AI nas Regiões Metropolitanas: Tour por Cidades Inteligentes ao Redor do Mundo

Internet das Coisas é implementada nas regiões metropolitanas de Londres, Singapura e Seat Pleasant.
por Rick Merritt

Há diversos critérios que definem uma cidade inteligente, assim como há diversas cidades cada vez mais próximas dessa realidade.

As diferenças entre Londres, Singapura e Seat Pleasant, em Maryland, por exemplo, são várias, mas a maioria das metrópoles têm algumas características em comum.

Toda cidade procura formas inteligentes de se tornar um bom lugar para viver. Por isso, muitas adotam iniciativas abrangentes para conectar os cidadãos às redes de fibra ótica e 5G mais atuais, ampliando a inclusão e os serviços digitais.

A maioria concorda que, de modo geral, ser inteligente é usar a tecnologia para deixar a cidade mais integrada, automatizada e eficiente.

É por isso que, geralmente, uma cidade inteligente é uma espécie de Internet das Coisas municipal: uma rede de câmeras e sensores que captam as imagens, os sons e até mesmo os cheiros das atividades urbanas. Esses sensores, principalmente as câmeras de vídeo, geram volumes enormes de dados que podem ser usados para diversas finalidades da administração pública.

Cidades de todo o mundo estão recorrendo à AI para examinar esses dados em tempo real e identificar informações úteis. Vemos, cada vez mais, cidades inteligentes criando simulações 3D realistas, verdadeiros espelhos digitais, para simular como elas serão no futuro.

“Uma cidade inteligente é um lugar que aplica tecnologia avançada para melhorar a qualidade de vida dos habitantes”, afirmou Sokwoo Rhee, Diretor Associado de Inovação em Sistemas Ciberfísicos do Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia (NIST – National Institute of Standards and Technology) dos Estados Unidos, que já trabalhou em mais de 200 projetos de cidades inteligentes em 25 países.

Um Guia Inteligente para Cidades Inteligentes

Rhee é responsável por supervisionar o desenvolvimento de um guia para cidades inteligentes no NIST. Futuramente, o documento apresentará relatórios de problemas e estudos de caso em mais de 24 áreas, desde segurança pública até sistemas de gestão de recursos hídricos.

Já na Europa, a prefeitura de Londres apresenta suas iniciativas de transformação em uma cidade inteligente em um documento de 60 páginas que estabelece vários objetivos ambiciosos. Assim como cidades inteligentes como Dubai e San Jose, no Vale do Silício, é um projeto em andamento que transformará toda a região metropolitana.

smart london
Uma imagem do guia Smart London.

“Ainda estamos bem longe do ideal, pois há uma série de sistemas e fornecedores que dificultam e fragmentam o processo de transformação em uma cidade inteligente”, declarou Andrew Hudson-Smith, Diretor de Sistemas Urbanos Digitais do Centro de Análise Espacial Avançada da Universidade de Londres e um dos supervisores das iniciativas para transformar Londres em uma cidade inteligente.

Laboratórios Vivos de AI

As cidades inteligentes são, de certa forma, cobaias e laboratórios vivos da tecnologia.

Nelas, você encontra de tudo, desde sistemas de monitoramento da qualidade de ar até repositórios de dados com uso livre para projetos comuns de AI. O London Datastore, por exemplo, já contém mais de 700 conjuntos de dados disponíveis para o público.

Uma organização de pesquisa de mercado analisa um grupo de 13 grandes áreas que definem uma cidade inteligente, desde postes de luz inteligentes até lixeiras conectadas. Uma empresa de estacionamentos inteligentes em Estocolmo levou em conta 24 fatores, inclusive o número de pontos de acesso Wi-Fi e estações de carregamento de veículos elétricos, em sua classificação de 2019 das 100 cidades mais inteligentes do mundo (as cinco primeiras da lista eram todas escandinavas).

“É difícil estabelecer um conjunto definido de tecnologias, porque as coisas sempre encontram uma forma de se inserir em cidades inteligentes”, explicou Dominique Bonte, Diretor Administrativo da empresa de análise de mercado ABI Resarch. Um dos casos de uso citados por ele foram os sistemas de resposta à demanda, que podem ser “uma grande oportunidade para a aplicação da AI, porque é difícil atender à demanda oscilante por eletricidade e outros serviços.”

smart city factors from EasyPark
O EasyPark da Suécia lista 24 fatores que definem uma cidade inteligente.

Por ser uma área ampla, também é bastante promissora. Os analistas de mercado da Navigant Research calculam que a receita anual do mercado global de equipamento de cidades inteligentes aumentará de US$ 97,4 bilhões em 2019 para US$ 265,4 bilhões em 2028, com uma taxa de crescimento anual composta de 11,8%.

