2021年01月14日
2021年12月15日更新
スマートシティとは？国内外の事例や実現に向けた課題を紹介
ICTを活用して生活の質の向上や新たな価値創出による経済循環の促進、社会課題の解決を図る「スマートシティ」という言葉をよく聞きます。実証実験などを通じて構想を磨く段階から、いよいよ社会実装する段階へと移行しつつあり、さらにコロナ禍において、住民の生活や企業活動が大きく転換していく中、今その動きは加速しています。
スマートシティとは
スマートシティとは、どのような概念の取り組みなのでしょうか。国土交通省は「都市が抱える諸問題に対して、ICT等の新技術を活用しつつ、マネジメント（計画・整備・管理・運営）が行われ、全体最適化が図られる持続可能な都市または地区」と定義しています。
都市の中では、様々な個性、生活背景を持つ住民が暮らしています。また、様々な業界・業種の企業や団体が都市機能を構成しています。スマートシティでは、ICTの利活用によって、住民一人ひとりの活動、さらには各企業・団体の活動のベクトルを揃え、効果的かつ効率的な産業の創出・育成やエネルギー利用、治安維持、子どもや高齢者の見守り、交通渋滞の解消、災害対策などを実現します。
なぜスマートシティが注目されるのか
従来の計画都市の実現手段は、都市機能を具体化した建築物や道路の配置、土地の区画整理、ライフラインの設置など、ハードウェア作りが中心です。このため、時間が経っても都市機能は大きく変わることはなく、そこに暮らす住民の方が、都市に合わせて価値観や文化、生活を変えていく面があります。
一方、スマートシティでは、時代とともに変化する人口増減やエネルギー消費などの社会問題、住民の価値観やニーズに合わせて、最適な都市運営の継続を目指しています。そのため変化に対し、柔軟に対応できる仕組みが求められ、スマートシティの実現手段としてICTは高い親和性を持っています。コロナ禍を契機としたテレワークの普及など、大都市への人口集中にも変化の兆しも見えてきました。ICTを活用したスマートシティは、急激な社会変化にも柔軟に対応できる都市機能として注目を集めています。
スマートシティ実現へ官民連携で本格始動
国内におけるスマートシティへの取り組みは、どのように進んでいるのでしょうか。
内閣府の「統合イノベーション戦略2019」（2019年6月21日 閣議決定）では、スマートシティを情報社会にAIやIoTが加わったより生活しやすい社会と定義している「Society 5.0」の先行的な実現の姿として位置づけています。内閣府と文部科学省、経済産業省、国土交通省などを中心として事業が進められており、スマートシティの取り組みを官民連携で加速するため、「スマートシティ官民連携プラットフォーム」を発足しています。
また、国が地域、事業者と一体となって取り組む「スーパーシティ」構想を掲げています。2020年5月に「国家戦略特別区域法の一部を改正する法律」、いわゆるスーパーシティ法が成立しました。スマートシティでは、地域が持つ個別の社会課題の解決が中心だったのに対し、スーパーシティでは、生活全般にまたがる複数分野の先端的なサービスの提供、複数分野間でのデータ連携が重視されます。
スーパーシティ国家戦略特別区域を全国の自治体から公募し、キャッシュレス決済やクルマの自動運転、遠隔医療など最先端技術を暮らしに実装するなど、住民や事業者が参画するモデルを目指しています。
活発に動く自治体、企業も技術とノウハウを提供
一方、自治体の取り組みを見てみましょう。例えば、広島県東広島市では市内に広島大学など4つの大学が立地する学園都市のため、大学の豊富な知的資源を生かし、自治体と大学の連携を核としたスマートシティ構想に取り組んでいます。広島大学などと「包括的な連携推進に関する協定」を締結。学術研究面、人材育成面、産官学連携面などで、スマートシティの実現を目指しています。（関連記事：スマートシティの実現に向けて自治体が取り組むべきこと）
企業による取り組みも活発化しています。静岡県裾野市で開発プロジェクトを推進しているのが、トヨタ自動車の「ウーブン・シティ(Woven City)」です。自動運転、MaaS、パーソナルモビリティ、ロボット、スマートホーム技術、人工知能（AI）など、新技術を導入・検証できる実証都市を人々が生活を送るリアルな環境のもとでつくるプロジェクトです。2021年2月には地鎮祭が行われ、Woven Cityの建設がいよいよ始動しました。
スマートシティ構築には、企業が持つ技術やノウハウの活用が不可欠と言えます。今まさに官民一体となった実現への取り組みが広がっています。
国内で進むスマートシティの取り組み事例
では、国内外で既に始まっている特徴的なスマートシティの取り組みを紹介します。
富山県富山市：コンパクトシティ戦略
