Wie Informatik Städte attraktiver macht. Ina Schieferdecker 22. März 2013, GI Informatiktage, Bonn

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1 Wie Informatik Städte attraktiver macht Ina Schieferdecker 22. März 2013, GI Informatiktage, Bonn

2 Informatik in der Stadt Deja Vu BITKOM, 2011: Das öffentliche Auftragsvolumen im IKT Bereich in der Bundesrepublik betrug im Jahr 2010 über 17 Milliarden EUR PikeResearch, 2012: Weltmarkt , Smart Infrastructure Investitionen der Industrie in 2020 fast 16 Mrd. EUR

3 Kurz über mich Wissenschaftlerin... in der angewandten Forschung Professorin in der Aus und Weiterbildung Akademiemitglied für wiss. techn. Empfehlungen Vize für nachhaltige SW basierte Systeme

4 Wenn das 19. Jahrhundert das Jahrhundert der Großmächte und das 20. Jahrhundert das Jahrhundert der Nationalstaaten waren, dann wird das 21. Jahrhundert das Jahrhundert der Städte werden. Wellington E. Webb, Bürgermeister von Denver Eröffnung des ersten transatlantischen Gipfels der Bürgermeister in Lyon, Frankreich, April 2000.

5 Motivation Urbanes Wachstum und nachhaltige Entwicklung 2050 werden 6,3 Milliarden Menschen in städtischer Umgebung leben, fast doppelt so viele wie heute Städtische Umgebungen sind Ressourcen-effizienter als ländliche Gebiete und verbrauchen pro Kopf weniger Energie Deutschland kann als Modell einer hoch urbanisierten Wissensgesellschaft fungieren Anzahl Menschen 9 Mrd. 8 Mrd. 7 Mrd. Global Erde Gesamtbevölkerung Gesamtbevölkerung Anzahl Menschen 90 Mil. 80 Mil. 70 Mil. Deutschland Gesamt Gesamtbevölkerung 6 Mrd. 5 Mrd. 60 Mil. 50 Mil. Stadtbevölkerung Städtische Bevölkerung 4 Mrd. Ländliche Stadtbevölkerung Bevölkerung 40 Mil. 3 Mrd. 2 Mrd. Landbevölkerung Städtische Bevölkerung 30 Mil. 20 Mil. Ländliche Bevölkerung Landbevölkerung 1 Mrd. Quellen: UN population division, 2009 Database Mil. Quellen: UN population division, 2009 Database

6 Motivation F&E Herausforderungen Wunsch nach Teilhabe Steigende Interaktion Partizipative Prozesse Luxusbedürfnisse Neue Nutzungsmuster Neue Lebenswelten Steigender Energieverbrauch Änderung der Energieversorgung Intelligente Netze Wissensgesellschaft Flexible Arbeitsumgebungen Vereinbarkeit von Familie und Beruf > 1 Mio. 0,2-0,5 Mio. 50k - 100k 10k - 20k* < (Land) Anzahl deutscher Städte * Werte rechnerisch bestimmt Quelle: statista Steigende Mobilität Globale Logistik Wechsel zur Elektromobilität Demographischer Wandel Kulturelle Vielfalt Soziale Vielfalt

7 Motivation Charakteristisierung einer smarten Stadt R. Giffinger, C. Fertner, H. Kramar, R. Kalasek, N. Pichler Milanovic and E. Meijers, Smart Cities Ranking of European Medium Sized Cities, Research Report, Vienna University of Technology, Vienna, Austria, 2007

8 Motivation Ausgewählte Initiativen zu smarten Städten US: Intelligent Community Forum 2004 EU: European Smart Cities Ranking 2007 UK, US, EU: Open Data Networks 2008 US: IBMs Smarter Planet strategy December 2008 EU: Action Plan for Internet of Things June 2009 China: Concept of Sensing China August 2009 Japan: i-japan strategy August 2009 Germany: Smart Cities Recommendation for Action January 2011 EU: Net!Works Smart Cities White Paper June 2011

