W miastach przyszłości nie będzie samochodów. Czym jeszcze zaskakują metropolie jutra?

Dzisiejsze miasta w kształcie jaki znamy, powstały na skutek rozwiązywania problemów trapiących ich mieszkańców w przeszłości. W poprzednich dekadach dobrym pomysłem na rozładowanie zatłoczonych ulic było dodanie kolejnego pasa jezdni lub stworzenie alternatywnej drogi.

Z perspektywy czasu te rozwiązania okazały się skuteczne, ale tylko do pewnego momentu. Miliony samochodów, które pojawiły się na drogach, pozwalają nam dotrzeć z punktu A do punktu B. Wszystko ma jednak swoją cenę - z biegiem lat cena stale wzrastała, aż w końcu koszty i straty zaczęły przeważać nad korzyściami.

Przede wszystkim, stare metody przestały wystarczać. Zwarta zabudowa miast nie pozwala na poszerzanie i dodawanie nowych dróg w nieskończoność. Od dawna aglomeracje w Polsce i na całym świecie zmagają się z problemem przepełnionych parkingów. Po prostu samochody przestały mieścić się w miastach. 

Okazało się też, że problemem nie jest tylko przestrzeń. Auta i transport, jaki znamy, zaczęły szkodzić w najbardziej dosłowny sposób - niszcząc nasze zdrowie.

Według raportu sporządzonego w 2021 po konferencji ONZ poświęconej zmianom klimatu, miasta są odpowiedzialne za emisję 70 proc. całego dwutlenku węgla, jaki produkuje człowiek. Razem z gazami cieplarnianymi niszczącymi nasz klimat w dłuższej perspektywie w każdej sekundzie do powietrza, którym oddychają mieszkańcy miast, trafiają tysiące ton spalin, a w nich trujących substancji. Zanieczyszczenie to jeden z podstawowych problemów, który musi być rozwiązany w miastach przyszłości.

Kolejny problem do rozwiązania to nieustająca urbanizacja. Zmiany, o których mowa wcześniej nie zatrzymały się na pewnym niebezpiecznym poziomie, ale cały czas postępują. Według danych z innego raportu ONZ do 2050 roku w miastach osiedli się kolejne 2,5 miliarda ludzi! To mniej więcej 1/3 aktualnej populacji całego świata. 

Dla tych wszystkich ludzi będzie trzeba wybudować miliony mieszkań. Organizacja World Green Building Council donosi, że same budynki odpowiadają za 39 proc. globalnej emisji CO2 związanej z energią - 28 proc. pochodzi z ogrzewania, chłodzenia i zasilania niezbędnych systemów, a 11 proc. to dwutlenek węgla pochodzący z produkcji i eksploatacji materiałów budowlanych, głównie cementu. 

Powszechna betonoza to kolejny element do wyeliminowania. Oprócz skażenia ekologicznego, które szkodzi naszym ciałom, krajobraz wszechobecnego cementu nie wpływa dobrze na ludzką psychikę. Ta z kolei jest coraz bardziej wrażliwa wraz z wiekiem. 

Z danych Komisji Europejskiej wynika, że oczekiwana długość życia w UE będzie w 2070 roku wynosiła ponad 88 lat. W tym samym czasie podwoi się stosunek ilości emerytów (pow. 65 r.ż.) do osób w wieku produkcyjnym (15-65 lat).

Podsumowując, największe problemy dzisiejszych miast to:

• postępujący napływ mieszkańców;
• zanieczyszczenie powietrza;
• zagrożenia dla zdrowia mieszkańców;
• trudności komunikacyjne;
• starzenie się populacji.

Listę można by rozszerzać w nieskończoność, a wielu problemów, które dopiero się pojawią, nie potrafimy w tej chwili nawet przewidzieć. Nie zmienia to faktu, że budowa miast przyszłości trwa już dzisiaj, a nad wyeliminowaniem powyższych przeszkód pracują tysiące specjalistów finansowanych miliardami dolarów z rządowych i prywatnych dotacji.

Nowe miasta w większości przypadków nie powstaną na drodze rewolucji, ale ewolucji, powoli wypierając stare budynki i rozwiązania. Łatwo możemy przekonać się o tym już teraz, patrząc na nowoczesne konstrukcje, w których stosuje się coraz mniej cementu, stawiając na inne materiały - szkło i kompozyty. Wykorzystanie tych komponentów przynajmniej częściowo redukuje emisję gazów cieplarnianych w trakcie ich produkcji. 

