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Operações urbanas através de IA

As cidades estão a adotar processos e operações automatizados (orquestrados por uma plataforma municipal) e a seguir abordagens de planeamento baseadas em dados

Na Roma antiga, no século I d.C., a invenção dos aquedutos foi fundamental para o crescimento da população. No final do século XIX, os arranha-céus de Chicago foram importantes para gerir a escassez de terrenos. Muitas outras tecnologias e soluções contribuíram para a fundação e o desenvolvimento de cidades vibrantes. A inteligência artificial (IA) está agora a emergir como uma parte essencial do funcionamento das cidades.

As máquinas funcionam 24 horas/dia, 7 dias/semana, e há operações e tarefas que as cidades realizam que se tornarão cada vez mais inteligentes e alimentadas pela automatização de processos e pela inteligência artificial. A IA contribuirá para a otimização das eficiências operacionais, beneficiando os gestores das cidades e, em última análise, os cidadãos mediante uma prestação de serviços reformulada. A Gartner previu que, até 2021, 30% das interações de serviços da administração municipal seriam satisfeitas e/ou concluídas, pelo menos em parte, através de um canal de conversação alimentado por IA,1 mas o investimento em IA é mais vasto. 66% das 167 cidades inquiridas para o estudo da ESI Thoughtlab estão a investir fortemente em IA e 80% irão fazê-lo nos próximos três anos. As cidades norte-americanas (83%) e as pequenas cidades (74%) lideram a utilização da IA.2

Enquanto os assistentes de conversação estão atualmente entre as soluções mais comuns alimentadas por IA, as cidades evoluirão para ter plataformas digitais como "cérebros da cidade", onde toda a atividade urbana é orquestrada e operada. Estas fornecerão uma visão holística da cidade, permitindo a correlação de eventos, a análise rápida e assertiva da "causa raiz", a análise preditiva (via aprendizagem automática) e a gestão de incidentes, e fornecendo conhecimentos operacionais por visualização. Se o comportamento de quase todos os cidadãos for registado por dados anónimos e a tecnologia 5G permitir que as cidades se tornem enormes ecossistemas ligados, será de extrema importância maximizar o valor dos dados e melhorar o planeamento e a tomada de decisões utilizando a IA e a análise de dados, a caminho de uma cidade cognitiva. A Gartner previu em 2019 que uma plataforma de cidade será uma solução madura de cidade inteligente dentro de cinco a dez anos, altura em que se espera que um a cinco por cento das cidades estejam a utilizar uma plataforma de cidade para gerir as suas operações.3

Com uma visão clara, infraestruturas adequadas e governação dos dados, as cidades deverão adotar a transformação digital e tirar partido da computação na cloud e da Internet das Coisas. Deverão também conceber novos modelos operacionais que promovam a integração entre serviços departamentais interdependentes e automatizar ainda mais as operações inteligentes, utilizando a IA — promovendo uma melhor qualidade dos serviços e uma maior eficiência e eficácia.

Mas as cidades podem ir ainda mais longe. Vemos cidades como Dublin e Singapura, entre outras, a criar um Digital Twin — uma réplica digital dinâmica dos seus ativos e ambientes físicos e das suas interdependências - para fins de planeamento urbano, e a utilizar a aprendizagem automática para prever eventos e tendências futuras. Um Digital Twin pode ser utilizado, por exemplo, para dar apoio às operações do dia a dia, para simular uma catástrofe natural e o seu potencial impacto na cidade, ou para avaliar o fluxo de brisas que refrescam a cidade e as árvores que garantem sombra nas ruas e parques. Com a evolução das novas tecnologias com maiores capacidades de processamento (nomeadamente, identificação rápida da análise da causa-raiz dos problemas). Os Digital Twins tornar-se-ão cada vez mais poderosos na tomada de decisões baseadas em dados e terão uma elevada taxa de adoção entre os governos municipais, com a promessa de tornar as cidades mais resilientes.4 A ABI Research previu que, até 2025, o número de Digital Twins ultrapassará os 500.5 E o ESI ThoughtLab prevê que a percentagem de cidades que fazem grandes investimentos será a que mais aumentará para os Digital Twins, passando de 11% em 2021 para 31% daqui a três anos — um aumento de quase 300%.6

"O que temos estado a trabalhar é a transformação de dados em informação relevante para as decisões estratégicas que podemos tomar. Isto irá melhorar imenso a governação e a eficiência da cidade e, em última análise, a transparência das decisões tomadas pelos políticos ou pelas autoridades públicas."