9 Motivation Optimierung urbaner Ressourcen Zugang zu urbanen Ressourcen (einschl. Informationen und Humanvermögen) ist entscheidend für Lebens und Arbeitsqualität in einer Stadt Infrastrukturen für Zugang, Nutzung und Ver und Entsorgung sind Ressourcen intensiv in der Verwendung, Pflege und Reparatur Integrierte, automatisierte und optimierte Nutzung von Ressourcen und Infrastrukturen ermöglicht neue Dienstleistungen einer Stadt erhöht die Attraktivität einer Stadt während Kosten reduziert und die Klimabilanz optimiert werden Energie Mobilität Kommunikation Sicherheit

10 Motivation Smart City Applikationen Xi She: 7 important elements Sensible sensors sensing the environment Connectable A networking devices bring the sensing information to the web; Accessible The broader information of our environment is published on the web, and accessible to the user (web); Ubiquitous The user can get access to the information thought web, but more importantly in mobile any time, any place (mobile); Sociable The user can publish the information though his social network Sharable The object itself must be accessible and addressable (not just the data) in a true peer to peer networked manner. Visible/augmented To retrofit the physical environment, make the hidden information seen not only through mobile device by individual but seen in naked eyes in more border range of the physical places like street signs.

11 IKT in smarten Städten Rückgrat für ssmarte Städte Stadt als ein System von Systemen Menge separater technischer Systeme Integrierte Systeme Messen, Aggregieren und Filtern Daten Analysieren und Entscheiden Effektivität und Effizienz ergeben sich aus der optimierten Integration separater Systeme Optimieren v Integration mittels IKT-basierter Lösungen Health FOKUS Smart Cities Portal, Sept acatech Positionspapier: Smart Cities, Jan Münchener Kreis Smart Cities Konferenz in Berlin, Juli 2010

12 Unsere Verständnis einer smarten Stadt Informationen sind entscheidend Stadt als Dienstleister für Bürger, Unternehmen, Institutionen, Touristen, etc. Informierte Stadt Smartness über bestinformierte und vernetzte städtische Akteure (Maschinen, Systeme und Menschen) Informationen für jeden Bedarf, an jedem Ort, an jedem Gerät, zu jeder Zeit, entsprechend jeder Präferenz Mobile Stadt Smarte Stadt Vernetzte Stadt Sichere Stadt Grüne Stadt

13 ICT for Smart Cities Center Referenzszenarien für smarte Städte Launch im Sept Entwicklung übergreifender Fallbeispiele F&E ausgerichtet an Referenzszenarien

14 Wesentliche technische Entwicklungen für smarte Städte Ausgewählte Beiträge von FOKUS Internet der Dinge ZukünftigeMedien Internet der Dienste Business Intelligence Internet der Zukunft System- Interoperabilität Smarte Stadt Offene Daten

15 Offene IKT Architektur für Smarte Städte Ein mehrschichtiger Ansatz Städtische Anwendungsplattform für fortgeschrittene Anwendungen durch städtische Verantwortliche und Gemeinden Städtische Datenplattform für gesicherte, verteilte und verbundene Daten für verwalteten Datenzugang Verschiedene Arten fester, mobiler, adhoc- und Sensor-Netzwerke Nahtloser und einheitlicher Zugang zu Basis-, kumulierten und Verbraucherdaten für Mehrwert- Dienste Systemtechnik Interoperabilität Zertifizierung MDE Städt. Anwendungen MashUp RichMedia Communities Städtische Datenplattformen Clouds SOA OpenData Städt. vernetzte Infrastrukturen M2M Car2X Smart Grids Nahtl. einheitl. Zugang IMS MTC EPC Effiziente Entwicklung (Konstruktion, Entwicklung und Prüfung) validierter, sicherer, interoperabler und robuster, zuverlässiger Systeme

