L'intelligence artificielle au service de la Smart City

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Les expérimentations technologiques sont légion dans la Smart City. L'on pourrait même considérer que la ville intelligente est devenue le terrain de jeu favori pour le développement de solutions d'intelligence artificielle. À compter du moment où la ville intelligente collecte et analyse les données, l'intelligence artificielle n'est pas loin. "Il y a forcément de l’intelligence artificielle dans la ville avec l’automatisation, mais elle n’utilise pas forcément des capacités cognitives très avancées" explique Gaëtan Delorme, consultant senior chez Ekimetrics.

Intelligence artificielle et Smart City : indissociables


Utilisée à faible dose pour "reproduire" ou à forte dose pour développer une forme de pensée et être en continuel apprentissage, l'IA est partie prenante de la ville intelligente à différents niveaux.

Qu'est-ce que l'intelligence artificielle ?


Pour faire simple, l'intelligence artificielle définit le fait de mimer le fonctionnement du cerveau humain grâce aux nouvelles technologies. S'il ne s'agit pas de reproduire les sentiments humains via la machine (même si certains chercheurs se penchent sur cette possibilité), l'IA permet de reproduire sa logique dans la prise de décisions. 

Pour bien comprendre l'intelligence artificielle, l'IA ou encore l'AI (Artificial Intelligence) en anglais, il est intéressant de remonter à ses origines. D'hier à aujourd'hui, l'intelligence artificielle s'est implantée dans de très nombreux domaines dont l'immobilier, la construction, la gestion de l'énergie et beaucoup plus largement la Smart City.

C'est donc dans les années 1950 que l'IA voit le jour sous l'impulsion du mondialement célèbre mathématicien Alan Turing. Son ouvrage Computing Machinery évoque alors la possibilité pour la machine de faire preuve d'une intelligence certaine. Pour illustrer ses propos, il met en place le fameux "Test de Turing" qui consiste à faire interagir un humain avec un humain puis un humain avec une machine, à l'aveugle. Si le "cobaye" ne différencie pas les réponses de la machine de celles de l'autre humaine, alors la machine peut être considérée comme intelligente.

C'est ainsi qu'est née l'intelligence artificielle. Les découvertes d'Alan Turing ont ensuite été reprises par de nombreux chercheurs, informaticiens, mathématiciens, analystes, statisticiens… jusqu'à faire partie intégrante du quotidien de grandes entreprises, des géants de l'informatique dans un premier temps, comme IBM, Facebook ou encore Apple. Chacun tente, individuellement ou collectivement, d'utiliser l'IA dans son ou ses domaines. Comment ? Grâce à des réseaux de neurones artificiels réalisés à l'aide de différents serveurs. Ces mêmes serveurs ont la capacité de réaliser de très lourds calculs via des bases de données colossales.

Comment l'intelligence artificielle sert la ville intelligente ?


La Smart City pourrait peser 4 milliards d'euros en France à l'horizon 2022. Parmi les moyens qui servent ses desseins, l'intelligence artificielle est au premier plan. L'IA est même en tout point indissociable de la ville intelligente dans de nombreux domaines, parmi eux :

1. L'humain
 
• La reconnaissance faciale s'implante dans la ville intelligente. Elle facilite certains aspects de sécurité dans la ville intelligente comme l'accès à des lieux et environnements sécurisés.
• L'intelligence artificielle permet également le comptage des personnes. Une fonction pratique dans les lieux de forte affluence comme les gares, les musées, les aéroports. Le comptage peut également servir à limiter les attroupements ou à déterminer les situations et attitudes à risques.
• Le zoning intelligent permet de lancer des alertes lorsqu'une personne ou un objet franchit une zone définie comme interdite.
• L'intelligence artificielle permet de détecter des objets potentiellement dangereux comme un colis ou une arme abandonné. Plus loin encore, cette même IA peut servir à déterminer l'origine de l'abandon d'un objet grâce au tracking multi-caméras notamment.
 
2. Se déplacer dans la ville intelligente
 
La mobilité urbaine est l'un des grands enjeux de la Smart City. Et son optimisation passe nécessairement par les nouvelles technologies et, par conséquent, par l'intelligence artificielle. Parmi les outils les plus développés et déjà utilisés dans le cadre de la mobilité urbaine, on peut citer :
 