— Rui Moreira, Presidente da Câmara Municipal do Porto

Respostas mais rápidas e melhores serviços: O recurso à análise de grandes volumes de dados e à aprendizagem automática permite que uma cidade compreenda melhor o que está a acontecer e se adapte a um ambiente em constante mudança, permitindo assim respostas mais rápidas a novos desafios. As operações baseadas em IA recolhem dados de todos os sensores e dispositivos, para que a cidade possa evitar falhas ou avarias, ou identificar uma falha no momento em que o sistema entra em funcionamento e corrigi-la de forma mais rápida e automática.7 Além disso, a cidade avalia os seus dados e está sempre a aprender e a responder às necessidades e à mudança de hábitos das suas partes interessadas (por exemplo, com uma nova faixa de autocarros ou uma ciclovia) e também recebe pedidos de serviços e sugestões das mesmas. No rescaldo do surto de COVID-19, 40 por cento das cidades admitiram que o acesso atempado aos dados e a análise avançada são cruciais para a gestão de umacidade8.

Cidades mais seguras e protegidas: Os dados de dispositivos conectados e as aplicações assentes em IA são utilizadas com analytics e processamento de imagem para compreender o que se acontece numa cidade. As ferramentas preditivas podem ser utilizadas, por exemplo, para ajudar a identificar locais e horários potenciais para determinados crimes e para apoiar as respostas das agências de emergência e de aplicação da lei. Por exemplo, a inteligência e a identificação do tráfego contam e preveem a contagem e o fluxo de veículos, detetam veículos que se deslocam na direção errada, identificam veículos de interesse, etc. A monitorização de multidões permite que a cidade notifique o departamento de polícia quando o número de pessoas atinge os limites ou varia significativamente em relação às previsões. Por exemplo, a taxa de criminalidade em Surat, na Índia, diminuiu 27% após a implementação de medidas de segurança baseada em IA10

Cidades eficientes: A IA nas cidades inteligentes permite a automatização das actividades e operações municipais em grande escala, reduzindo a duplicação de esforços e melhorando a eficácia. Transforma a forma como as cidades operam e prestam serviços públicos, criando eficiências e encontrando sinergias. Por exemplo, Seul criou um sistema integrado de transportes públicos que utiliza câmaras inteligentes nos metropolitanos para obter informações sobre o volume de passageiros e ajustar a velocidade e a frequência dos comboios em tempo real. São Paulo desenvolveu uma solução para estimar e prever a qualidade do ar utilizando a IA e a análise de grandes volumes de dados, utilizando dados da rede móvel complementados com dados de sensores meteorológicos, de tráfego e de poluição. Isto ajuda a calcular os níveis de poluição com 24 a 48 horas de antecedência, permitindo que os governos locais tomem medidas preventivas .12

Mais pontos de contacto entre o governo e os cidadãos: A IA permite uma ligação adaptada e personalizada entre a administração local e os residentes. As políticas mais eficazes podem ser desenvolvidas aplicando a IA ao feedback dos cidadãos. Por exemplo, na Carolina do Norte, os gabinetes governamentais utilizam chatbots de IA para acelerar o processo de resposta às perguntas dosresidentes13.

Melhor gestão de catástrofes e planeamento a longo prazo: Outro benefício da aplicação da IA e de machine learning às operações urbanas é o apoio ao planeamento a curto, médio e longo prazo. Ao conectar dados de diferentes fontes, nomeadamente agências, cidadãos, empresas, turistas, etc., o planeamento urbano da cidade pode identificar melhor as tendências e prever necessidades futuras e mudanças de hábitos. Os líderes da cidade podem tomar decisões assentes em dados, tais como onde construir uma nova escola, reforçar a rede de autocarros ou abrir um novo centro de saúde num bairro onde a população está a envelhecer. Esta informação é de extrema importância, não apenas para o planeamento urbano, mas também para as empresas, permitindo um melhor equilíbrio entre a procura e a oferta.

