Đến nay, chúng ta chưa thể hình dung được tất cả các ứng dụng của Internet vạn vật (IoT) cũng như sự phát triển công nghệ và nhu cầu đa dạng của người sử dụng tiềm năng. Dưới đây chỉ là một số ứng dụng quan trọng có thể thấy được trong xây dựng Thành phố thông minh.
Đến năm 2020, chúng ta sẽ thấy sự phát triển của những hành lang Siêu thành phố và các thành phố kết nối mạng, hợp nhất và có thương hiệu. Với hơn 20% dân số thế giới dự kiến sẽ sống ở các đô thị vào năm 2025, quá trình đô thị hóa sẽ là một xu hướng sẽ tác động đến cuộc sống và tính di động của các cá nhân trong tương lai. Việc mở rộng ranh giới thành phố nhanh chóng, do sự gia tăng dân số và phát triển cơ sở hạ tầng, sẽ buộc các ranh giới thành phố mở ra bên ngoài và bao chùm lên các thành phố vệ tinh xung quanh để tạo thành các Siêu thành phố, với dân số trên 10 triệu người. Đến năm 2023, sẽ có 30 siêu thành phố trên toàn cầu, với 55% số đó là ở các nền kinh tế đang phát triển như Ấn Độ, Trung Quốc, Nga và Mỹ Latinh. Điều này sẽ dẫn đến sự phát triển của các thành phố thông minh với tám tính năng thông minh, bao gồm: Kinh tế thông minh (Smart Economy), Tòa nhà thông minh (Smart Buildings), Di chuyển thông minh (Smart Mobility), Năng lượng thông minh (Smart Energy), Công nghệ thông tin và Truyền thông thông minh (Smart Information Communication and Technology), Quy hoạch thông minh (Smart Planning), Công dân thông minh (Smart Citizen) và Chính phủ thông minh (Smart Governance). Vào năm 2025, thế giới sẽ có khoảng 40 thành phố thông minh.
Vai trò của chính quyền thành phố sẽ đặc biệt quan trọng để triển khai IoT. Vận hành các hoạt động hàng ngày của thành phố và tạo ra chiến lược phát triển đô thị sẽ thúc đẩy việc sử dụng IoT. Do đó, các thành phố và dịch vụ của chúng là một nền tảng gần như lý tưởng cho nghiên cứu IoT, có tính đến các yêu cầu của thành phố và biến chúng thành các giải pháp được hỗ trợ bằng công nghệ IoT. Ở Châu Âu, các sáng kiến thành phố thông minh nhất tập trung hoàn toàn vào IoT được thực hiện theo dự án Smart Santander của Chương trình Nghiên cứu khung 7 (PF7). Dự án này nhằm mục đích triển khai một cơ sở hạ tầng IoT bao gồm hàng ngàn thiết bị IoT trải khắp một số thành phố (Santander, Guildford, Luebeck và Belgrade). Điều này sẽ cho phép đồng thời phát triển và đánh giá các dịch vụ và thực hiện các thí nghiệm nghiên cứu khác nhau, qua đó hỗ trợ tạo ra một môi trường thành phố thông minh.
Tương tự, dự án OUTSMART, một trong những dự án Internet Tương lai trong PF7, tập trung vào các tiện ích và môi trường ở các thành phố và giải quyết vai trò của IoT trong quản lý nước thải, chiếu sáng công cộng và các hệ thống giao thông cũng như giám sát môi trường.
Dự án BUTLER đề xuất một tầm nhìn về thành phố thông minh như là “miền ngang”, trong đó nhiều kịch bản theo chiều dọc được tích hợp và đồng bộ để tạo khả năng cho khái niệm về cuộc sống thông minh. Một kịch bản ngang dẫn đến việc sử dụng các công nghệ truyền thông không đồng nhất và buộc người sử dụng tương tác với các dịch vụ IoT thông suốt và phổ biến. Trong bối cảnh này, có rất nhiều thách thức nghiên cứu quan trọng đối với các ứng dụng IoT thành phố thông minh:
- Khắc phục phương thức tổ chức theo hình ống truyền thống của các thành phố, với mỗi đơn vị chịu trách nhiệm cho thế giới khép kín của họ. Mặc dù không phải là vấn đề công nghệ, nhưng đây là một trong những rào cản chính
- Tạo các thuật toán và đề án để mô tả thông tin được tạo ra bởi cảm biến trong các ứng dụng khác nhau để cho phép trao đổi thông tin hữu ích giữa các đơn vị khác nhau của thành phố
- Các cơ chế cho việc triển khai hiệu quả về chi phí và thậm chí duy trì quan trọng hơn các thiết bị này, bao gồm thu thập năng lượng
- Đảm bảo việc đọc tin cậy từ vô số bộ cảm biến và hiệu chuẩn hiệu quả của một số lượng lớn các cảm biến được triển khai ở khắp mọi nơi từ cột đèn đến thùng rác
- Giao thức và thuật toán năng lượng thấp
- Các thuật toán để phân tích và xử lý dữ liệu thu được trong thành phố và làm cho nó trở nên “có nghĩa”.
- Triển khai và tích hợp IoT quy mô lớn.
NASATI (Theo European Research Cluster on the Internet of Things (IERC))