Les villes intelligentes: perspectives marocaines

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Séminaire organisé par le Centre marocain de la production propre à Casablaca le 23 septembre 2014

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Les villes intelligentes: perspectives marocaines

  1. 1. Les villes intelligentes Enjeux et méthodologie de modélisation Pr. Claude Rochet Claude.rochet@univ-amu.fr Casablanca le 23 septembre 2014
  2. 2. Sommaire • La ville intelligente: pourquoi? Comment? • La ville intelligente comme système • Méthodologie • Où en sommes nous?
  3. 3. Smart: une boucle cybernétique d’apprentissage Action Effet Rétroaction De 0,0001sec. à 1 génération Capteurs Données TraitementInterprétation Usage Décision Technologies Sciences sociales
  4. 4. Les villes anciennes étaient intelligentes 17/11/2014 Bien commun Vivere politico Bien économique Bien individuel
  5. 5. Comment la ville est devenue non durable? • La frontière de ce système et celle entre la ville et ses périphéries. La II° révolution industrielle permet la « mort de la distance » qui n’est plus l’élément structurant de ces écosystèmes territoriaux. • Conséquence : croissance de la consommation d’énergie et urbanisation dysfonctionnelle – entre les fonctions d’habitation, de travail, d’administration. • Ce modèle urbain est non-durable en ce qu’il ne peut gérer la réduction des atteintes à l’environnement (consommation de ressources fossiles et production de déchets), les atteintes à son propre capital social et humain et devient un obstacle au développement. une approche par la modélisation systémique
  6. 6. L’efficience de la ville croît avec sa taille… et ne meurt jamais! Efficiency L’efficience de la production de la ville est suPRAlinéaire en TOUT: x 1,15 Le coût des infrastructures de la ville est suBlinéaire: x 0,75La question de la frontière (dedans  dehors) est primordiale en ingénierie système des villes Geoffrey West:
  7. 7. Le coût de la ville inintelligente Le coût de l’obsolescence des infrastructures aux Etats-Unis : • 28 milliards de litres d’eau potable perdus par jour du fait des fuites des réseaux. • 40 milliards de litres d’eau usée non traitée rejetés dans les canaux chaque année • 254 millions de tonnes de déchets solides. • 4 milliards d’heures perdus par an par les automobilistes chaque année, avec leur coût en temps et en carburant. • Un pont sur quatre est soit structurellement déficient soit fonctionnellement obsolète. • La demande d’électricité s’est accrue de 25% depuis 1990, pesant sur les réseaux de transport et de distribution. • Source : Association américaine des ingénieurs civils
  8. 8. Un modèle économique non durable Les économies du court terme sont la faillite à moyen terme
  9. 9. Les fausses pistes • Masdar (Abou-Dahbi), Songdo (Corée)… • Des démonstrateurs « techno- pushed » • Le citadin est une variable d’ajustement • Pas d’enracinement dans la « vraie vie » et dans l’histoire • Pas de vision évolutionniste du système urbain
  10. 10. Les échecs • Les cités jardins: - Une conception hiérarchique non systémique - Pas d’interactions avec l’environnement et le territoire - Pas de capacités d’évolution
  11. 11. Sommaire • La ville intelligente: pourquoi? Comment? • La ville intelligente comme système • Méthodologie • Où en sommes nous?
  12. 12. Notre approche: une vision évolutionniste de la ville • Penser de la ville durable à partir de la recherche des synergies entre ses fonctions économiques, politiques et sociales et de leur intégration par l’architecture système • Intégrer les potentialités nouvelles du numérique • La ville étant un lieu de vie elle doit permettre l’existence d’une vie civique • Cette vision suppose le développement d’une culture et de compétences nouvelles, notamment pour la décision publique, pour
  13. 13. Ecosystèmes? • Ecosystème: ensemble dynamique de sous-systèmes en interaction (systèmes de gestion de l’énergie, systèmes de transports, systèmes de gestion de l’eau, systèmes sociaux, écosystèmes climatiques locaux, habitants…) et qui interagit avec son environnement en étant capable de conserver son identité et d’enrichir sa diversité interne. • Ecosystème urbain: construit par l’homme, ensemble des éléments constitutifs d’une ville qui interagissent de manière naturelle, entre eux et avec leur environnement, dans un état global d’équilibre : prélèvement de ressources, création de richesse et de bien-être, rejet et recyclage de déchet. • Le caractère « éco » du système signifie que les interactions entre les fonctions du système urbain sont capables de générer des lois de comportements qui lui permettent de conserver son identité et de se reproduire de manière autopoïetique.