Comece pela estratégia e governação dos dados: A governação e a transparência dos dados são particularmente importantes para as cidades que adoptam soluções de IA. Os stakeholders nas cidades precisam de ser informados sobre a forma como os seus dados vão ser utilizados - e para que fins - para que as pessoas possam confiar no sistema. É necessário um ajustamento da atual governação da cidade para garantir uma mudança de abordagem para a tomada de decisões baseada em dados - e, eventualmente, para um centro de operações automatizado e integrado. Uma cidade deve garantir o intercâmbio transparente de dados de qualidade, em tempo real e abertos, e a capacidade de enriquecer os dados - através de mecanismos de monetização, uma câmara de compensação oublockchain, por exemplo. Mesmo que a cidade decida que alguns dos dados são gratuitos, devem ser criados mecanismos de controlo para controlar os abusos. Sem esta governação, a confiança no mercado de dados de uma cidade (e na sua exatidão) será frágil. Os modelos de governação de dados devem integrar a confiança nos seus sistemas de recolha de dados, privacidade e exposição de dados, uma vez que esta é fundamental para o apoio político e público. De acordo com a Gartner, até 2023, 30% das iniciativas de cidades inteligentes perderão o apoio público e serão descontinuadas por falta de serviços integrados e de análise de dados.14

Esteja ciente das questões de privacidade e estimule uma cultura de confiança: embora a utilização de dados possa contribuir para uma melhor prestação de serviços, a privacidade é uma preocupação que deve ser devidamente abordada. As cidades devem respeitar a legislação em matéria de proteção e segurança dos dados e garantir uma utilização adequada dos dados pessoais, a fim de ganhar e manter a confiança do público.

Assegure as normas e a interoperabilidade dos dados: É crucial manter as normas e a interoperabilidade dos dados na cidade, para facilitar a integração e a análise sem descontinuidades. Metodologias normalizadas como a ISO 37120 e orquestradores de dados comerciais facilitam essa interoperabilidade. A integração de dados beneficiaria da existência de um portal API na cidade - para proteger as plataformas digitais da cidade (ou "cérebros da cidade") e os subsistemas contra ameaças e vulnerabilidades, e com controlos de acesso com início de sessão único e gestão de identidade, proporcionando segurança de ponta a ponta.

Evite preconceitos algorítmicos: todos os sistemas de IA utilizam algoritmos, que podem ser tendenciosos na forma como funcionam. É particularmente importante que os algoritmos não sejam tendenciosos de uma forma que aprofunde as desigualdades (por exemplo, entre grupos raciais ou étnicos). Ter uma equipa diversificada a trabalhar com dados pode atenuar esta situação.

Prepare o conjunto de competências corretas entre a força de trabalho da cidade: As cidades terão de proporcionar a muitos funcionários públicos programas eficazes de formação a curto prazo e de aprendizagem ao longo da vida para os ajudar a adaptarem-se à IA. Os programas educativos existentes também terão de ser renovados para providenciar competências em IA aos indivíduos que entrarem no mercado de trabalho no futuro. 15

Siga uma abordagem das operações centrada nos cidadãos: Colocar os cidadãos, as empresas locais e os visitantes no centro da conceção das operações urbanas é a forma de prestar melhores serviços urbanos.

Cascais, Portugal

Cascais, Portugal, é uma cidade costeira com uma população de 211 000 habitantes que atrai mais de 1,2 milhões de turistas por ano e que pretende ser "a melhor para viver um dia ou uma vida inteira". Para aumentar a eficiência das infra-estruturas, dos transportes, da segurança pública e de outros serviços, a cidade tem como missão "testar soluções inovadoras susceptíveis de serem escaladas". Desenvolveu uma vasta carteira de serviços de base tecnológica, desde edifícios energeticamente eficientes a pagamentos remotos de estacionamento.

No entanto, Cascais enfrentou desafios à medida que desenvolvia o seu ecossistema e implementava novas iniciativas. Um dos maiores obstáculos foi a falta de uma visão unificada em 12 domínios municipais, desde a saúde e a educação à energia e às infra-estruturas públicas. Para resolver este problema, em 2018, Cascais desenvolveu um centro de comando digital de serviços geridos, C2, para lhe dar uma abordagem holística e integrada da gestão das operações da cidade numa sala multidisciplinar. A solução foi alimentada pelo sistema operacional de locais inteligentes da Deloitte, o CitySynergy.

