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BE Etats-Unis 323  >>  8/03/2013

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Energie & Environnement
Ville Intelligente : quelle définition pour quels enjeux ?

http://www.bulletins-electroniques.com/actualites/72467.htm

Problématique : une démographie en hausse

L'urbanisation massive et accélérée de nos sociétés nous confronte à une série de défis majeurs, à la fois démographiques, socio-économiques, technologiques et environnementaux. Selon les Nations Unies, l'année 2008 a marqué le tournant au cours duquel 50% de la population mondiale - c'est-à-dire 3,3 milliards de personnes - est devenue urbaine [1-3]. D'ici 2030, ce seront 5 milliards d'individus qui peupleront nos villes [4]. La ville moderne a ainsi vu trois éléments augmenter de manière considérable ces dernières décennies : sa population, sa complexité et bien souvent sa superficie.


Trois éléments de la ville moderne ont particulièrement augmenté : population, superficie et complexité
Crédits : MS&T

Réponse : une ville intelligente et interactive grâce aux NTIC

Face à cette nouvelle donne, les réponses à apporter sont multiples : tandis que des pans entiers des villes deviennent congestionnés et que les citadins sont victimes de la pollution de l'air mais aussi du bruit et du stress, beaucoup imaginent une ville intelligente et interactive s'adaptant à nos besoins grâce aux nouvelles technologies. Pour ce faire, les Nouvelles Technologies de l'Information et de la Communication (NTIC) sont à l'honneur : domotique, capteurs et compteurs intelligents, supports numériques et dispositifs d'information se multiplient dans nos cités modernes. Le développement et le déploiement des NTIC permettra une meilleure gestion urbaine grâce à l'obtention et à l'analyse d'informations clés (fonctionnement des installations distribuées de production d'énergie - notamment renouvelables, état en temps réel des réseaux électriques, surveillance du trafic routier, mesure des niveaux de pollution, etc.) au travers d'un système d'exploitation urbain et d'une nouvelle infrastructure de gestion des connaissances.

Les exemples de municipalités volontaires pour développer une ville plus intelligente sont légions : de nouvelles pratiques et stratégies de développement urbain émergent. En Californie, San Francisco et San Diego font figure de leaders, mais d'autres cités à travers le monde comme Seoul, Kyoto, Melbourne, Londres ou même Paris s'attaquent de front à la thématique des villes intelligentes. L'objectif in fine est bien de parvenir à la "ville durable", une ville dont les composantes économiques, sociales et écologiques seraient harmonieusement associées. La ville dite intelligente (smart), car high-tech, est aujourd'hui considérée comme la première étape d'une transition nécessaire vers ces concepts plus larges. Il est évident que la technologie seule ne peut être la réponse ultime : l'Homme doit baser sa réflexion sur son savoir et son expérience pour repenser son mode de vie en profondeur. Il s'agit d'une véritable mission de planification, à la fois pour les architectes, les urbanistes et les pouvoirs publics : les nouvelles technologies devront être associées à des choix judicieux en matière de gouvernance. Néanmoins, la ville intelligente telle que nous la connaissons en 2013, en particulier dans l'écosystème californien, se distingue d'abord comme une Smart City 2.0.

Retour sur les définitions proposées : les réseaux intelligents au coeur de cette mutation

Le Natural Resources Defense Council définit la ville intelligente comme une zone urbaine efficiente, équitable, viable et durable [5]. Pour Rudolf Giffinger, expert en recherche analytique sur le développement urbain et régional à l'université technologique de Vienne, les villes intelligentes peuvent être classées d'après six critères principaux : la compétitivité régionale, l'économie des transports et des technologies de l'information et de la communication, les ressources naturelles, les capitaux humains et sociaux, la qualité de vie et la participation des citoyens à la vie démocratique de la ville [6].