  14. 14. Ce qu’i faut éviter: l’architecture spaghettis L’accumulation couche par couche d’infrastructures: exemple de New- York
  15. 15. L’écosystème urbain durable Energie Eau Habitat Transports Activités économiques Santé Activités sociales Administration Ecosystème urbain: par analogie avec le concept d’écosystème naturel, un écosystème construit par l’homme intégrant l’ensemble des éléments constitutifs d’une ville qui interagissent de manière naturelle, entre eux et avec leur environnement, dans un état global d’équilibre qui permet la durabilité de la ville dans ses échanges avec son environnement : prélèvement de ressources, création de richesse et de bien-être, rejet et recyclage de déchet. La valeur de ces paramètres va changer selon les contextes… … et la capacité d’innovation va dépendre de la résilience des systèmes en place => D’où l’intérêt d’une recherche comparée sur les deux rives de la Méditerranée Habitant Paramètre environnent Paramètre environnent Paramètre environnent Paramètre environnent Paramètre environnent Paramètre environnent Moteur numérique Cartographie générique d'un écosystème urbain durable Un écosystème évolue dans les valeurs limites que peuvent prendre les variables de chaque paramètre
  16. 16. Qu’est-ce qu’un « moteur numérique »? • Un tel moteur, en tant que tel, n’existe pas à ce jour. • Il s’agit plutôt d’un « système des moteurs » comprenant les infrastructures de l’Internet, les réseaux des parties prenantes, les systèmes d’information (organisationnels et logiciels), les moteurs de chaque fonction… • La performance d’un tel système de moteurs suppose l’existence d’un référentiel d’architecture pour permettre la mise en cohérence et l’interopérabilité de tous les moteurs.
  17. 17. Sommaire • La ville intelligente: pourquoi? Comment? • La ville intelligente comme système • Méthodologie • Où en sommes nous?
  18. 18. Méthodologie en trois temps • Analyse stratégique • Inventaire des “building blocks” • Intégration de l’écosystème 17/11/2014 Claude Rochet 18
  19. 19. 1- Analyse stratégique 17/11/2014 19 Why building a city & what are the strategic goals? Who are the stakeholders? What are the generic functions to be performed by a smart city? With which organs? Technical devices, software… With which smart people? Conception, metamodel framework, steering Subsystems and processes People and tools Why designing this ecosystem? Who will live in the city? What are its activities? How the city will be fed? Where the city is located ? (context) What are the functions to be performed to reach the goals and how do they interact? With which organs and ressources? How people will interact with the artifacts? How civic life will organize?
