Sicht und behandeln dabei Fragen, die sich mit Privatsphäre und Privatheit verbinden. Unser Beitrag beginnt mit einer Klärung der in diesem Aufsatz verwendeten Begriffe. An einem Beispiel der smarten Organisation von Elektromobilität in unternehmensübergreifenden Sharing-Systemen evaluieren wir die Chancen und Risiken eines spezifischen ‚smartifizierten‘ Interaktionsraums, entwickeln daraus die Argumentation zu einer positiv bewerteten Smart City-Praxis und kommen abschließend zu unseren Überlegungen, wie Privatsphäre in smarten Interaktionsräumen hergestellt oder bewahrt werden kann.

Der Beitrag bringt zwei aktuelle Entwicklungen moderner Demokratien zusammen. Zum einen die Debatte über die Krise der Demokratie (sinkende Wahlbeteiligung, Erosion der Bedeutung der Parteien, Auseinanderdriften zwischen politischer Elite und Wählerschaft sowie genereller Vertrauensverlust der Bürger in die Politik) und zum anderen die wachsende Bedeutung, welche datenbasierten Anwendungen in modernen Demokratien zukommt. Anhand konkreter Beispiele wird aufgezeigt, inwiefern Online-Wahlhilfen, Monitoring-Websites oder auch Big Data- respektive Open Data-Projekte zu einer Stärkung zentraler Elemente repräsentativer Demokratien (Transparenz, Accountability und Responsiveness, politische Partizipation) beitragen können. Städte können dabei die Rolle von Laboratorien übernehmen, in denen solche neuen Instrumente in lokalen Anwendungen erprobt werden. Der Beitrag spricht neben den Chancen, die sich aus dem Einsatz datenbasierter Instrumente ergeben, auch gezielt mögliche Risiken an. Als wichtigste, bislang noch kaum beachtete Herausforderung identifiziert der Beitrag die ungenügende „data literacy“ der Nutzer.

Von der Hand in den Kopf in die Stadt: So beteiligen sich zukünftig Bürger an der Gestaltung ihrer Stadt oder ihres Quartiers. Dies gelingt über eine IT-gestützte Plattform, die in einer Kombination von virtuellen und Vor-Ort-Aktivitäten jeweils fundiert ausgestaltete Interaktionsmöglichkeiten – sogenannte Kooperationsmechanismen – anbietet. Was vorher in dem Projekt „Sandkasten – selfmade campus“ an der Technischen Universität Braunschweig erprobt wurde, soll nun auf die Smart City transferiert werden. Hand-Kopf-Stadt lässt Bürger selbst Hand anlegen, fördert durch gezielte Informationen das Wissen der Bürger über Möglichkeiten der Lebensraumgestaltung (Kopf) und trägt so zu einer nachhaltigen Gestaltung der Stadt bei. Die praktischen Erfahrungen für Hand-Kopf-Stadt, die im Sandkasten-Projekt gesammelt wurden, werden hier mit theoretischen Grundlagen der Bürgerpartizipation angereichert.

Um demografischen Herausforderungen in der Schweiz wie Bevölkerungszuwachs zwischen 10–25 % bis zum Jahr 2030, einer steigenden Lebenserwartung, Pflegekraftmangel, Platzmangel und wachsenden Ansprüchen an Individualität und Selbstbestimmung auch im hohen Alter gerecht zu werden, aber gleichzeitig umweltschonend mit natürlichen Ressourcen umzugehen, sind neue Lösungen für intelligentes Wohnen gefragt. Die Miniaturisierung als Basis technologischer Entwicklungen ermöglicht die nahtlose Integration von Sensoren, Aktoren, Steuerungskomponenten und mikroelektronischen Systemen in Assistenzsysteme und Geräte. Ermöglicht durch Gebäudeautomatisierung sind einerseits geschickte und flexible Aufteilung und Nutzung von Räumen und andererseits energieeffiziente Regelungen ohne Komforteinbußen in Häusern der Zukunft durch Zusammenarbeit verteilter Systeme realisierbar. Erfassung der Gewohnheiten eines Benutzers, sowie Verknüpfung von Daten aus verschiedenen Lebensbereichen außerhalb eines Gebäudes sollen die Lebensqualität weiter erhöhen und primär zur Senkung der Kosten zur Gesunderhaltung beitragen.

Dieser Artikel zeigt anhand eines Praxisbeispiels – der Schweizerischen Post –, wie in der Smart City Informations- und Kommunikationstechnologien zielgerichtet für die nachhaltige soziale und ökologische Gestaltung von Logistik und Mobilität genutzt werden können. Insbesondere in den Bereichen Logistik und Mobilität werden unter anderem mithilfe von Robotik und Internet of (Postal) Things Innovationen vorangetrieben, um sich den zukünftigen urbanen Herausforderungen stellen zu können. Smarte Systeme können künftig dazu beitragen, individuellere und kundenfreundlichere Dienstleistungen zu erbringen.