Les définitions dépeignent la ville utopique vers laquelle l'Homme tend à converger : sans perdre de vue que cet idéal constitue l'objectif à atteindre in fine, et que des politiques publiques sont engagées en Californie sur les six thématiques proposées par Rudolf Giffinger, nous jugeons pertinent d'opter pour une définition contextuelle, car actuelle, de la ville intelligente dont le bras armé reste la technique et les technologies. La ville intelligente en 2013 prend corps dans la superposition et l'interaction de réseaux dits intelligents (les smart networks), rendus viables par les technologies de l'information et de la communication qui fusionnent avec les architectures physiques et digitales des réseaux traditionnels. Cette mutation concerne les secteurs de l'énergie, de l'eau, du transport, des déchets mais aussi ceux des médias et des réseaux sociaux. Une ville intelligente est donc une ville où le déploiement des NTIC sur les réseaux urbains existants permet l'optimisation de leur fonctionnement : cette optimisation ne s'effectue pas par silos, c'est-à-dire secteur par secteur, mais bien de manière globale, c'est-à-dire en s'appuyant sur les synergies existantes entre les différents réseaux. La ville devient une plateforme d'échange de données et de connaissances, qui permet d'optimiser la gestion de ses flux, qu'ils soient humains, énergétiques, etc.

En multipliant les relevés de données à travers la ville et en assurant la gestion efficace de ces informations, ces réseaux désormais intelligents facilitent les prises de décision des administrateurs des territoires (pouvoirs publics, opérateurs privés, associations, etc.). Ce gain d'information permet d'une part d'améliorer les services existants et, d'autre part, de rendre de nouveaux services à la collectivité (intégration d'énergies renouvelables sur les réseaux électriques, éclairage public intelligent, vidéosurveillance, gestion du trafic en temps réel, optimisation du processus de tri des déchets, gestion des péages urbains, etc.) et à ses habitants (réduction des consommations d'électricité et d'eau, sécurité accrue, déplacements urbains facilités, etc.). Dans cette optique, la gestion et l'analyse d'importants volumes de données (Big Data) devient un élément primordial [7].

Note : la connectivité est vue comme un élément essentiel de la croissance moderne. Les urbanistes comparent quelquefois la ville d'aujourd'hui à un système nerveux artificiel. Les téléphones, ordinateurs, puces RFID - Radio Frequency Identification - et autres capteurs (compteurs électriques communicants par exemple) jouent le rôle d'organes sensoriels tandis que les réseaux de communications (internet, téléphone, etc.) sont assimilables à des nerfs. L'analyse des données par des outils algorithmiques de plus en plus performants imite le fonctionnement du cerveau humain, foyer de notre connaissance et de nos capacités cognitives.

La ville intelligente doit répondre aux besoins de ses habitants [8]

Idéalement, la ville intelligente doit être mise en oeuvre pour aider les municipalités à répondre à leurs besoins, et la valeur ajoutée de l'implantation de ces nouvelles technologies doit être quantifiable. Cette idée a été bien exprimée par le directeur des communautés durables, Kaid Benfield du Natural Resources Defense Council dans son article posté sur son blog en mars 2011 [9]. On distingue trois besoins fondamentaux et successifs de la ville : la fonctionnalité, l'attractivité et la résilience. Chaque niveau correspond à un besoin, qui doit généralement être réalisé avant que le niveau supérieur soit abordé.


Trois besoins fondamentaux conduisant à l'émergence de la smart city
Crédits : MS&T

Le besoin le plus fondamental est la fonctionnalité, ou la capacité d'une ville à fournir des services rentables à ses citoyens et aux entreprises dans les secteurs précités : énergie, eau, transport, déchets, etc. Un exemple d'amélioration de la fonctionnalité à travers le concept de ville intelligente est la réduction du coût de distribution de l'électricité grâce à la mise en oeuvre des réseaux intelligents (les smart grids). Dans cette recherche de fonctionnalité, l'innovation est un élément fondamental : nouveaux protocoles de communication facilitant les échanges de données, nouvelle génération de panneaux solaires plus efficaces, applications mobiles signalant les places les plus proches pour garer son véhicule, etc. Dans la baie de San Francisco, tous les ingrédients pour des programmes réussis sont réunis : un gouvernement volontaire sur la thématique de la ville du futur et les défis environnementaux, une forte propension à l'innovation grâce à l'écosystème académique local (Stanford, UC Berkeley) et l'important tissu de startups, de nombreux capital risqueurs facilement accessibles.

