An analysis of the emerging digital technologies and their application in the smart city context

With the urban population growing by 60 million each year due to rapid urbanization it is crucial to mitigate the issues that might come along with it such as overcrowding, increased energy consumption and so on. Smart Cities could help in addressing these issues as they aim to make use of all the interconnected information available today to better understand and control its operations and optimize the use of limited resources. This is achieved collectively using smart technologies such as the Internet of Things (IoT), Big Data Analytics, Artificial Intelligence (AI), Machine Learning (ML), and Blockchain Technology. Where Internet of Things help in sensing and generating data while Big Data Analytics helps in processing the data and creating value from it which can be used for a multitude of applications. Artificial Intelligence and Machine Learning help in automation of time and labour-intensive processes and also helps in prediction which is useful in Analytics. Blockchain provides safe, private and secure ways for data transaction. For a thorough analysis of the Individual components of each technology were studied – For IoT, architectures and different models of communication; for Big Data, its characteristics, value creation journey and data software platform architecture, the functional and non-functional requirements and the methods of integrating AI and ML into the platform; and for Blockchain Technology, the different categories, architecture, consensus models and smart contracts. For a broader scrutiny, the plausibility of intertwining between the technologies was explored based on interoperability, scalability, privacy, security, and safety. Upon analyzing the technologies and their various applications, it can be concluded that the individual components of each technology influence the effectiveness of the Smart City and so does the interplay between each technology. From a broader perspective, these technologies are certainly anchoring the creation of a highly functional smart city. However, as with the evolution of any technology, more investigation is needed for an in-depth understanding of these technologies and thus for enhancing the development of a Smart City.

Con una popolazione urbana in crescita di 60 milioni all’anno a causa della rapida urbanizzazione, risulta di fondamentale importanza attenuare i possibili problemi ad essa correlati, come ad esempio sovraffollamento e aumento del consumo di energia. Parte della risposta a questi problemi potrebbe essere rappresentata dalle Smart Cities, realtà basate sull’utilizzo delle informazioni interconnesse disponibili, al fine di ottimizzare la gestione della città stessa e l’utilizzo delle risorse di cui dispone. Questo risultato viene raggiunto attraverso tecnologie come Internet of Things (IoT), Big Data Analytics, Artificial Intelligence (AI), Machine Learning (ML) e Blockchain Technology. Internet of Things aiuta a rilevare e generare dati, elaborati poi attraverso Big Data Analytics, andando così a creare un valore aggiunto effettivamente monetizzabile. intelligenza artificiale e apprendimento automatico aiutano invece nell'automazione dei processi a uso intensivo di tempo e di lavoro, facilitando anche la stesura di previsioni, utilizzabili poi nella fase di analisi. Blockchain invece fornisce modi sicuri, privati e affidabili per la transazione dei dati. Al fine di condurre un'analisi più approfondita, sono stati inoltre studiati i componenti individuali di ciascuna tecnologia: per IoT, architetture e diversi modelli di comunicazione; per i Big Data, le sue caratteristiche, il percorso di creazione di valore e l'architettura della stessa piattaforma software di dati, oltre ai requisiti funzionali e non funzionali e i metodi di integrazione di AI e ML nel software; per la Blockchain Technology, invece, sono stati presi in esame le diverse categorie, l'architettura, i modelli di consenso e i contratti intelligenti. Al fine di presentare un’analisi più ampia, è stata poi esplorata la plausibilità dell'intreccio tra le suddette tecnologie, analizzando l'interoperabilità, la scalabilità, la privacy, la sicurezza e l’affidabilità di tale possibile accoppiamento. In conclusione, analizzando le tecnologie e le loro varie applicazioni, si evince come i componenti di ciascuna tecnologia influenzano l'efficacia della Smart City, sia presi singolarmente che adottando un loro utilizzo congiunto. Si può quindi affermare con certezza che queste tecnologie stanno preparando il campo alla creazione di una Smart City altamente funzionale. Tuttavia, come d’altronde per l'evoluzione di qualsiasi tecnologia, sono necessarie ulteriori indagini al fine di una più approfondita comprensione delle stesse, e quindi per migliorare poi lo sviluppo della Smart City.