16 Offene Software, offene Standards gibt es, offene Daten kommen Open Data die neue Antriebskraft Europäische Richtlinie zur Weiterverwendung von Informationen aus 2003 Sunlight Foundation, USA: Grundsätze offener Daten Öffentliche Daten werden als offen angesehen, wenn sie nach folgenden Grundsätzen veröffentlicht werden: City Data Clouds 1. Vollständig 2. Ursprünglich 3. Zeitnah 4. Zugänglich 5. Mit Maschinen verarbeitbar 6. Nicht diskriminierend 7. Nicht gebunden 8. Lizenzfrei Die Einhaltung der Grundsätze muss überprüfbar sein. Daten vom konventionellen Standpunkt der Wissenshierarchie aus (CSC: Unchartered Water, The State of Open Data in Europe, Jan. 2011, adaptiert von Tuomi; I (1999) Data is more than knowledge: implications of the reversed knowledge hierarchy for knowledge management and organizational memory, Journal of Management Information Systems, 16, 3, ) Berlin Open Data Agenda, May 2011 Berlin Open Data Strategie, Febr Open Government Data Studie, Juli 2013

17 Ein erster Demonstrator FOKUS/IBM zur CeBit 2011

18 Öffnung von Daten Paradigmenwechsel Öffentlich versus geheim Von: Alles ist geheim, was nicht ausdrücklich als öffentlich gekennzeichnet ist. Zu: Alles ist öffentlich, was nicht ausdrücklich als geheim gekennzeichnet ist. Veröffentlichung von Daten Von: Umfang und Zeitpunkt der Veröffentlichung werden von den einzelnen Behörden selbst bestimmt. Oft erfolgt eine Akteneinsicht erst auf Anfrage. Zu: Alle Daten, die keiner berechtigten Datenschutz oder Sicherheitsbeschränkung unterliegen, werden pro aktiv, in vollem Umfang und zeitnah veröffentlicht. Nutzungsrechte Von: Veröffentlichte Daten sind für den privaten Gebrauch zur Einsicht freigegeben. Alle weiteren Nutzungsrechte sind vorbehalten und können von Fall zu Fall gewährt werden. Zu: Veröffentlichte Daten sind grundsätzlich von jedermann für jegliche Zwecke, auch kommerzielle, ohne Einschränkungen kostenfrei nutzbar. Das umfasst ausdrücklich das Recht der Weiterverarbeitung und Weiterverbreitung der Daten. Internet & Gesellschaft Co:llaboratory: Offene Staatskunst Bessere Politik durch Open Government?, Abschlussbericht, 1. Auflage, Berlin 2010.

19 Was Bürger interessiert Online Voting in Berlin Ende 2010 Über 20 Kategorien für Public Data (Abfall, Gesundheit, Verbraucher) Auf berlin.de Favoriten Auswahl 3 von 20 Mehr Stimmen Anteil Erst-Drittstimme Stadtplanung Verwaltung Umwelt Kontrollen Infrasturktur Themen epartizipation egovernment Sensorische Echtzeitdaten

20 Was Bürger interessiert Beispiele Bäume in Paris für Allergiker Ozonbelastung in Berlin Fluglärmbelastung in Berlin

21 Berlin Open Data Agenda Gemeinsame Erklärung 2011 Erarbeitung der Berliner Open Data Agenda durch Vertreter der Verwaltung, Wirtschaft und Wissenschaft

22 Berlin Open Data Studie Analyse in Berlin Interviews bei Senatsverwaltung für Bildung, Wissenschaft und Forschung (v.a. Schulstatistik) BerlinOnline Amt für Statistik Berlin Brandenburg Zentral und Landesbibliothek Umweltamt Charlottenburg Wilmersdorf Ist Prozesse, Risiken und Chancen erfragt Individuelle Soll Prozesse abgeleitet Analyse der Soll Prozesse

23 Berlin Open Data Studie Generischer Soll Prozess zur Bereitstellung offener Daten

24 Berliner Open Data Portal Offene Daten zum Anfassen Gestartet am 14. Sept Entwickelt von FOKUS Umgesetzt von BerlinOnline und FOKUS Datensätze zu Statistiken, Umwelt, Geschäften, etc. Nutzung freier Lizenzen (CC BY und ODC BY)

25 Technologie Berlin City Data Cloud Zentraler Ort für Daten, Informationen und Anwendungen in einer Stadt Anfangs zwei Teile: Portal in Drupal CMS Registrierung im Comprehensive Knowledge Archive Network Basierend auf Berliner Metadaten Schema Föderative Unterstützung Einhaltung administrativer Hierarchien Ermöglicht Veröffentlichung auf deutscher und europäischer Ebene