Durch den sich in vielen europäischen Ländern abzeichnenden demografischen Wandel steigt der Anteil jener Menschen in der Bevölkerung, die an altersassoziierten Krankheiten leiden. Dies führt zwangsläufig zu einem erhöhten Bedarf an Assistenz und Betreuung. Gleichzeitig wollen ältere Menschen trotz Erkrankungen möglichst lange selbstbestimmt im eigenen (Wohn-)Umfeld leben und am sozialen Leben (Austausch mit Mitmenschen, Inanspruchnahme von Hilfestellungen usw.) ihrer Heimatgemeinde/-stadt teilnehmen.

In den letzten Jahren wurden nicht zuletzt im Kontext von „Smart Homes, Smart Services und Smart Cities“ eine Vielzahl von Technologien und Services für ältere und/oder pflegebedürftige Menschen entwickelt, die den konkreten Einsatz und Nutzen für alle Beteiligte (ältere Menschen, informelle und formelle Pflege) zeigen.

In diesem Beitrag stellen wir Erfolgsfaktoren eines mobilitätssichernden Assistenzsystems für Demenzkranke dar. Dabei werden Erfahrungen in der Einbindung von EndanwenderInnen in den gesamten Prozess der Entwicklung und des nachhaltigen Betriebs, sowie über die daraus resultierenden Technologieanforderungen berichtet. Die Schlussfolgerung lautet, dass oft einfache und flexible, das heißt dem jeweiligen Anwendungskontext angepasste Lösungen in Verbindung mit partizipativen Prozessen große Perspektiven ermöglichen. Der Erfolg des Einsatzes einer Technologie ist daher weniger eine Frage der Technologie selbst, sondern vielmehr eine Frage ihrer kontextualisierten Einbettung ins Umfeld. Des Weiteren muss sichergestellt werden, dass diese Technologien bei Bedarf in größere Ambient bzw. Active and Assisted Living-Lösungen, wie man sie in Smart Cities entwickelt, integriert werden können.

Dieses Kapitel führt den Begriff Computational Thinking in einer praxisorientierten Weise ein und legt dessen eminente Bedeutung für Smart Education dar. Smart Education bedeutet, dass Schülerinnen und Schüler auf motivierende Weise zu mündigen und kreativen Smart Citizens ihrer digitalen, vernetzten städtischen Welt ausgebildet werden. In der digitalen und hochgradig vernetzten Welt der Smart Cities spielen Informationstechnologien und der Umgang mit ihnen eine zentrale Rolle. Informatische Bildung, also die Vermittlung der Grundlagen und Konzepte von Informatik, sollte deshalb ein zentraler Bestandteil der Schulbildung aller sein. Obwohl viele Kinder eine hohe Affinität zur Computertechnologie haben und Computerspiele konsumieren oder mit ihren Freunden über soziale Webseiten kommunizieren, sind sie im Allgemeinen verblüffend wenig am Programmieren interessiert. Viele Schüler und Schülerinnen beschreiben Informatik mit den vernichtenden Worten: „Programmieren ist schwierig und langweilig.“ Der Autor dieses Kapitels hat das Scalable Game Design-Curriculum entwickelt, um Kinder und Jugendliche an die Informatik heranzuführen. Das Scalable Game Design-Curriculum beinhaltet eine Kombination aus pädagogischen Ansätzen, Werkzeugen und Aktivitäten, die es Lehrpersonen bereits in der Primarschule ermöglichen, ihre Schülerinnen und Schüler auf motivierende Art und Weise mit der Denkweise des Computational Thinkings vertraut zu machen und ihnen so gezielt die Grundlagen der informatischen Bildung zu vermitteln.

Smart Cities wollen „smart“ geplant werden. Dieser Text zeigt neue Möglichkeiten im Bereich der räumlichen Planung und diskutiert technologische Anwendungen einer modernen Stadtentwicklung anhand verschiedener Beispiele. Dank einer intuitiven Benutzerführung können Bürgerinnen und Bürger in die Expertenrolle von Architekten und Raumplanern schlüpfen und mit Hilfe von Informatikanwendungen eigene Stadtteile betrachten, planen und gestalten. Neue digitale Werkzeuge ermöglichen insbesondere auch Laien ein rasches Lernen im Sinne einer aktiven Partizipation wie auch eines Erkundens einer in drei Dimensionen sichtbar gemachten Planung.