Kolejne lata przyniosą na tym polu wiele zmian. Już teraz trwają intensywne badania nad naturalnymi i syntetycznymi materiałami budowlanymi, które zmniejszą koszty i negatywny wpływ na środowisko w porównaniu z dotychczasowymi rozwiązaniami. 

Wśród wielu realizowanych badań można znaleźć m.in. projekt Rensselaer Polytechnic Institute, ośrodka badawczego w USA, który opatentował pręty zbrojeniowe z konopi. Takie rozwiązanie byłoby nie tylko wielokrotnie tańsze niż stal, ale również o wiele bardziej ekologiczne. 

Dużym zainteresowaniem cieszy się też pomysł firmy Blast Studio 3D. Spółka zajmuje się technologią druku przestrzennego i twierdzi, że przyszłość branży budowlanej to... grzyby! Będąc precyzyjnym, chodzi o grzybnię, która po odpowiedniej obróbce nabiera dość niesamowitych właściwości. Odpowiednie algorytmy służą do projektowania ultrawytrzymałej mikrostruktury drukowanych elementów, która pozwala na uzyskanie konstrukcji trwalszych niż cement czy stal.

Po wydrukowaniu zakładanego kształtu grzybnię "karmi się" papierową pulpą, która powoduje rozrost elementu, a przy okazji wzrost grzybów, które mogą być zbierane i służyć jako pożywienie. Struktura jest następnie suszona i tworzy nośny element architektoniczny o naturalnych właściwościach izolacyjnych i ognioodpornych.

Oczywiście w tym samym czasie są prowadzone prace nad uzyskaniem bardziej "konwencjonalnych" materiałów - ultrawytrzymałego plastiku o technicznej nazwie 2DPA-1, czy rozrzedzonego cementu wzmacnianego włóknem węglowym.

Jak będą wyglądały gotowe budynki? Z pewnością będą wysokie, co pozwala na lepsze zagospodarowanie przestrzeni.  Nadrzędnym celem planistów będzie zapewnienie jak największego komfortu przemieszczania się i dostępu do najważniejszych usług dla mieszkańców. Równie ważna będzie też zieleń, którą architekci postarają się wkomponować w każdy wolny fragment powierzchni. 

We wszystkich raportach i planach ogromny nacisk jest też kładziony na kwestię zapewnienia miastom przyszłości wystarczającej ilości "zielonej" energii. Tylko w ten sposób możliwe będzie wyeliminowanie skażenia środowiska związanego z postępującą urbanizacją.

Nawet najbardziej ekologiczne materiały i super-wydajne panele fotowoltaiczne nie zdołają zapewnić równowagi ogromnym metropoliom, które będą liczyły dziesiątki, a może setki milionów mieszkańców. Miasta tworzą ludzie, którzy w nich żyją i to właśnie na ich potrzeby powinny odpowiadać wszystkie skomplikowane systemy zapewniające obywatelom dostęp do usług, transportu, czystej wody, informacji i wszelkich innych zasobów.

Żaden człowiek nie może zaplanować tego z wyprzedzeniem. Nikt nie jest też w stanie przeanalizować niepojętych ilości surowych danych, które mogłyby ujawnić ukryte wzorce i wykorzystać zdobyte informacje do optymalizacji poszczególnych rozwiązań. 

Miasto zmienia się wraz z mieszkańcami - trzeba się liczyć z tym, że w pewnym momencie nawet najlepsze pomysły znowu będą wymagały poprawek. Z pomocą przychodzi technologia.

Kluczowe są tutaj trzy pojęcia: 

• Internet of Things;
• big-data;
• sztuczna inteligencja.

Wszystkie są ze sobą powiązane i już w tej chwili odgrywają ogromną rolę w zarządzaniu aglomeracjami miejskimi. W telegraficznym skrócie "Internet Rzeczy" to wszystkie urządzenia wyposażone w sensory i czujniki, które zbierają, przetwarzają i przekazują dane w obrębie większej sieci. Ogromne zestawy danych (big data) są następnie analizowane przez algorytmy uczenia maszynowego - np. sieci neuronowe, które znamy pod ogólną nazwą "sztucznej inteligencji".

Przykładem takiego systemu są, chociażby Mapy Google, które na podstawie danych lokalizacyjnych przesyłanych przez smartfony uczestników ruchu drogowego w czasie rzeczywistym wykrywają korki, wyznaczają najkrótsze trasy i podają realny czas dojazdu do wyznaczonego miejsca.