Porém, ainda é cedo. Em uma pesquisa realizada em janeiro de 2019 com aproximadamente 40 gestores públicos municipais e estaduais dos EUA, mais de 80% revelaram que uma Internet das Coisas municipal terá um impacto significativo nas operações urbanas, mas a maioria ainda estava na fase de planejamento, e menos de 10% tinha projetos ativos.

smart city survey by NIST
A maioria das cidades inteligentes ainda está em construção, de acordo com uma pesquisa do NIST.

“O conceito de cidade inteligente é diferente para cada um”, afirmou Saurabh Jain, Gerente de Produtos do Metropolis, o conjunto de programas de software para GPUs NVIDIA para mercados verticais, como cidades inteligentes.

“Nosso foco é criar o que chamamos de Cidade AI, com atividades reais que podem ser realizadas hoje com o uso de deep learning, aproveitando os grandes conjuntos de dados de vídeos e sensores gerados pelas cidades”, declarou.

A Verizon, por exemplo, instalou câmeras de segurança nos postes de luz de Boston e Sacramento com o NVIDIA Jetson TX1 para analisar e melhorar o trânsito, aumentar a segurança dos pedestres e otimizar as zonas de estacionamento.

“A implementação das tecnologias está sendo rápida em todo o mundo, e as cidades estão ampliando as infraestruturas de iluminação para se tornar uma plataforma de cidade inteligente, aumentando a eficiência, diminuindo os custos e possibilitando uma variedade maior de serviços para os cidadãos”, revelou David Tucker, Diretor de Gestão de Produtos do Grupo de Comunidades Inteligentes da Verizon, em um artigo de 2018.

Postes de Luz Inteligentes para Cidades Inteligentes

Os postes de luz serão um elemento importante do cenário da cidade inteligente do futuro.

Até o momento, apenas algumas centenas têm sensores, tomadas para carregamento de celulares e pontos de Wi-Fi. A maior mudança deve ocorrer no futuro: a expectativa é instalar, aos poucos, luzes LED econômicas em 360 milhões de postes espalhados pelo mundo.

smart streetlight EU
Versão europeia de um poste de luz inteligente.

Nessa mesma ideia, a cidade de Bellevue, em Washington, testou um sistema de visão computacional da Microsoft Research para aumentar a segurança no trânsito e reduzir o congestionamento. Recentemente, pesquisadores da Universidade de Wollongong divulgaram a realização de atividades semelhantes com os módulos NVIDIA Jetson TX2, monitorando a circulação de veículos e pedestres em Liverpool, na Austrália.

Aeroportos, lojas e depósitos já estão usando câmeras inteligentes e AI para realizar suas operações com mais eficiência. Eles estão estabelecendo um novo tipo de rede de computação edge que as cidades inteligentes poderão usar no futuro.

O Aeroporto Internacional de Seattle-Tacoma (SEA), por exemplo, instalará um sistema de AI da startup Assaia que usa GPUs NVIDIA para acelerar o intervalo entre voos.

“A análise de vídeo é fundamental para ter uma visão mais detalhada das atividades realizadas entre os voos, além de aumentar a segurança”, afirmou um Gerente do SEA em um relatório de maio.

Nashville e Zurique Exploram a Cidade Simulada

Algumas cidades inteligentes estão desenvolvendo cópias digitais, simulações 3D com diversas finalidades.

Em Zurique e Nashville, por exemplo, os cidadãos e funcionários municipais poderão usar óculos em prefeituras virtuais para ver uma simulação do impacto das propostas de melhorias.

“Quanto mais imersiva e divertida for a experiência, maior será o apoio”, explicou Dominik Tarolli, Diretor de Cidades Inteligentes da Esri, que fornece o software de simulação executado em GPUs NVIDIA para ambas as cidades.

Cidades com grandes diferenças em extensão e população, como Singapura e Rennes, na França, desenvolveram cópias digitais com um serviço da Dassault Systèmes.

“Recentemente, firmamos uma parceria com Hong Kong e apresentamos exemplos para um estudo de ‘caminhabilidade’ que exigia uma simulação 3D da cidade”, revelou Simon Huffeteau, vice-presidente do departamento de cidades inteligentes da Dassaults.

Europa Mantém a AI no Trânsito

Muitas cidades inteligentes começam pela fiscalização do trânsito. Londres usa placas digitais para estabelecer limites de velocidade que mudam e, assim, otimizar o trânsito. A cidade também usa um sistema de reconhecimento de placas de veículos para multar motoristas que circulam na zona de baixa emissão de poluentes do centro da cidade.

Cidades na Bélgica e na França estão considerando adotar sistemas semelhantes.