La seconde étape est l'attractivité, ou la capacité d'une ville à attirer des entreprises saines, des investisseurs et des compétences. Les villes attirant les investissements sont souvent celles présentant la meilleure performance socio-économique : la pérennité de ces derniers est un "driver" nécessaire et efficace aux mutations engagées qui conduiront à la ville de demain. Aux Etats-Unis, les investissements publics relatifs à la ville intelligente se sont multipliés en se concentrant sur les silos prioritaires, notamment l'énergie. Le Recovery Act de 2009 a par exemple permis de soutenir plusieurs filières industrielles, notamment les technologies ayant trait aux réseaux électriques intelligents [10]. A court terme, le concept de smart city peut aider à augmenter l'attractivité des villes par exemple grâce à des processus d'optimisation, notamment la réduction de la congestion routière. C'est l'objectif du "Mobile Millennium" un projet dirigé par le Pr. Bayen à l'Université de Berkeley, qui consiste à collecter des données GPS dans les téléphones portables des conducteurs pour comprendre les conditions de circulation, puis renvoyer cette information pour donner les informations de trafic en temps réel [11].

La dernière et ultime étape est la résilience ou la capacité d'une ville à surmonter des "chocs" extérieurs, causés par le changement climatique ou des intempéries (tempêtes, élévation du niveau de mer, inondations, sécheresse, etc), ou liés aux activités humaines (choc économique, panne de courant, etc). Un exemple opportun est le projet de suivre en temps réel l'enneigement dans la Sierra développé au CITRIS à UC Berkeley. Cette information permet de prévoir à l'avance les pénuries en eau à venir pour l'industrie agricole qui dépend de cette ressource localement [12].

Deux exemples californiens : San Francisco et San Diego

La municipalité de San Francisco cherche à intégrer les NTIC à ses infrastructures et à utiliser les dernières innovations informatiques pour faire évoluer son modèle urbain [13]. La ville a notamment mis en libre accès des données publiques jusque là confidentielles (relatives aux domaines du transport, de la santé, etc.). L'objectif de ce programme Open Data que nous évoquions récemment [14] est d'encourager le développement d'applications web ou mobiles visant à améliorer la qualité de vie des citoyens et l'efficience des services publics. Autre exemple d'initiative smart, la ville a mis en place une plateforme web permettant d'évaluer l'efficacité énergétique des bâtiments et les progrès effectués dans le domaine au cours du temps [15]. De manière générale, San Francisco affiche une politique verte très volontariste. En matière d'objectifs chiffrés, la municipalité vise notamment une production d'énergie reposant à 100% sur les énergies renouvelables en 2020, 100% de déchets recyclés à cet horizon (contre 80% aujourd'hui), une réduction de 25% (par rapport au niveau de 1990) des émissions de CO2 d'ici à 2017, et un développement croissant du véhicule électrique [16]. Outre San Francisco, San Diego est également très moteur sur la thématique de la ville intelligente, notamment au travers de l'initiative Smart City San Diego [17]. La municipalité a par exemple reçu plusieurs subventions du département de l'énergie américain, notamment pour le déploiement d'un vaste réseau de bornes de recharge pour véhicules électriques en partenariat avec SDG&E (San Diego Gas & Electric).

Conclusion

L'essor de la ville intelligente d'un point de vue technologique est une première étape nécessaire vers le concept plus holistique de ville durable. Si les définitions de la Smart City sont multiples, la vision californienne fait la part belle - comme à son habitude - aux NTIC et à l'innovation. Les événements scientifiques organisés par le Consulat Général de France en 2013 reviendront sur les déclinaisons actuelles du concept de ville intelligente dans la région et à travers les Etats-Unis, en soulignant plus particulièrement l'apport de l'ingénierie de données (Big Data), des smart grids et de l'efficacité énergétique de manière globale.