26 Apps4Berlin Berliner Senat für Wirtschaft, Technologie und Frauen 72 Vorschläge 4 Preisträger bepart: Informationen zur Stadtentwicklung Grüner Daumen: Flora in der Stadt Multilingualer Lern und Informationsassistent Wheelmap: Barrierefreie Stadt Publikumspreis Stimmen für den Grünen Daumen Preisverleihung am

27 Berlin Open Data Days (BODDy): 18. Mai 2011 und 6. Juni 2012 Speziell für die Verwaltung Organisiert vom Berlin Open Data Stammtisch In 2012 Im Roten Rathaus Beiträge von Björn Böhning, Chef der Senatskanzlei; Nicolas Zimmer, Wirtschaftsstaatssekretär; Thibaut Kleiner, Europäische Kommission; Dr. Uta Dauke, BMI; Prof. Ulrike Rockmann, AfS Mit Werkschau 120 Teilnehmer in 2011, 150 Teilnehmer in 2012 BODDy 2013: am 24. Juni 2013

28 KIEZ DATEN App des Amts für Statistik Berlin Brandenburg Die Anwendung macht die Recherche von ausgewählten Daten in möglichst tief gegliederter, räumlicher Ebene ( Kiez Daten") auf mobilen Geräten möglich. Sie ist in Deutsch und Englisch verfügbar. Sozialdaten Bildungseinrichtungen

29 Termin und Zeitmanagementsystems des Landes Berlin Darstellung von aktuellen Wartezeiten der Dienstleistungsstandorte

30 Zugmonitor Fahrpläne und aktuelle Fahrzeiten

31 Berliner Badestellen Badestellen in Berlin mit Open Data kartiert

32 Vattenfall Netzdaten Portal Offene Daten aus der Wirtschaft berlin.de Gestartet am 14. Dez Entwickelt und umgesetzt von FOKUS Datensätze zu Topologien, Lasten, Kosten, etc. Nutzung freier Lizenzen (CC BY und ODC BY)

33 Hack your Energiewende Expertenworkshop und Hackday Basierend auf den Vattenfall Daten zum Berliner Stromnetz Beispielfragen: Welcher Bezirk verbraucht wie viel Energie? Welchen Strommix fließt durch das Netz der Stadt? Wie sieht das Lastprofil eines Privathaushaltes aus? Vorbereitung des Hackday s Problemstellungen und Themenschwerpunkte welcher Fokus in Bezug auf das Berliner Stromnetz, Energieversorgung und Energiewende welche Anwendungen kann man aus den Daten entwickeln

34 Apps4Deutschland Wettbewerb Sept Jan Einreichung von 320 Datensätzen, 112 Ideen, 77 Apps Verleihung der Preise auf der Cebit 2012

35 Windpower App Simulieren Sie den Schattenwurf eines Windrades im ebenen Gelände

36 LISA Lokale Information, Suche und Aggregation LISA ermittelt den Attraktivitätsfaktor einer Region anhand verschiedener gewichteter Datenquellen individuell und stellt ihn in aggregierter Form dem Benutzer dar. LISA lässt den Nutzer für ihn wichtige Indikatoren auswählen und gewichten. Daraus wird individuell die ortsbezogener Attraktivität auf einer Karte als Heatmap oder Bezirksfärbung visualisiert. Der Nutzer kann auf einen Blick erkennen, welche Stadtteile für ihn interessant sind.

37 Berlin Open Data Guide Der Berlin Open Data Guide stellt die Vielfalt an lokalen (offenen) Daten im städtischen Kontext den Bürgern besser zur Verfügung hilft so, Apps als Helfer des Alltags zu etablieren. Wo ist die nächste Behörde, die nächste Grünanlage, der nächste Kindergarten?

38 GovData Portal fürdeutschland Offene Daten aus der Verwaltung Gestartet am 19. Febr Entwickelt und umgesetzt von FOKUS Datensätze von Bund, Ländern und Kommunen; von Statistik, Umwelt und Geoinformation Zudem Dokumente und Applikationen Nutzung freier Lizenzen (DE DL, CC BY, etc.)