Mit Networked Logistic Hub (NLH) bietet die SAP eine Plattform um Transport-Prozesse geschäftspartnerübergreifend in Echtzeit zu verfolgen und aktiv zu steuern. Ein produzierendes Unternehmen als Betreiber eines solchen Hubs kann durch die intelligente Nutzung verfügbarer Daten wie z. B. seiner Logistikdienstleister oder der umgebenden Infrastruktur (Straßen, Parkplätze) eine aktive Steuerung der Check-in/Check-out an seinen Werkstoren umsetzen. Dies wiederum führt zu höheren Auslastungsquoten an den Beladestationen und verringerten Wartezeiten für die Frachtführer. Durch die Einrichtung von „Geo-Fences“ werden erwartete Transporte erst zu einem vom Hub-Betreiber vorgegebenen „Ankunftszeit – x“ sichtbar. Generell ermöglicht die NLH-Lösung eine effizientere Nutzung einer bestehenden und evtl. auch begrenzten Infrastruktur durch die Nutzung verfügbarer Daten.

Dieses Kapitel skizziert nach einer Einführung zunächst die Architektur einer offenen urbanen Informations- und Service-Plattform, welche Daten aus Domänen wie Energie, Verkehr, Umwelt etc. aus städtischen und privatwirtschaftlichen Quellen integrieren, auswerten und für Dienste nutzbar machen kann. Anschließend liegt der Betrachtungsschwerpunkt mit Smart Mobility Services auf der Domäne des städtischen Verkehrs. Ausgewählte Beispiele für solche Dienste in mehreren Städten illustrieren die Wirkungsweise in Verbindung mit der Plattform und die Beiträge, die diese Infrastruktur liefern kann, um Städte „smart“ zu machen.

Smart Cities werden an der Beantwortung der Elektrizitätsfrage gemessen. Entscheidend ist die optimale Technologienutzung, um lokal Elektrizität zu produzieren, zu verbrauchen und zu speichern. Endverbraucher werden zu Prosumer. Dies verändert den Energiemarkt radikal mit der Notwendigkeit für neue Konzepte wie das Crowd Energy (CE)-Konzept als Bottom-up-Ansatz: Durch kollektive Anstrengung ist eine größere Effizienz in der Energienutzung möglich.

Das Buchkapitel beschreibt zuerst die Grundlagen einer CE-Kooperation sowie die Einbindung von CE-Kooperationen in das Wertschöpfungsnetz. Die Analyse der Akteure und Wertegenerierung zeigt, dass Prosumer das Rückgrat einer Crowd sind und entscheidenden Einfluss auf Informations- und Stromaustausch haben. Das in Bezug stehende Entscheidungsverhalten von Prosumern basiert dabei neben wirtschaftlichen hauptsächlich auf sozialen Faktoren. Es wird erläutert, welche Faktoren in Zukunft ausschlaggebend sind. Neben Stromaustausch basiert eine CE-Kooperation auf einem erhöhten Informationsaustausch, mit den bekannten Risiken bzgl. Cyber-Attacken. Neben rein technischen Abwehrmaßnahmen muss ein umfassendes Informationssicherheitsmanagement installiert sein, um Funktion und Erfolg einer Crowd zu gewährleisten. Mit der Beleuchtung dieses Themenbereichs schließt der Beitrag.

Die graduelle Zugehörigkeit, das Kernkonzept der unscharfen Logik, kann in der Datenvisualisierung genutzt werden, um Zusammenhänge zwischen Merkmalen und Zielklassen darzustellen. Solche Zugehörigkeitsfunktionen können mit der IFC-Filter-Methode direkt aus den Daten extrahiert werden. Die Visualisierung dieser Zusammenhänge leuchtet ein, und präsentiert den Entscheidungsträgern eine leicht verständliche Darstellung. In Smart Energy-Systemen kann diese angewendet werden, um komplexe Vorhersagemodelle nachvollziehbar zu machen, und fördert somit die Datenintelligenz. An einem Fallbeispiel einer Datenanalyse in der Energiewirtschaft wird aufgezeigt, wie die Datenvisualisierung mit dem IFC-Filter in der Praxis aussehen kann. Dieses Kapitel stellt zudem den Bezug zu Big Data Management her, indem es die Datenvisualisierung für Smart Energy im größeren Zusammenhang eines Referenzmodells einordnet.

Tag für Tag wird unsere Gesellschaft zum Zeugen diverser sozialer, wirtschaftlicher und politischer Änderungen. Diese Metamorphosen werden durch die Entstehung und Verbreitung neuer Technologien, menschlicher Bedürfnisse, aber auch durch die verstärkte Urbanisierung sowie ständigen Marktwandel und -sättigung beeinflusst. So entstand ebenfalls im Zuge dieser Änderungs- und Anpassungsprozesse das Phänomen der Sharing Economy oder der Collaborative Consumption (dt. kollaborativer Konsum), deren Motto „Teilen statt Besitzen“ ist. Diese wirtschaftliche Neuentwicklung hat sowohl eine ökonomische, aber auch eine starke, ausschlaggebende soziale Bedeutung, die einen essentiellen Beitrag für die Lösung solcher Probleme wie Ressourcenknappheit, massive Energienutzung, Arbeitslosigkeit und Städteüberfüllung leisten soll.