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Code brève
ADIT :
72467

Sources :

- [1] Dirks, S., Gurdgiev, C., & Keeling, M. (2010). Smarter Cities for Smarter Growth : How Cities Can Optimize Their Systems for the Talent-Based Economy. Somers, NY: IBM Global Business Services.
- [2] Dirks, S., & Keeling, M. (2009). A Vision of Smarter Cities: How Cities Can Lead the Way into a Prosperous and Sustainable Future. Somers, NY: IBM Global Business Services.
- [3] Dirks, S., Keeling, M., & Dencik, J. (2009). How Smart is Your City?: Helping Cities Measure Progress. Somers, NY: IBM Global Business Services.
- [4] United Nations (2005). Population, Challenges and Development Goals. Department of Economic and Social Affairs, Population Division. Disponible sur : http://redirectix.bulletins-electroniques.com/2qQyW
- [5] Natural Resources Defense Council (2012). What are smarter cities? Disponible sur : http://smartercities.nrdc.org/about
- [6] Giffinger, R. (2011). Smart Cities, European Smart Cities: the need for a place related understanding. Department of Spatial Development, Infrastructure and Environmental Planning, Centre of Regional Science. Disponible sur : http://redirectix.bulletins-electroniques.com/8teyJ
- [7] Bulletin Electronique Etats-Unis #313 (18/12/2012). L'avènement du Big Data : une (r)évolution ? Pierrick Bouffaron, Basile Bouquet.
- Disponible sur : http://www.bulletins-electroniques.com/actualites/71763.htm
- [8] Bulletin Electronique Etats-Unis #303 (21/09/2012). La Valeur Ajoutée de la "Smart City", Thomas Deschamps, Gabriel Meric de Bellefon (EDF). Disponible sur : http://www.bulletins-electroniques.com/actualites/71014.htm
- [9] Is there a downside to "intelligent cities" or "smart cities"? Kaid Benfield's Blog, Switchboard, from NRDC. Disponible sur : http://bit.ly/SF3ml0
- [10] National Science and Technology Council (2011). A policy framework for the 21th century grid: enabling our secure energy future. Disponible sur: http://www.whitehouse.gov
- [11] Projet Mobile Millennium du Pr. Alex Bayen. Disponible sur : http://traffic.berkeley.edu/
- [12] Sierra Snow Melt Project http://citris-uc.org/research/projects/sierra_snow_melt
- [13] Swissnex (2012). Scaling Innovation in Smart Cities. Disponible sur : http://redirectix.bulletins-electroniques.com/rsrDJ
- [14] Bulletin Electronique Etats-Unis #309 (20/11/2012). Code for America et SF Open Data, l'innovation au service des pouvoirs publics. Pierrick Bouffaron, Basile Bouquet, Thomas Deschamps. Disponible sur : http://www.bulletins-electroniques.com/actualites/71490.htm
- [15] Inititiative Honest Buildings (2013) de la ville de San Francisco. Disponible sur : http://www.honestbuildings.com/sanfrancisco-ecb/#.UTQ2pleovIU
- [16] Bulletin Electronique Etats-Unis #311 (04/12/2012). Forum franco-américain sur la ville intelligente, Berkeley, 5-6 Novembre 2012. Disponible sur : http://www.bulletins-electroniques.com/actualites/71632.htm
- [17] Smart City San Diego. Disponible sur : http://www.smartcitysd.org/

Rédacteurs :

- Pierrick Bouffaron (pierrick.bouffaron@consulfrance-sanfrancisco.org) ;
- Basile Bouquet (basile.bouquet@consulfrance-sanfrancisco.org) ;
- Retrouvez toutes nos activités sur http://france-science.org ;
- Retrouvez l'actualité en Californie sur http://sf.france-science.org.

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Origine :

BE Etats-Unis numéro 323 (8/03/2013) - Ambassade de France aux Etats-Unis / ADIT - http://www.bulletins-electroniques.com/actualites/72467.htm
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