39 GovData Das Datenportal für Deutschland Das Portal bietet: Einen einheitlichen Zugang zu weiterverwendbaren Daten von Bund, Ländern und Kommunen Suchmöglichkeiten ermöglichen das Auffinden interessanter Datensätze Eindeutige Beschreibungen erleichtern es Nutzern zu sehen ob z.b. ein Datensatz nur eingeschränkt oder wirklich offen nutzbar ist, wer der Datenbereitsteller ist und in welchen Datenformaten die Daten verfügbar sind. Auf der CeBit 2013 Hrn. BM Friedrich vorgestellt Angebot seit Start bereits verdreifacht Auftraggeber: 39

40 Große Resonanz Fragen zu Transparenz, Beteiligung und Innovation In Online und Printmedien In Funk und Fernsehen

41 Entwicklung von GovData Übersicht Fertigstellung Studie M7 Initialisierung M8 M9 M13 M14 Techn. Projektmanagement und Qualitätssicherung Spezifikation Pflichtenheft Inkrementelle Entwicklung Systemtest & Einführung Reporting Betrieb Freigabe Projektplan und Projekthandbuch Pflichtenheft abgenommen Inkremente 1-3 werden integriert Gesamtabnahme Prototyp 1 2 Jahre Pilotierung Prototyp mit Open Source Komponenten Unter Berücksichtigung nationaler und internationaler Entwicklung Bei Festlegung von Zugangskriterien für Datenangebote Online Ressourcen Wohldefinierte Lizenz Nachvollziehbare Beschreibung

42 Entwicklung von GovData Architektur Auftraggeber: 42

43 Entwicklung von GovData Metadaten Struktur Design Prinzipien CKAN basiert Kleine Menge Von Feldern zur Beschreibung für Open Government Data Von Kategorien zur Sortierung der Metadaten Abstieg in fachspezifische Details Über Orginalmetadaten der anderen Portale Über Kategorien der anderen Portale Über Thesauri der anderen Portale Eine Struktur für Datensätze, Dokumente und Applikationen Abstimmung im deutschsprachigen Raum DACHLI

44 Inkrement 1 Datenkatalog und Informationspool Datenkatalog Entwicklung und Abstimmung der Metadatenstruktur Angepasste CKAN Instanz Verknüpfung von CKAN und CMS Oberfläche (Liferay) Rollen und Rechte, Metadatenstruktur, Bearbeitungsformular, Suche, Detailansicht Integration der Harvesting Datensätze Kontinuierliche Software und Datenintegration Informationspool > Bibliothek Zentral betreute, kommentierte Linkliste Informationen zu Open Government (demgegenüber Neuigkeiten) Auftraggeber: 44

45 Inkrement App Showroom und Nutzerkommunikation Implementierung eines Prozesses zur Anmeldung, Freischaltung, Suche und Anzeige von Anwendungen auf Basis offener Daten Einbindung von Apps in anderen Katalogen durch Harvesting Kommentierung und Bewertung von Datensätzen durch Portalnutzer Umsetzung auf Grundlage der Portallösung Liferay

46 Szenarien des Inkrements 1 zum Community Workshop 1 Portalnutzer: Datensätze/Dokumente suchen und abfragen Datensätze/Dokumente suchen und abfragen Datensätze/Dokumente browsen Datensätze/Dokumente über Schnittstelle suchen und abfragen Datenbereitsteller: Bereitstellen von Daten Metadaten für Datensatz/Dokument erstellen Metadaten für Datensatz/Dokument ändern Metadaten für Datensatz/Dokument ausblenden/einblenden Metadaten für Datensatz/Dokument per Push API bereitstellen Administrator Links zu Datensätzen/Dokumenten/Apps pflegen Einen externen Datenkatalog harvesten Nutzerverwaltung für das Portal Redakteur: Redaktionelle Verwaltung von Inhalten Erstellung und Verwaltung von Inhalten für den Informationspool Portalbetreiber Konfiguration der Portalsoftware

