Les villes intelligentes: exercice de modélisation

Les smart cities: une approche par la

modélisation systémique, l’impact sur

les modèles d’affairesClaude Rochet, Professeur des universités

Directeur du laboratoire d’intelligence économique du Ministère de l’Economie et des finances

Ville durable selon Advancity des équilibres systémiques multiples

Ville durable selon Advancity des équilibres systémiques multiples

une approche par la modélisation systémique

Antonio Serra (fl. 1613)

La ville durable, une culture de l’agilité

Historiquement, la ville est le lieu où se créent les synergies entre activités à rendement croissant.

Le Napolitain Serra (1613) compare Venise, ville sans terre ferme agricole, et Naples, qui en abonde. Venise a été une ville durable grâce à la synergie entre ses activités industrielles, ses activités marchandes et sa puissance militaire. A l’opposé, Naples, dotée d’une grande richesse agricole et du numéraire venu du Nouveau-monde, n’a pas été capable de penser son développement et de sortir du féodalisme.

L’interaction entre une ville et son environnement a été modélisée par Von Thünen au XVIII° siècle : à la ville centre sont les plus fortes synergies entre les activités à rendement croissant – les activités industrielles – puis par zones concentriques s’organisent les activités à rendement de plus en plus décroissant – les activités primaires – et le coût du transport augmente.


Ville: synergies les plus fortes






Ville: synergies les plus fortesVille: synergies les plus fortes

D'Antonio Serra à Alexandre Gerschenkron: la création de ville

est au cœur du développement

Il y a de bonnes activités à rendements croissants

Les villes permettent les synergies entre les activités

Un idéal type au début du XIX°: les zones à la Thünen

18/04/23Fins et moyens: enseignements d’hier pour la conception des villes intelligentes d’aujourd’hu


Services à forte V.A

Activités primaires à faible V.A

Rendements

croissants

décroissants

Qu’est-ce qu’une ville intelligente?

Un système capable de gérer l’interaction entre ses parties et de conserver ses attributs qualitatifs dans le temps…

… dans un monde turbulent et ouvert où se multiplient les facteurs d’instabilité…

… la révolution des transports du XIX° (la mort de la distance) a rendu possible les villes dysfonctionnelles et insalubres.

La ville intelligente doit être conçue pour le “bien vivre” des habitants qui sont les utilisateurs finaux (et donc les décideurs) des dispositifs physiques…

… et est donc une question fondamentalement politique!


Une telle ville intelligente a existé à la Renaissance

Une fonction économique: le coeur de la ville est là où se créent les synergies entre activities. Antonio Serra 1613: la ville est le coeur des rendements croissants

Une fonction politique: le gouvernement par le bien commun

Une fonction éthique: la délibération sur la vie bonne.


Prospérité et bien commun

18/04/23

Bien commun

Vivere politico

Bien économique

Bien individuel

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.


L’efficience de la ville croît avec sa taille… et ne meurt jamais!


Eff

icie

ncy

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:

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


Les échecs Les cités jardins:-Une conception hiérarchique non systémique-Pas d’interactions avec l’environnement et le territoire


Notre approche: une vision évolutionniste

de la villePenser 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 « moteur 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 concevoir les écosystèmes urbains de demain


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.


L’écosystème urbain durable


Un écosystème évolue dans les valeurs limites que peuvent prendre les variables de chaque paramètre

Concepts et outils d’intégration systémique

Concepts et outils d’intégration systémique

Territoire intelligent

Territoire intelligentIndustrieIndustrie

Smart cities

Intelligence socialeIntelligence sociale

Valorisation des actifs matériels et immatériels

Valorisation des actifs matériels et immatériels

Ecosystèmes d’innovation coopétitive

Ecosystèmes d’innovation coopétitive

La ville est le produit de son territoire

Les systèmes productifs locaux (SPL): le choletais

Un socle commun:-Enracinement et tradition industrielle: l’atelier à la campagne, socio-démographie-Partage des mêmes espaces privés et publics: fort sentiment d’appartenance, pas de chef d’entreprise « notable », refus des licenciements, tout écart entraîne l’exclusion de la communauté locale-Dynamique de création d’entreprises basée sur un savoir collectif local

Un socle commun:-Enracinement et tradition industrielle: l’atelier à la campagne, socio-démographie-Partage des mêmes espaces privés et publics: fort sentiment d’appartenance, pas de chef d’entreprise « notable », refus des licenciements, tout écart entraîne l’exclusion de la communauté locale-Dynamique de création d’entreprises basée sur un savoir collectif local