W miastach przyszłości IoT będzie obecny na każdym kroku. Przełomowe ma być stworzenie inteligentnej komunikacji publicznej, która nie będzie działać na podstawie rozkładu jazdy, tylko na bieżąco dostosowywać trasy autonomicznych pojazdów "zamawianych" jak taksówki za pomocą smartfona. Celem jest transport publiczny na tyle efektywny, że większość ludzi zrezygnuje z własnych aut. 

Dzięki algorytmom ma się też zmniejszyć zużycie energii. Nowoczesne systemy mają przejąć kontrolę nad oświetleniem miejskim, ogrzewaniem i klimatyzowaniem budynków na bieżąco monitorując i regulując pobór prądu.

Dane dotyczące przemieszczania się ludności miasta zostaną wykorzystane do tworzenia szczegółowych planów węzłów komunikacyjnych i wyznaczania optymalnych lokalizacji dla nowych domów, lokali usługowych i instytucji publicznych. Wpłynie to także na rozwój turystyki, która stanowi ważny element gospodarki dla wielu miast.

"Ogólne dowody sugerują, że nie brakuje nam technologii ani danych. Większym wyzwaniem jest zarządzanie, finansowanie i złożone struktury własności, które utrudniają dobre wykorzystanie tych danych" - głosił raport przygotowany przez naukowców z Uniwersytetu Birmingham już w 2014 roku, prawie dekadę temu.

W tym miejscu trzeba zadać sobie pytanie - kto wyłoży bajońskie sumy na stworzenie odpowiednich mechanizmów i zaprojektowanie ogromnych, skomplikowanych systemów, które w dodatku zapewnią bezpieczeństwo i prywatność miliardom ludzi, od których będą one pozyskiwane?

To jedyny akapit, w którym nie jesteśmy zmuszeni stąpać po grząskim gruncie domysłów i długoterminowych prognoz. 

Rozwój i nowe technologie to od lat motor napędowy światowej gospodarki. Najwięksi gracze - rządy i ogromne przedsiębiorstwa prywatne rozpatrują takie projekty w kategoriach inwestycji i przyszłych zysków, a nie poniesionych strat. W tej chwili najwięcej konkretnych danych można znaleźć przyglądając się projektowi Neom - miastu przyszłości budowanym na pustyni w Arabii Saudyjskiej.

Inteligentne miasto gotowe do zapewnienia dachu nad głową 9 milionom mieszkańców ma powstać na powierzchni zaledwie 36 km². W filmach science fiction metropolie przyszłości często przypominają jeden ogromny budynek złożony z tysięcy pomieszczeń i korytarzy. Podobnie ma wyglądać saudyjski Neom, którego koszt jest szacowany na... 500 miliardów dolarów.

Jednocześnie budowa miasta ma stworzyć prawie pół miliona miejsc pracy i generować 48 miliardów dolarów rocznie do saudyjskiego PKB. Miasto będzie miało niezbyt futurystyczny kształt - projekt zakłada jedną prostą linię o szerokości 200 metrów i długości... aż 170 kilometrów! Do tego cała konstrukcja ma mieć 500 m wysokości. 

W Neom nie będzie samochodów. Wszystkie najważniejsze dla obywateli lokalizacje mają się znajdować maksymalnie 5 minut drogi od poszczególnych mieszkań. Superszybka kolej pozwoli na przebycie całej długości miasta (170 km) w zaledwie 20 minut. 

Bliski Wschód to od lat główny hub przesiadkowy dla międzynarodowego ruchu lotniczego. Taka lokalizacja Noem ma być dodatkowym atutem dla przyszłych mieszkańców, którzy do wszystkich najważniejszych miast świata będą mogli dotrzeć samolotem w ciągu 6 godzin. 

Ostateczny kształt miast przyszłości poznamy dopiero za kilkadziesiąt lat. Technologia rozwija się w zastraszającym tempie, a kolejne rozwiązania przesuwają granice naszych możliwości coraz dalej. Niewykluczone, że badania, o których teraz nikt nie mówi, a może nawet jeszcze nikt ich nie prowadzi poskutkują stworzeniem zupełnie nowych rozwiązań, które okażą się bardziej skuteczne od opisanych powyżej. 

Ogólne trendy są jednak znane i wiemy na jakich aspektach należy się skupić. Praca tysięcy naukowców w maleńkich laboratoriach i inżynierów na budowach tak monumentalnych jak Noem z każdym dniem przybliżają nas do urzeczywistnienia wizji miast przyszłości - ekologicznych, zrównoważonych, bezpiecznych i komfortowych miejsc do życia dla coraz większego odsetka ludzkości. Przynajmniej według planów i obecnego stanu wiedzy.