47 Szenarien von Inkrement 2+3 Zum Community Workshop 2 App anmelden App freischalten Apps suchen und anzeigen Metadaten für Anwendung aus/einblenden, bearbeiten Metadaten für Anwendung harvesten Nutzerverwaltung Nutzerregistrierung Nutzerprofil ändern Rolle Datenbereitsteller anfragen Rolle Autor anfragen Portalsuche Neuigkeiten per RSS abonnieren Kommentar/Bewertung zu Datensatz abgeben Nutzer blockieren Backups durchführen

48 Das Harvesting Befüllen des Datenkatalogs 4 verschiedene Import Wege vorbereitet JSON Import CKAN CKAN Harvesting CSW ISO19115 Harvesting CKAN REST API 3 werden genutzt JSON Import Bremen, Bayern, und Moers CKAN CKAN Harvesting Hamburg, Berlin, Rostock und Rheinland Pfalz CSW ISO19115 Harvesting destatis, Regionaldatenbank und Umweltamt Niedersachsen

49 GovData Entwicklungsumgebung Produktivsystem Derzeit bei Cloud Hoster Schattensystem Für Weiterentwicklung und Tests Entwicklungsumgebung Continuous Integration Jenkins Automated Tests Selenium Automated Build Maven Issue Tracking TRAC Tickets Dokumentation TRAC Wiki Vorbereitung Open Source Projekt Github

50 GovData Nutzeroberfläche

51 GovData Beispiele Bürgeranliegen online Bonn

55 GovData Beispiele Radwege in Bayern

59 GovData Beispiele Bundeshaushalt

63 Europäische Forschungsprojekte Entwicklung von Technologien und Lösungen EU Open Cities Amsterdam, Barcelona, Berlin, Helsinki, Paris Offene Daten & Innovationen Living Labs EU OUTSMART Aarhus, Berlin, Birmingham, Santander, Trento Sensornetze & urbanes Management EU ENGAGE Linked Open Data für Research Communities Research Partners: NTUA, TU Delft, STFC, Uni Agean, FOKUS Private Sector Partners: IBM, Microsoft, EUROCris

64 Open Cities: Extension to Linked Data Urban Data Platform Extended CMS: Liferay Backoffice: CKAN Linked Data: Virtuoso

65 Grosser Blick Ubiquitous sensing in a network society Smart Citizens and Urban Automation Systems: Enriching Urban Spaces by Katja Schechtner, MIT, Stadtlabor Wien, 2012

66 Beobachtungen Ubiquitous sensing in a network society Nach der Zeit der Applikationsorientierung kommt die Zeit der Informationsorientierung und generierung (Business Intelligence, Big Data) Netzbetreiber verfügen über Infrastrukturen zur Informationsgenerierung und für das Angebot informationsbasierter Mehrwertdienste Festnetz und Mobilfunk sind wesentlich und komplementär, wobei hohe Bandbreiten, Echtzeit und andere Dienstgüten für Medienmix nötig sind Zudem erfordert sensorische Datenbereitstellung und weiterleitung (M2M) ergänzende Methoden, Protokolle und Dienste passende Standards sind zu entwickeln Offene Daten stellen ein kommendes Paradigma dar, auf das die Akteure in einer Stadt vorbereitet sein sollten

67 Ein Bild für die Zukunft Ubiquitous sensing in a network society Sensorische Echtzeitdaten Für Umwelt, Infrastruktur und weitere Fragen Vermittelt über M2M Netze, Festnetz und mobile Netze Analysiert und visualisiert in Mehrwert Applikationen

68 Ein Bild für die Zukunft Über 500 in 5 Anwendungsfeldern egovernment ehealth Public Security Smart Mobility Smart Energy Public Innovation Management Systems Quality Smart Communication

69 Kontakt Prof. Dr. Ing. Ina Schieferdecker FOKUS Fraunhofer Institute for Open Communication Systems FOKUS Kaiserin Augusta Allee Berlin, Germany Phone: Mobile: fokus.fraunhofer.de Tel: +49 (30) Fax: +49 (30) Web:

70 Weiterführende Online Ressourcen Open IoT Resources: M0/edit?usp=sharing FOKUS Open Data Research: data.fokus.fraunhofer.de/ City Data Cloud Studie: loadformular_cdc_studie/index.html Berlin Open Data Strategie: ata Strategie.pdf Open Government Data Deutschland: rwaltung/opengovernment.pdf