まず、持続可能なコンパクトシティを目指す富山県富山市の取り組み例です。同市では、少子高齢化による人口減少問題への危機感が現在ほど強くなかった2007年に、将来を見据えてコンパクトシティ戦略を打ち出しました。広域に分散していた都市機能をコンパクトに地域集約し、生活の便がよく、行政サービスも行き届き、コストも安い都市へと作り変える構想です。加えて、2018年からは、IoTを活用したスマートシティの実現にも取り組んでいます。IoT向け省電力・長距離通信が可能な「LoRaWAN™（ローラワン）」を居住地域に張り巡らせ、取得した個人情報以外のデータをFIWAREに載せて分析し、地域の新たな価値創出を行うという試みに挑戦しています。そのパイロット事業として、子供たちが登下校する際の通学路の安全を確保する「こどもを見守る地域連携事業」を実施しました。
出典：富山市ホームページ「富山市センサーネットワーク」について、より引用しNECで作成
大阪府：スマートシティ戦略
大阪府では、「大阪スマートシティ戦略Ver.1.0 e-OSAKAをめざして」を策定。先端技術で住民生活の質を向上させるスマートシティを2025年大阪・関西万博までに実現する取り組みを進めています。（関連記事：withコロナ／afterコロナの大阪スマートシティ戦略）
先駆的な動きとして2020年5月、新型コロナウイルス（COVID－19）感染症の拡大により、ICTを活用したコロナ対策に着手。ウィズコロナ・アフターコロナ時代に対応するため、不特定多数の人々が集まる施設やイベントの入口に二次元コードを貼付し、入場者がスマートフォンで読み取るシステム「大阪コロナ追跡システム」のアプリケーションをリリース。イベントなどの後、感染者が発生した場合には接触した可能性のある人にメールで注意喚起を行い、行動変容を促すとともに、クラスター発生の危険性を早期に感知することで感染拡大を防ぐ仕組みを構築しました。最新版のアプリでは、企業広告を表示することで、利用者にポイントが貯まる「大阪マイル」のサービスを導入。ポイントは景品と交換でき、またアプリ上に飲食店のメニューを表示して、スマホから注文・決済できるような利便性の向上を図っています。
出典：大阪府ホームページ「大阪マイルのため方」より引用しNECで作成
群馬県前橋市：自動運転バス
群馬県前橋市では、いち早く自動運転バスに取り組み、2022年度には自動運転バスの営業運行を目指しています。少子高齢化に伴うバス運転手の担い手不足の解決、高齢者に対しての安全で快適な移動手段の確保が狙いです。2018年度から昨年2020年度まで、3回にわたり実証実験を行い、2020年には日本で初めて「緑ナンバー」をつけた自動運転バスが、実際に乗客を乗せて公道を運行しました。（関連記事：自動運転バスで、誰もが暮らしやすい街へ5Gを活用した前橋市の挑戦）
栃木県宇都宮市：スマートなおもてなし
「スマートなおもてなし」の視点で、スマートシティ実現に取り組んでいるのが栃木県宇都宮市です。顔認証などのICT(情報通信技術)を活用したスマートフォンアプリ「お得で愉快だ宇都宮」を開発。2021年3月から4月にかけて、非接触での施設入退場や買い物(決済)などの実証実験を行いました。これは、ビジネスや観光、市内で開催されるスポーツイベントなどを目的とした来訪者を中心にICTを活用したサービスを提供し、データの利活用によって中心市街地の活性化につなげる取り組みです。（関連記事：スマートなおもてなしで、まちを元気に。宇都宮市が描く未来の扉）
東京都港区六本木：スマート街路灯
商店街が中心となった事例もあります。東京都港区の六本木商店街振興組合は、LED照明、通信機器、カメラ、デジタルサイネージなどを備えた多機能な「スマート街路灯」を31本設置しています。（関連記事：進化する六本木、スマート街路灯から始まる新時代のまちづくり）
2020年8月には、東京都のデータ利活用実証プロジェクトにて新型コロナウイルス感染症防止対策として、商店街周辺エリアの消費ボリュームや性別・年代別の消費行動の変化を分析し、消費と人の動きへの影響を可視化する実証実験を行いました。スマート街路灯に搭載したカメラとAIによる映像解析技術により、来街者の移動方向、属性(性別・年代)および人数を24時間リアルタイムに推定。東京都が公開している新型コロナウイルス感染症情報などのデータや気象庁の気象データを組み合わせて分析し、エリア毎・時間毎などでの傾向を捉えることで、三密回避・混雑回避のための仕組みの調査・検討が行われました。
この実証実験で得られた人流情報や購買情報などのデータに基づき、スマート街路灯のサイネージに混雑状況を表示する取り組みを始めています。
海外で進むスマートシティの取り組み事例
ポルトガル・リスボン