Cascais redefiniu o modelo operacional da cidade, integrando dados e processos de cada domínio vertical municipal, em vez de os tratar em silos separados. A integração aumentou a qualidade dos serviços prestados aos cidadãos e permitiu obter poupanças baseadas numa maior eficácia e eficiência.

A plataforma da cidade oferece agora 15 iniciativas inteligentes (incluindo websites de ligação aos cidadãos e uma aplicação de engagement dos cidadãos) com mapas integrados com activos e dependências, painéis de controlo em linha, relatórios personalizados e um gémeo digital. Suporta a gestão de um ecossistema de mais de 30 parceiros de serviços, permite a gestão preditiva através da correlação de eventos e da análise de dados, e facilita a tomada de decisões e o planeamento urbano. "Um centro de comando com capacidades preditivas, para tentar antecipar o futuro, é o que os cidadãos querem no futuro", afirma Miguel Pinto-Luz, Vice-Presidente da Câmara Municipal de Cascais.

O C2 contribuiu para melhorar as operações, aumentar a eficiência e reduzir os custos. Por exemplo, Cascais implementou um sistema inteligente de gestão de resíduos que deverá reduzir as deslocações ao longo dos percursos em 180 000 quilómetros e as emissões de dióxido de carbono em 350 toneladas por ano, gerando poupanças de cerca de 600 000 euros anuais.16 Ao integrar dados em tempo real sobre o tráfego e o estado das estradas, o sistema não só optimiza os percursos como também identifica os melhores horários para a recolha do lixo, reduzindo potencialmente os custos operacionais até 40 por cento e aumentando as poupanças de energia até 20 por cento. Cascais também melhorou os níveis de satisfação dos cidadãos e conseguiu uma poupança de energia de 20 a 30 por cento e uma redução de 30 por cento no consumo de água. A cidade orgulha-se de ter assinado Acordos de Nível de Serviço com os seus cidadãos e dos resultados que daí resultaram.

Com as suas eficiências, Cascais pode afetar os recursos de forma mais eficaz e atrair novas empresas, residentes e universidades, tornando-se a cidade mais dinâmica e orientada para o futuro em Portugal. Mais importante ainda, o modelo desenvolvido por Cascais pode ser replicado por outras cidades em todo o mundo. 17, 18

Viena, Áustria

Viena foi uma das primeiras cidades do mundo a publicar dados governamentais abertos em 2011, mas a sua plataforma VeroCity levou os dados abertos a um novo nível. As suas capacidades de agregação e análise de dados baseiam-se no bloco de construção Context Broker da Comissão Europeia, que pode classificar dados de todos os tipos e fontes.19

O Context Broker permite que a plataforma ofereça informações visuais em tempo real que atendem a todos os stakeholders na cidade. A plataforma pode facilitar actividades quotidianas, como a mobilidade urbana, a monitorização ambiental, a gestão de infra-estruturas urbanas, a melhoria da eficiência energética e muito mais. Permite que os utilizadores acedam a informações visualizadas, evitando a necessidade de analisar os pormenores dos dados em bruto. Isto permite que a cidade ofereça transparência na monitorização e avaliação comparativa, promovendo simultaneamente a participação dos seus cidadãos.

A cidade também lançou o WienBot, um chatbot que fornece respostas a uma série de perguntas dos utilizadores, ao mesmo tempo que aprende continuamente com as suas "conversas". Esta capacidade de captar as perguntas mais frequentes ou as palavras-chave utilizadas permite ao chatbot sugerir perguntas antecipadamente. Atualmente, o WienBot responde a perguntas sobre os 250 conteúdos mais frequentemente acedidos no website oficial da cidade de Viena, www.wien.at. Também sugere outros serviços úteis da cidade que podem ajudar os utilizadores. A lista de perguntas foi actualizada recentemente em resposta à pandemia de COVID-19.

Como resultado destes esforços para a gestão tecnológica das operações da cidade, pelo segundo ano consecutivo, em 2019, Viena ficou em primeiro lugar no Índice de Estratégia de CidadeInteligente20, 21.