HabillementHabillement ChaussureChaussure

Transition vers la III° révolution industrielle

Conservation du modèle

Conservation du modèle Course à la fusionCourse à la fusion

Perte de la dynamique du modèle

Perte de la dynamique du modèle

Regénération du modèle

Regénération du modèle

Conservation du modèleConservation du modèle

Régénération du modèleRégénération du modèle

Aujourd’hui: Pôle enfantAujourd’hui: Pôle enfant

Les systèmes productifs locaux (SPL): l’arc jurassien et l’industrie horlogère

SPL horloger SPL horloger

France France Suisse Suisse

Choc du digital

Forte interdépendance des filières dans une matrice sociale

suffisamment stable pour assurer la diversification

Ex: Prothèse médical / savoir-faire horloger

Forte interdépendance des filières dans une matrice sociale

suffisamment stable pour assurer la diversification

Ex: Prothèse médical / savoir-faire horloger

Défauts de coordination clients/ fournisseurs, difficulté d’évolution

technique des salariés, poussée des autorités à la constitution de

grandes firmes

Défauts de coordination clients/ fournisseurs, difficulté d’évolution

technique des salariés, poussée des autorités à la constitution de

grandes firmes

Du système horloger à la microtechnique

Du système horloger à la microtechniqueSPL décolletageSPL décolletage

L’intelligence territoriale: le milieu innovateur, une dynamique systémique informelle….

Conception

Définition et mise en œuvre d’une stratégie

territoriale

Définition et mise en œuvre d’une stratégie

territoriale

Capitalisation et

renforcement

Capitalisation et

renforcement

… sur laquelle l’action publique formelle pourrait avoir prise…

Informel

Comprendre son territoire: histoire

longue, monographie, cas…

Comprendre son territoire: histoire

longue, monographie, cas…

Une action publique alignée

sur une vision partagée

Une action publique alignée

sur une vision partagée

… à condition d’aligner formel et informel

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.


Le numérique est à la fois une solution et un

problèmeSi la ville durable repose sur l’existence d’un « moteur numérique », il faut (et il ne suffit pas) que ce moteur soit durable:

Green IT: Recycler l’énergie produite par les data centers

It for green: bilan énergétique et environnemental de l’industrie informatique

Les modèles d’affaires des vendeurs sont-ils compatibles avec les démarches d’intégration?


Ce n’est pas le numérique qui rend la ville smart, ce sont les

gensWashington D.C:

Ouverture des données publiques

Concours d’applications, coùt: 50 000 USD

Retour sur un mois: Valeur des apps: 2 million $

Mais….

Une seule éligible à un financement capital risque

Des version 1.0 sans lendemain..

… et sans grande utilité, car produites par des techies sur la base “faire quelque chose de cool à partir de cette msse de données”

=> Rappel d’un vieux principe:

Toujours partir des besoins des utilisateurs

Besoin d’un processus formalisé pour partir des problèmes rencontrés par les citoyensune approche par la modélisation systémique

Exercice de modélisation

A vous de jouer!


Trois principes

Ce système doit se penser au niveau des architectures de manière à pouvoir associer chaque fonction avec son application numérique ;

Cette architecture doit se penser au niveau d’abstraction suffisant pour pouvoir intégrer les évolutions dans les sous-systèmes technologiques sans remettre en cause l’architecture d’ensemble, de manière à lui assurer un cycle de vie durable ;

• Les démarches d’architecture suppose le partage des compétences entre l’architecte des fonctions de l’écosystème et celles des concepteurs de technologies, afin d’assurer un dialogue équilibré entre clients et fournisseurs.


L’intégration systémique: le cas des smart cities

Soft domains

Soft domains

Hard domains

Hard domains

SMART citySMART city

Transportation

TransportationIndustryIndustry

WorkWorkHousingHousing

SanitationSanitation

EnergyEnergyWaterWater

Waste recycling

Waste recycling

Public servicesPublic

services Health careHealth care

Civic lifeCivic life LeisureLeisure

EducationEducation Social integration

Social integration

Govern

ment

Govern

ment

Eco

nom

yEco

nom

y

Institutional scaffoldingInstitutional scaffolding Social lifeSocial life

PeripheryPeriphery

Commercial exchangesCommercial exchanges

FoodFoodCity

Urban ecosystem

Territory

Lier architecture descendantes des fonctions de base : ex. la santé…


Santé dans la ville

Santé dans la ville

QuartierQuartier Réseaux de santé

Réseaux de santé

HabitatHabitat TravailTravail TransportsTransports Centres de santé

Centres de santé

Parcours de santé

Parcours de santé

Fonctions de pilotage

Fonctions de production

DonnéesDonnées Processus modélisés

Processus modélisés LogicielsLogiciels Réseaux

numériques

Réseaux numériques

Fonctions numériques support

Associer systèmes conservatifs (lois physiques) et dissipatifs (systèmes humains fortement entropiques)

… et les démarches ascendantes à partir des

modèles existants


Modélisation descendante à gros grain

Modélisation ascendante à grain fins

Point de rencontre?-Interopérabilité-Format des données-Sémantique-Big data?