  20. 20. A very brief idea of how ULM and system integration works 11/17/2014 Mission MUST 20 Why building a city & what are the strategic goals? Who are the stakeholders? What are the generic functions to be performed by a smart city? With which organs? Technical devices, software… With which smart people? Conception, metamodel framework, steering Subsystems and processes People and tools Why building a city & what are the strategic goals? Who are the stakeholders? What are the generic functions to be performed by a smart city? With which organs? Technical devices, software… With which smart people? City 1.0 City 2.0
  21. 21. 2- Inventaire des“building blocks” 17/11/2014 cClaude Rochet 21 Issues • Defining “smartness” and “sustainability” • Wealth creation • Finance and taxes • Controlling pollution • Equilibrium center – periphery • Migrations • Poverty • Education • Health • Crime • Segregation (social and spatial) • Leisure • Quality of life • How people interact with people and artifacts? Resources • Work • Budgeting • Transportation • Feeding • Caring • Protecting • Securing • Housing policy • Education • Leisure • Social benefits • Health care system • Migrations control Functions • Energy • Water • Data • Digital Systems • Traditions • Sociology • Technologies as enablers and enacters • Culture and traditions • Institutions and public organizations • Process modeling • Software • Tech providers • Open innovation Capabilities • The New Business Models: • Public • Private • Project management • Institutional arrangements • The day to day decision making process in an evolutionary perspective • Empowerment • Direct democracy • Government • Governance • Project management • Social innovation • The state as a system engineer • Mastering ULM
  22. 22. 3- L’intégration systémique de la ville intelligente Soft domains Hard domains SMART city TransportationIndustry WorkHousing Sanitation EnergyWater Waste recycling Public services Health care Civic life Leisure Education Social integration GovernmentEconomy Institutional scaffolding Social life Periphery Commercial exchanges Food City Territory
  23. 23. Un outil : l’ULM (Urban Lifecycle Management©) 17/11/2014 Claude Rochet 23 Maturityofecosystemicproperties Development From history, social intelligence, idea, to framework Integrating off-the- shelves innovation Functional integration Technical integration Designing the engineering ecosystem Project management City 1.0 Gathering data and understanding ecosystem evolution Evaluating, correcting and upgrading Sustainable City 1.0 Integrating innovation City 2.0 Risk of collapse Unlike a product or a company, a city never dies, even if not sustainable (except in a case of collapse) Losing ecosystemic properties Permanent improvement Financial governance Socio political cycle Innovation cycle Ville nouvelle
  24. 24. Sommaire • La ville intelligente: pourquoi? Comment? • La ville intelligente comme système • Méthodologie • Où en sommes nous?
  25. 25. Espaces urbains désarticulés Gouvernance par rattrapage Le quanti l’emporte sur le quali Primauté du global sur le local La politique urbaine comme levier de développement Infrastructures techniques et institutionnelles de l’environnement Revoir les attentes du système urbain Qualité Nuisances Mobilité intermodale Vision stratégique Attentes sociales Convergence global <=> local Programme de recherche Culture de la durabilité Décloisonnement disciplinaire par la modélisation systémique Citoyenneté et habitants acteurs Enracinement dans la culture et dans l’histoire Coût x rareté du foncier Points faibles Maroc Axes d’action Droit et technologie de l’environnement
  26. 26. Synthèse
  27. 27. Intelligence durabilité Défis Business innovation Techno Modèles d’affaire InclusionVie civique SynergiesCompétences Modélisation systémique Aménagement numérique Vision stratégique partagée Art de l’intégration Articuler ascendant descendant Mobiliser le capital social Intelligence territoriale Administration étendue Projets pilotes Recherche Méthodologie de modélisation Pôles de compétitivité Chaire de recherche et de formation Implication de TOUS les acteurs Observatoire Pré-requisPour atteindre l’objectif…. Il faut relever des… Lé clé c’est…. Que l’on développera au moyen de…
  28. 28. Le programme MUST Management of Urban Smart Territories
  29. 29. Definitions • Architecture, system architecture – The design of how basic functions interact to give birth to a whole that is more than the sum of the parts • Ecosystem: – A system with autopoeitic properties, that means being able to reproduce itself • Entropy, negentropy – Interactions within the system make it losing its energy and increasing disorder (entropy), life (human life in the case of a city) may import energy (negative entropy or negentropy) • Emergence: – Many properties of a system do not exist as a basic function or a physical state, but are the result of the interactions of these functions: eg. “ageing well”, “happy life” is the result of both physical and human systems. • Resilience: – The property of a system to withstand a shock and to recover with stronger ability • Green IT and IT for green – IT is both a solution to coordination problems that may help saving energy (eg. Smart grids) but fabrication of IT produce a lot of pollutants and its functioning produce a lot of heat and waste that need to be recycled. 11/17/2014 Mission MUST 29