Hong Kong

Hong Kong está constantemente a aumentar a utilização da IA no governo e no sector público. Uma das prioridades é a melhoria contínua da gestão dos serviços da cidade. Por exemplo, a cidade está a planear implementar chatbots para utilizar dados históricos para responder às queixas e perguntas dos cidadãos.

A cidade também planeia utilizar a IA na gestão do tráfego. Jjá recolhe dados de tráfego em tempo real sobre velocidades e volumes através de sensores em 80% das principais vias, para reduzir o congestionamento na cidade.

A cidade também tem sensores que recolhem dados sobre deslizamentos de terras, poluição e níveis de água, de modo a estar mais bem preparada para catástrofes, e utiliza sensores para monitorizar o consumo de energia.

Dentro de 20 anos, um terço da população de Hong Kong terá 65 anos ou mais. A cidade planeia utilizar a robótica para apoiar os idosos e ajudar os prestadores de cuidados. Além disso, os hospitais de Hong Kong utilizaram IA para programar as tarefas semanais de milhares de enfermeiros.

Os pedidos de visto são inspeccionados por IA para evitar erros e má conduta. A cidade também planeia transformar a "pessoa digital" e utilizar a IA para criar uma identidade eletrónica para cada indivíduo. Isto garantirá que os indivíduos com uma autenticação de confiança possam aceder sem problemas a serviços privados e públicos on-line23, 24.

"Tenho tendência a não gostar muito do rótulo 'cidades inteligentes', porque não acho que existam cidades burras por aí. Há cidades que só precisam de aproveitar a tecnologia para servir melhor as necessidades dos seus cidadãos, e isso varia de uma cidade para outra, dependendo das suas necessidades, dependendo da sua capacidade de ultrapassar as tecnologias mais antigas existentes, dependendo da sua capacidade."

— Sameh Wahba, Global Director of Urban, Disaster Risk Management, Resilience and Land Global Practice no World Bank

Entrevistas em vídeo

Podcasts

Notas finais:

  1. Gartner, citada em B-CITI: Artificial Intelligence at the service of smart cities v2.0.(2019)
  2. ESI ThoughtLab: Smart City solutions in a riskier world. (2021)
  3. Gartner: Hype Cycle for Smart City Technologies and Solutions. (2019)
  4. Open & Agile Smart Cities: Cities & Digital Twins: From Hype to Reality. (2020)
  5. ABI Research, quoted in Cities Today: COVID-19 expected to drive adoption of city digital twins. (2021)
  6. ESI ThoughtLab: Smart City solutions in a riskier world. (2021)
  7. Enterprise IoT Insights: Las Vegas applies AI to smart city operations to detect faults and outages (2018)
  8. ESI ThoughtLab: Smart City solutions in a riskier world. (2021)
  9. CIO: AI Conversations: The Rise of the Digital City (2020)
  10. SmartCity.Press: The Impact Of Artificial Intelligence Over Smart Cities. (2017)
  11. Terminus Group: AI CITY Will Pave the Way For the Cities of Tomorrow. (2020)
  12. ITU: Smart sustainable cities. (2019)
  13. ICMA: Using Artificial Intelligence as a Tool for Your Local Government (2019)
  14. Gartner: Establish an Urban Data Exchange for Smart Cities. (2020)
  15. MIT Sloan Management Review: How Cities Should Prepare for Artificial Intelligence. (2019)
  16. Canal Cascais: Smart Waste Management in Cascais benchmark in Portugal and abroad. (2018)
  17. Deloitte: Cascais; Command center approach to drive efficiencies at Cascais. (2019)
  18. The Wall Street Journal: How a Portuguese City Drives Efficiencies With Innovation. (2018)
  19. Vienna’s Open Data is published on the website "Open Data Osterreich" and also at "Open Government Data".
  20. The European Commission's 100 Intelligent Cities Challenge: WienBot (interactive messaging service).
  21. European Commission: The number one smart city in the world uses CEF Context Broker to effectively manage Big Data. (2019)
  22. OSIsoft: Using data to predict and mitigate floods. (2015)
  23. GovInsider: Exclusivo: A visão de Hong Kong para a Inteligência Artificial.

Pode aceder às ligações para estas fontes, quando disponíveis, na página 148 do estudo Urban Future with a Purpose.

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