ヨーロッパを代表するスマートシティの1つが、ポルトガルの首都リスボン市です。住みやすく持続可能な都市にする取り組みとして「リスボン・インテリジェント・マネジメント・プラットフォーム」を構築しています。市内各所に設置されているセンサーやカメラで得られたデータを、AIやIoT技術を活用して収集・分析し、市内の安全や業務効率を効果的に向上させています。
例えば、警察車両にセンサーを取り付けて、その車両の正確な位置がリアルタイムに追跡でき、事件発生時の迅速な対応を実現。市内2000個のごみ箱にもセンサーを搭載し、ごみ箱が一杯になると通知されるため、収集作業やリソース管理の効率が向上しました。
また、市民向けの情報共有アプリケーション「Lisboa.24」を開発し、2020年5月から提供しています。これは、交通情報や施設の混雑状況など市民生活に必要な情報や新型コロナウイルス感染症対策に関する情報などを、スマートフォンやタブレットを通じて提供・可視化する行政サービスです。
アメリカ・ニューヨーク
米国のニューヨーク市では、既存の公衆電話をWi-Fiのホットスポットへ変える「Link NYC」のプロジェクトが進んでいます。使用されることが少なくなり、老朽化している公衆電話をキオスク端末（街頭・店舗・公共施設などに設置される固定された情報端末）へと置き換え、同時に無料Wi-Fiを提供しています。
キオスク端末には、大型タッチスクリーンを通した地域情報や交通機関の確認がリアルタイムで掲載され、携帯電話の充電が可能なUSBポート、赤外線センサー（人の動きを把握）、監視カメラの機能が備えてあります。市街を歩く人はいつでもWi-Fiが利用可能となり、人流や店舗ごとの利用者数の分析、駐車場の空き情報把握、スマートバンキングとしての利用も可能となっています。運用コストはディスプレイに表示される広告収入でまかなわれます。市内には約1000台が設置されており、今後も拡大していくといいます。
アメリカ・シカゴ
また、ミシガン州シカゴ市で実施された米国で最初のIoTを活用したスマートシティの取り組み「Array of Things（AoT）」です。同市では、都市環境、インフラ、都市活動についてのリアルタイムデータを、市内500カ所に設置したIoTデバイスから収集しています。収集したデータは国内外の研究機関や大学、企業、行政、市民・起業家など一般に開放し、街の様子を仮想空間内で再現したデジタルツイン(先述「Cyber Physical System（CPS）」に相当するもの)を構築して、街の未来を予測するためなどに活用します。デジタルツインを活用して様々な行政の施策効果を検証し、大気汚染やヒートアイランド現象、騒音、渋滞などの効果的対策を探すことができるといいます。
中国・杭州
次に、中国杭州市の「ETシティブレイン計画」です。2017年、同市は、人工知能を活用した交通監視システムによって、渋滞、違反、事故を減らすシステムの社会実装を、アリババを中心にして進めました。このシステムの特徴は、単に都市の活動を「見える化」するだけでなく、社会インフラを自律制御して円滑な社会活動を促していることです。例えば、信号を制御して交通の流量を調整し、渋滞の発生を予防・抑制しています。救急車などの緊急車両が通る際には、信号を青に切り替えて目的地への到着時間を短縮させています。これによって、激しい交通渋滞はほぼ発生しなくなり、緊急車両の到着時間は平均して15分以上早くなったといいます。
スマートシティを実現するための技術と仕組み
国内、海外におけるスマートシティの取り組みを紹介しましたが、スマートシティを構築するICTシステムの機能と構造という側面から見ると、いわゆる「Cyber Physical System（CPS）」そのものだと言えます。CPSとは、生活の場や街角など現実空間の状況や動きを反映したデータを収集、これを仮想空間内で解析して、現実空間の活動を最適化するシステムです。データの収集には、各種情報端末に加え、IoTデバイスの利用が必要になってきます。そして、仮想空間での解析や最適化には、クラウドや人工知能（AI）などを使ったビッグデータ解析が必要です。さらに、解析結果をフィードバックする際には、それを受けて何らかの情報を住民に提示する情報端末が必要です。将来的には、インフラ設備や自動運転車、ロボットなどに制御データをフィードバックし、都市の状況や動きに応じて最適に動く自律型システムへと発展することになるでしょう。
ただし、システムを分野ごと、サービスごと、自治体ごとに個別最適化して実装してしまうと、構築したシステムやサービスの再利用や連携が困難になり、拡張性も乏しくなってしまいます。都市ごとにシステムの独自性があって当たり前ですが、個々に白紙の状態からシステムを構築・運用したのでは、莫大なコストと、労力と、知見を費やすことになってしまいます。
都市OSで、都市ごとの課題やニーズの変化に対応