Un exercice difficile qui va nécessiter le développement de compétence d’architecture système

Territoire intelligentMilieu innovateur

Territoire intelligentMilieu innovateur

Architecture et intégration fonctionnelle

Capacités autorégulatrices de l’écosystème

• Comprendre son territoire et définir une vision stratégique

• La décliner en architecture intégrant les domaines « hards » et « softs »

• Comprendre son territoire et définir une vision stratégique

• La décliner en architecture intégrant les domaines « hards » et « softs »

• Vers une administration étendue et intégratrice

• Vers une administration étendue et intégratrice

Administration intelligente

Modéliser l’émergence


La plupart des fonctions urbaines sont des émergences non imputables à une fonction particulière

Vous avez dit méta-modèle

• Un méta-modèle (framework) de référence doit permettre d’intégrer les fonctions et se déclinera en une grande variété de modèles en fonction des valeurs attribuées aux paramètres (Simon, 1969).

• Ces méta-modèles définissent des règles d’assemblage des fonctions de base, un langage commun pour les métiers, des méthodes d’interfaçage des fonctions, des dictionnaires de données communs et des règles sémantiques de traitement.

• Un méta-modèle est « un ensemble d’outils utilisables pour développer une large gamme d’architectures » (Godfrey, 2012), soit de règles et de méthodes de conception valable, dans des limites définies, pour tous les écosystèmes urbains durables. Il ne faut pas le confondre avec un outil unique de modélisation qui encapsulerait tous les cas de figure, ce qui est, en pratique, impossible.


Mé

thod

es

Dia

gra

mm

es

Co

nce

pts

Mé

tam

odè

le

Référentielunique

Il y a toujours un référentiel quelque part…


TraçabilitéRé-utilisation

Ce projet révèle l(a) (‘im)maturité des politiques publiques et des

cultures dominantes• L’intégration n’est pas l’addition: les politiques publiques sont

orientées vers le soutien aux industries par fonction, pas sur l’intégration. – =>En théorie des systèmes, la sur-optimisation des parties produit a

sous-optimisation du tout.

• Une conception obsolète de la ville « somme de processus » alors que les émergents pensent « produit global » et sont dans une dynamique de « leapfrogging »

• Pas de culture de projet pilote ni d’intégration des disciplines: le système de financement, addition de « guichets », élimine les projets pluridisciplinaires

• Manque de leadership gouvernemental apte à créer une dynamique interministérielle.

• Qui maîtrise la systémique en amont maîtrise les marchés en aval, ce qu’on bien compris les Chinois et ce que nous voulons développer avec les partenaires marocains


L’évolution des modèles d’affaires des entreprises

• Penser la profitabilité au niveau de l’écosystème

• Proposer des offres de fonctions intégrées et intégrables:– Ex: CityBox

• Participer à la définition de référentiels pour l’intégration par le numérique

• Développer des écosystèmes de conception entre entreprises de fonctions


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


Verrouiller le marché en amont

• Qui définit les référentiels d’architecture maîtrise les appels d’offre en aval

• Les pays émergents investissent directement dans l’intégration pour maîtriser l’offre des fonctions

• Le chantier des normes est à prendre en Amont (Rapport Revel)

– Normes de performance: métriques de la ville durable (différent des normes de processus de type HQE) et métrologie : Cté ISO 268

– Danger de l’accord de libre-échange transatlantique


Des questions de recherche

• Quel rôle d’architecte pour la puissance publique, et sait-elle développer des systèmes numériques durables en son sein?

• Quelles compétences de conception à développer dans les entreprises?

• Pour concevoir un écosystème, il faut un écosystème de conception qui intègre tous les acteurs: quelles compétences, quelles conditions de succès?


Bref, une nouvelle culture à développer ET pour les entreprises ET pour les politiques publiques!

Le nécessaire renouveau de la philosophie du bien

commun• Bien commun comme finalité

structurante

• Liberté positive

• Un pouvoir fort comme architecte….

• …. balancé par une participation active des citoyens

• Une approche co-évolutionniste des institutions (formel informel)

• Espace politique structuré et délimité


Un lien par les recherches sur la

gouvernance polycentrique


Donner un nom au « No Name Field of PA »?

L’administration étendue comme integration des disciplines

04/18/23

Leve

ls o

f co

mpl

exity

City

Functions

Citizens

Complex systems engineering

Extended P.A Political philosophy

Complex system

modeling

Interaction and

synergies

Social networks

and interaction

s

Overlaps and interactions

Overlaps and interactions

Common good as an emergence and structuring

finality

Ends and means of wealth creation

Vivere politico

PolycentricGovce

Les villes intelligentes: exercice de modélisation

Education

Transcript of Les villes intelligentes: exercice de modélisation