• Le tracking des véhicules (voitures, transports en commun, vélos, scooters, motos…) pour les compter et les suivre.
 La lecture instantanée des plaques d'immatriculation pour mettre en place des péages intelligents par exemple, permettant de fluidifier le trafic. La lecture instantanée permet également de repérer des véhicules en infraction et de lancer l'alerte.
• L'analyse du trafic en temps réel pour avoir une parfaite connaissance des flux de véhicules et autres déplacements. Cette analyse permet également d'optimiser le trafic en anticipant les futurs points de blocage.
• Le feu rouge intelligent compte les véhicules et fluidifie les passages et circulation.
 L'outil de détection d'accident permet de lancer l'alerte immédiatement en cas d'accident. Dans cette même lignée, l'intelligence artificielle permet de détecter le franchissement des lignes blanches, les automobilistes roulant à contresens ou encore les dépassements de vitesse. Tout est possible !
• Les outils liés au Smart Parking. Certains permettent de visualiser les places inoccupées et d'en informer les automobilistes. Le Smart Parking est aujourd’hui considéré comme un moteur majeur dans l'amélioration de la mobilité urbaine
 
3. Optimiser la gestion de la ville intelligente

Lorsque l'on vit dans une Smart City, l'impression que tout est fluide est souvent agréable. Mais pour que le modèle fonctionne, le backup est important, dans des domaines que nous ne soupçonnons pas. Les algorithmes de l'intelligence artificielle permettent ainsi de :

• Cartographier les différentes zones et limitations de vitesse.
• Détecter les décharges sauvages.
 Détecter les départs d'incendies et leurs causes via une caméra thermique.
• Scanner les dégradations et en informer les collectivités en temps réel. Ces dégâts prennent la forme de tags ou de casses mais peuvent également être causés par les intempéries.
Détecter le niveau de remplissage des poubelles afin de ne pas se laisser dépasser et de ne pas créer d'excès d'ordures ménagères en ville. En fonction des différentes analyses, les services généraux peuvent ensuite adapter la tournée des éboueurs ou laisser davantage de bacs à disposition par exemple.

Il est donc aisé de comprendre à quel point l'intelligence artificielle est indissociable de la Smart City. Si l'intégration des outils prends du temps, si le changement de culture pour se diriger vers la culture du numérique est important, il y a fort à parier que, dans quelques années, l'intelligence artificielle sera totalement intégrée dans la ville intelligente.

Une utilisation faible de l'intelligence artificielle


Nous l'évoquions en introduction, l'utilisation de l'IA est majoritairement faible dans la ville intelligente. Cela signifie que son usage est davantage basé sur la collecte des données, via des capteurs notamment que sur la mise en place de solutions qui apprennent et se développent de manière autonome. Pour autant, dans les années à venir, une utilisation forte de l'IA est à prévoir.

Pour rendre leur ville intelligente, plus fluide, plus forte, les collectivités ont donc principalement recours aux données récoltées via des capteurs de présence mais aussi de pollution, de mouvement ou encore de température. Ces seules informations permettent d'optimiser de nombreux points dans la Smart City. On pense notamment à :

• La gestion des bennes via des conciergeries

• L'optimisation des parcours des camions-poubelles.
• L'optimisation de l'éclairage public via des capteurs de présence et de luminosité.
• L'anticipation des différents incidents et pannes.
• La coordination des véhicules avec les feux de signalisation ou les autres moyens de transports.
• L'optimisation des caméras de surveillance.
• …

L'intérêt (et la plus grande force) réside aujourd'hui dans la possibilité donnée de mixer différentes sortes d'intelligences. L'intelligence artificielle couplée à l'intelligence humaine fait des merveilles. Si le tout technologique a séduit pendant quelques années, il semble que ce modèle de Smart City ne fasse plus complètement recette. Les élus peuvent ainsi déléguer une partie de la gestion de la ville aux machines mais par la totalité. De nombreuses questions éthiques, juridiques, technologiques et humaines accompagnent aujourd'hui le développement de la ville, amenant à repenser le modèle et à bifurquer vers une ville plus sage, une Wise City.

Comment l'Intelligence Artificielle s'implique dans la gestion de l'énergie ?


La gestion de l'énergie, ou plus encore des énergies, est elle-aussi un enjeu majeur de la ville intelligente. Pour atteindre ses objectifs d'optimisation et d'économies, l'intelligence artificielle vient en support de la Smart City. De la production jusqu'à la consommation, l'IA est de tous les combats.

Comment l'intelligence artificielle sert les réseaux énergétiques et les citoyens dans la Smart City ?


Dans les compteurs électriques, dans les différents réseaux de distribution d'énergie ou encore dans les systèmes d'extraction de gaz et de pétrole, l'intelligence artificielle est partout. Ces algorithmes multiples permettent de réduire les consommations d'énergies, de les optimiser, mais également de rendre les processus encore plus performants en analysant les défaillances pour les anticiper ensuite.