現実的で持続的に発展し続けることが可能なスマートシティの実現を目指して、2020年3月、内閣府は「スマートシティリファレンスアーキクチャ」と呼ぶスマートシティの設計図を公開しました。そこには、持続的なスマートシティの構築・運用を見据えたデータやサービスの連携機能を提供する情報プラットフォームである「都市オペレーティングシステム（都市OS）」と、都市の管理・運用に向けた戦略とルール、組織など「都市マネジメント」に求められる要件が定義されています。このうち、都市OSは、サービス同士の連携や都市間の連携を支えるシステム的な共通の土台となります。1対1で結合されていたサービスとデータの分離や、API（Application Programming Interface）の公開や認証を連携するための仕組みの規定など、サービスやほかの都市OSを相互に円滑につなぎやすくする役割を果たします。
出典：business leaders square wisdom「ニューノーマル時代、スマートシティに重要な2つの視点とは」より引用しNECにて図版作成
都市OSには、次のような3つの要件が求められます。1つめは「拡張容易（つづけられる）」であること。機能拡張や更新を容易にするためには、機能間を疎結合に結ぶシステムにするなど、必要な機能だけを拡張・更新できる仕組みが必要です。
2つめは「相互運用（つながる）」できること。地域内外のサービス連携や各都市の成果の有効活用を可能にするため、機能やサービスのインタフェースを共通化して、広く公開する必要があります。
3つめは「データ流通（ながれる）」ができること。地域内外の様々なデータを分野や組織の壁を超えて流通させて一元化したデータとして利用するためには、異種データを仲介する仕組みが必要です。
加えて、都市OS上に構築するシステムでは、社会に受容されるデータ活用を実現するための「トラスト」の確保が重要になります。トラストとは「データそのものが本当に正しいのか」という真正性、「データを扱うシステムに問題はないのか」という安全性、そして「取引先やエコシステムが信用できるかどうか」といった信頼性を担保することです。セキュリティを強化してデータの機密性を確保するだけでなく、住民をはじめ社会から信頼を得るためのより広範な取り組みが必要になるのです。
こうしたスマートシティの構築・運用に向けた要件を満たす具体的な都市OSとして、その活用が期待されているのが、EU（欧州連合）での官民連携投資によって開発された「FIWARE（ファイウェア）」です。既に世界26カ国140都市以上が、FIWAREを採用しています。
さらにCOVID-19の拡大によって、パンデミックはどの都市にも一様に影響を与えるものであり、予め対策をしておかないと、人々の生活に大きな支障をきたすことをあらためて経験しました。これからのスマートシティでは、防疫は課題の一つという位置づけではなく、どの都市においても前提とした課題になったといえます。そのため、今後スマートシティを推進していく際には、ある課題解決のために導入するデジタル技術やソリューションが、パンデミック発生の非常時にどのように切り替えて転用できるかという観点を持って設計することも必要です。
スマートシティ実現に向けた課題とは
より快適な社会の構築を目指すスマートシティ。その実現には、データ利活用により地域のあるべき姿を地域住民や地域を訪れる人と共創してどう描いていくか、いかに持続可能にしていくか、という点が課題になります。
具体的には、まず地域の目指す街の姿をどのように住民と合意形成していくか。データの取得・提供の安全性とメリットについて、いかに納得してもらうのかということです。
スマートシティで取り扱うデータには2種類があります。オープンデータや動向・傾向のような個人に紐づかないものと、利便性を高めるため個人のデータを同意の上で共有するものです。データを取得しても個人は特定されないこと、また個人データを共有した場合に、それに見合うメリットが享受されることを丁寧に説明して理解を得ることが重要となります。
さらに、スマートシティの構築には、都市OSの整備・適用、公共交通機関、電気・ガス・水道など、あらゆるインフラを整える必要があるため、官民連携したエコシステムで持続可能な投資回収モデルを構築することも欠かせません。そのためには、各種データの連携基盤の構築・運用など共有化すべきインフラの協調領域と、都市の個別課題やニーズの解決を図るソリューションの競争領域の線引きを整えることも重要です。
一人ひとりの価値観や生活様式に合った都市機能
世界各地の都市では、それぞれ個別の課題やニーズを抱えています。しかも、世界の人々の価値観が多様化し、地球温暖化や人口爆発、格差など様々な社会問題が顕在化したことで、すべての人が同じかたちの豊かさ、幸せを追求することはむずかしくなってきています。
一人ひとりの価値観や生活様式に合った生き方を擦り合わせる機能を都市自体が備えるため、データを有効活用するスマートシティの構築が必須になっています。