“Acreditamos que, no futuro, as cidades proibirão a circulação de veículos mais poluentes para incentivar as pessoas a usarem o transporte público ou comprar veículos elétricos”, comentou Bonte, da ABI Research. “Singapura está testando ônibus autônomos em um trecho de 5,7 km da cidade”, complementou.

Jacarta, próxima a Singapura, usa um sistema de monitoramento do trânsito da Nodeflux, participante do programa NVIDIA Inception, que apoia startups de AI. O software usa AI e as quase 8 mil câmeras já instaladas em Jacarta para reconhecer placas de veículos com multas não pagas.

O sistema é uma das mais de 100 aplicações de terceiros que são executados no Metropolis, o framework de aplicações da NVIDIA para a Internet das Coisas.

Trânsito Irritante em Israel e Kansas City

O trânsito foi o ponto de partida de de uma iniciativa de transformação em cidade inteligente em Kansas City que começou em 2015, com um bonde inteligente de US$ 15 milhões. Hoje, os habitantes podem usar painéis digitais que mostram detalhes das condições atuais do trânsito da cidade.

Já a cidade de Ashdod, em Israel, implantou o software de AI da viisights. Com ele, é possível identificar padrões de um sistema de monitoramento do trânsito com a tecnologia NVIDIA Metropolis para garantir a segurança dos cidadãos.

A NVIDIA criou o AI City Challenge para incentivar o uso de deep learning como uma ferramenta de otimização do trânsito. Em sua quarta edição, ele reúne cerca de mil pesquisadores, divididos em mais de 300 equipes que competem entre si e contam com funcionários de várias agências municipais e estaduais de trânsito.

O evento deu origem ao CityFlow, um dos maiores conjuntos de dados do mundo para a aplicação de AI na fiscalização do trânsito. No banco de dados, há mais de três horas de vídeos de alta definição sincronizados de 40 câmeras em 10 cruzamentos, criando 200 mil caixas delimitadoras com anotações sobre os veículos capturados de diferentes ângulos e sob várias condições.

Drones ao Resgate

Uma cidade não precisa ser uma metrópole afluente para ser inteligente. Seat Pleasant, em Maryland, um distrito de Washington, D.C., nos Estados Unidos, com menos de 5 mil habitantes, criou um centro digital para serviços municipais em agosto de 2017.

Desde então, a cidade instalou postes de luz inteligentes, lixeiras conectadas, sistemas domésticos de monitoramento da saúde dos cidadãos e câmeras de análise de vídeo para diminuir gastos, aumentar a segurança no trânsito e reduzir a criminalidade. Ela também se tornou a primeira cidade americana a usar drones para garantir a segurança pública, inclusive com planos de entrega de medicamentos de emergência capazes de salvar vidas.

A ideia surgiu quando o prefeito Eugene Grant, que procurava formas de superar a crise econômica de 2008, participou de um evento sobre inovação em vilarejos.

“Gostaríamos que Seat Pleasant servisse de exemplo para as cidades menores dos EUA, onde 80% dos municípios têm menos de 10 mil habitantes”, afirmou Grant. “Considerem essas cidades como experimentos de inovação ou laboratórios vivos”, complementou.

Seat Pleasant Mayor Eugene Grant
O prefeito Grant de Seat Pleasant quer mostrar para as outras cidades pequenas como elas podem se tornar cidades inteligentes.

Rhee, do NIST, concorda. “Vejo diversos projetos adotando um número cada vez maior de tecnologias emergentes, transformando cidades inteligentes em programas de incubação para novos empreendimentos, como aerotáxis e veículos autônomos, que podem ser vantajosos para os cidadãos”, comentou, observando que até mesmo as zonas rurais entrarão na onda.

Simulando uma Nova Geração de Cidades Inteligentes

Depois de sair do trabalho, vá ao cinema. Os filmes de Hollywood podem mostrar o que nos aguarda no futuro, da mesma forma que inspiraram as tecnologias atuais.

Simulated smart cityFilmes como Blade Runner 2049, Carros, Guardiões da Galáxia e Zootopia usaram um programa chamado City Engine da startup Procedural para criar cidades simuladas a partir de uma abordagem baseada em regras.

A tecnologia da startup chamou a atenção da Esri, que adquiriu a empresa e integrou o programa à ferramenta de planejamento urbano ArcGIS, usada atualmente como ferramenta padrão por centenas de cidades reais do mundo.

“Games e filmes criam expectativas de experiências mais imersivas nas pessoas e, para isso, precisamos de uma capacidade maior de computação”, explicou Tarolli, Cofundador da Procedural e, no momento, uma das principais figuras da Esri na área de cidades inteligentes.