Dans la Smart City plus qu'ailleurs, la transition énergétique et la réduction des consommations sont impératives. La ville est en effet une "formidable pollueuse environnementale". Et l'intelligence artificielle est un moyen, pour ne pas dire LE moyen d'atteindre les objectifs fixés. Au cœur de la ville, les données collectées auprès des producteurs d'énergies fossiles mais également renouvelables ou encore d'objets connectés intégrés au quotidien des citadins permettent de rendre la distribution des énergies plus efficace, de mettre les charges à l'équilibre et d'optimiser la gestion des fluctuations de la production amenées par les énergies renouvelables. Tout un programme !

Toujours plus de compteurs intelligents dans la Smart City


Le nombre de compteurs intelligents installés dans les Smart Cities du monde entier est en pleine explosion. Selon les derniers chiffres publiés par Research and Markets, ils devraient être 143 millions à être installés an Canada et aux États-Unis d'ici à 2024. Du côté de la Chine, 500 millions de compteurs intelligents ont été déployés et la France en compte 20 millions.

C'est donc aux États-Unis que l'installation de compteurs intelligents a été la plus ancienne. Le pays a ensuite été suivi par la Chine et par la France. Si ces équipements sont prisés, c'est parce qu'ils donnent de précieuses informations aux producteurs et aux distributeurs d'énergie. Grâce à l'intelligence artificielle cachée derrière les boîtiers, les professionnels sont en mesure d'analyser la consommation d'énergie de différentes entités. Il peut s'agir de celle de particuliers installés en appartement ou en maison mais aussi de professionnels, de collectivités locales, de lieux d'accueil des publics (piscine, musée…)

De l'autre côté, les consommateurs, clients des producteurs et distributeurs, peuvent eux-aussi analyser leurs consommations et profiter de conseils pour les optimiser et pour réduire leurs factures. Comment ? En se connectant via les sites web ou applications de leurs fournisseurs.

Grâce aux compteurs intelligents et aux nouvelles technologies, il est ainsi possible de maîtriser les consommations énergétiques dans la Smart City, au niveau public comme au niveau privé. Ainsi, en un clic, vous pouvez faire baisser la température d'une pièce inoccupée de votre maison.

L'intelligence artificielle à la rescousse du réseau des énergies de la ville intelligente


Ce n'est pas un secret, les énergies renouvelables prennent de plus en plus de place sur le marché énergétique. Avec leur déploiement et leur ascension, les sources de production ont été plus nombreuses, plus diverses, plus complètes entraînant la complexification du réseau global. Plus les énergies sont plurielles, plus le réseau est instable voire incertain. Les problèmes techniques surviennent également plus fréquemment. Pour palier ces problèmes, l'intelligence artificielle use de capteurs intégrés dans ses différents équipements. Les objets connectés peuvent ainsi croiser les données collectées sur le terrain avec les données météorologiques et/ou urbanistiques pour prévenir les risques, les réduire voire les supprimer et les anticiper dans le futur. Le Machine Learning et l'intelligence artificielle sont également capables de prévoir le remplacement d'une infrastructure énergétiques obsolète et de proposer un lieu plus adapté pour installer la nouvelle par exemple. 

L'intelligence artificielle pour une exploration énergétique optimale


Avant que les énergies n'arrivent jusqu’aux interrupteurs, chauffages ou robinets, une vaste phase d'exploration des sols et d'extraction est nécessaire. Et l'intelligence artificielle est là encore de la partie. Grâce à l'IA, les méthodes évoluent, elles se perfectionnent et deviennent plus rapides, plus précises. Résultat : cette coûteuse phase de recherche l'est beaucoup moins et l'extraction peut commencer plus rapidement.

Les sociétés qui se sont spécialisées dans le couplage de l'IA et des méthodes d'exploration et d'extraction s'attachent aujourd'hui au "raisonnement par cas". Pour faire simple, il s'agit d'un type d'intelligence artificielle qui réalise des recherches dans différentes bases de données afin de relever les projets effectués dans des conditions identiques. Cette analyse permet également de détecter les éventuels problèmes relevés lors d'anciens projets et la manière dont ils ont été résolus. 

Pour conclure, il est évident que l'intelligence artificielle est devenue partie prenant de la ville intelligente, à la fois support et levier de développement. Elle trouve sa place au niveau individuel comme au niveau collectif permettant tour à tour d'analyser, d'optimiser, d'anticiper, de palier… Mais l'intelligence artificielle seule ne fait pas la Smart City. Elle a impérativement besoin d'un chef d'orchestre en des personnes "humaines" et des processus. Les données sont nécessaires, incontournables, véritables mines d'or pour les développements futurs mais elles doivent également être utilisées par et pour tous. Un partenariat homme-machine gagnant à tous les niveaux.

Avez-vous connaissance de projets menés au sein de votre ville grâce aux nouvelles technologies et, notamment, grâce à l'intelligence artificielle ?
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