  30. 30. The basic asumptions of the programme • A smart city is not putting lipstick on a bulldog: Greenwashing, digitalwashing… • A smart city is an ecosystem that includes the city and its periphery • A smart city is a city where one may live and work in: – Economic wealth creation – Social life – Common weal • A resilient architecture: – A living system based on cooperation between actors: Public authorities, private corp., citizens – A properly designed architecture made with off-the-shelves components – Systemic resilience is leveraged using IT • Approaching different methodologies according to the maturity of the urban fabric • It implies a sea change in firms business models that must be thought regarding their impact on the ecosystem as a whole, and in the monitoring of the urban policy by public authorities. 17/11/2014 Mission MUST 30
  31. 31. What is a MUST mission? • The founding block of the MUST programme • A discovery journey that examines problems, solutions and realizations in three different cultural areas. • Discovering the complexity of smart cities, beyond ready made thinking • A unique moment to share experiences in an int’l and pluricultural context • Outcome of a mission: Each participant will have his roadmap ready: strategic issues, new business models, new competencies… 10 corporate executives: public and private sectors * 3 countries: Brazil, China, France One full week in each country: knowledge, experience sharing, visits, conference Collective problem solving and knowledge mapping A unique and insightful experience 17/11/2014 Mission MUST 31
  32. 32. What will be the topics of the program? (1) – Competitive intelligence, the strategic issues with ecocities: • The transition toward a low carbon economy, • The techno-paradigm shift toward the IIIrd industrial revolution • Catching-up and forging ahead urbanization strategies for developed and developing countries • Locking-in the architecture of ecocities: the battles for norms and standards – New businesses and new practices • Complex system architectures applied to ecocities modeling • Green IT and IT for green • Digitizing the business models and ecosystemic innovation • The role of the public architect as an integrator 17/11/2014 Mission MUST 32
  33. 33. What will be the topics of the program? (2) – Managing technology for integration • The dynamics of functional emergence in urban architecture • Top down modeling versus bottom up integration: big data, technical interoperability, Systems of Systems (SoS) architecture, • Learning through pilot projects – Living in the city • The civic life as a source of negentropy • The dynamics of institutions and the polycentricity of governance in complex ecosystems • Integrating human (dissipative) system and physical (conservative) systems. 17/11/2014 Mission MUST 33
  34. 34. What are we talking about? – We consider an ecocity as a sustainable urban ecosystem: an ecosystem is a system, meaning that the city is more than the sum of its parts, having “eco” properties, meaning internal capabilities to reproduce itself according to the principles of resilient organizations. – This requires a huge utilization of digital technologies to model the interaction of the functions of the city, but keeping in mind that the effective monitoring of the city is carried about by its inhabitants. – We adopt a comprehensive approach at three levels • At the macro level: The strategic issues at stake for a country, in both case of a developed and a developing country • At the meso level: The understanding of the dynamics of a territory, urban sociology, ecosystemic innovation, institutional dynamics and public management. • At the micro level: Principles of system architecture, functional integration, new business models and new competencies. 17/11/2014 Mission MUST 34
  35. 35. Structure of a week Issues •The problems to be solved •New knowledge •Case study •Visits Resources •The basic function to be performed •Identifying emergence Functions •Energy •Water •Data •Digital •Systems •People •Organizations •Skills Capabilities •New skills and social capabilities •Technology management •Government •Governance •Civic life •Empowerment •New Business Models Ongoing knowledge mapping workshop Initial knowledge map Resulting knowledge map 17/11/2014 Mission MUST 35
  36. 36. A three steps, three countries process System architecture as the art of integrating the city: The ULM approach Each week is composed of: - New knowledge (experts contribution) - Testimonies and return on experience - Visits - Collective work on case studies and knowledge mapping 17/11/2014 Mission MUST 36 Focus on specific building blocks and workshops Focus on specific building blocks and workshops Each participant is provided with a survival kit in system modeling and defines his expectation
  37. 37. Roadmap • The first session is dedicated to definitions, concepts, problem setting, acquisition of the basics of complex system design, adjustment of participants frameworks. • Team work on the case of an imaginary towns made of real situations in the three continents • Each participant defines his expectations, and an initial road map is designed • The two other sessions are designed according to these roadmaps • The program manager and scientific director are in charge of conducting a knowledge mapping process all along the journey. • Each session respects the 3 tiers : – theoretical insights through high level conference by top ranked academics and professionals Another 1/3 will be dedicated to – case studies (e.g. smart cities, networks integration, transportation, water sanitation, health management, rescue services architecture, health service, civic life….) – practical cases problem solving using system thinking, system architecture, management of IT… 17/11/2014 Mission MUST 37 Ongoing knowledge mapping workshop

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