Αρχιτεκτονικές Λογισμικού Έξυπνων Πόλεων

Transcript

1 Αρχιτεκτονικές Λογισμικού Έξυπνων Πόλεων Μία προσέγγιση με βάση ερωτηματολόγια Κακαρόντζας Γεώργιος Τμήμα Μηχανικών Πληροφορικής ΤΕ ΤΕΙ Θεσσαλίας Λάρισα, Ελλάδα Ανθόπουλος Λεωνίδας Τμήμα Διοίκησης Επιχειρήσεων ΤΕΙ Θεσσαλίας Λάρισα, Ελλάδα Περίληψη Στο άρθρο παρουσιάζονται τα ευρήματα της έρευνας που διενεργήθηκε σε ειδικούς στο πλαίσιο του έργου «Επιχειρησιακή Αρχιτεκτονική για Ψηφιακές Πόλεις (EADIC)» και είχε ως στόχο να προσδιοριστούν οι λειτουργικές και ποιοτικές απαιτήσεις των έξυπνων πόλεων. Στην κατεύθυνση αυτή, συσχετίζουμε τα αποτελέσματα της έρευνας με τις λειτουργικές και ποιοτικές κατηγορίες/υπο-κατηγορίες του προτύπου ποιότητας ISO με σκοπό να καταλήξουμε σε χρήσιμα συμπεράσματα αναφορικά με τις λειτουργικές και ποιοτικές απαιτήσεις των έξυπνων πόλεων. Τα ευρήματα αποτυπώνουν τις αυξημένες απαιτήσεις για διαλειτουργικότητα, ευχρηστία, ασφάλεια, διαθεσιμότητα και δυνατότητα ανάκαμψης. Βασισμένοι σε αρχεκτονικά πρότυπα, προτείνουμε ένα εννοιλογικό πλαίσιο αρχιτεκτονικής εφαρμογών για έξυπνες πόλεις, το οποίο ευθυγραμμίζεται με τα ευρήματα της παρούσας έρευνας. Abstract In this work we use the findings of a survey carried out in the context of the Enterprise Architecture for Digital Cities (EADIC) project to distil the important functional and quality requirements for smart cities. We associate survey s results to the functional and quality categories/sub-categories of the ISO quality model in order to draw useful conclusions regarding the important quality and functional requirements for smart cities. Findings include the increased need for interoperability, usability, security, availability/recoverability and maintainability. Based on appropriate architectural patterns derived using Pattern-Driven Architectural Partitioning we propose a conceptual application architecture framework for smart cities. The framework addresses the findings of the survey using the selected architectural patterns. Λέξεις κλειδιά - Digital Cities, Smart Cities, Survey study, software architecture. I. ΕΙΣΑΓΩΓΗ Έχουν δοθεί διάφοροι ορισμοί για την έξυπνη πόλη. Ένας αντιπροσωπευτικός ορισμός είναι ο ακόλουθος [1]: Πιστεύουμε ότι μια πόλη είναι έξυπνη όταν οι επενδύσεις σε ανθρώπινο και κοινωνικό κεφάλαιο, καθώς και οι παραδοσιακές (μεταφορές) και σύγχρονες υποδομές επικοινωνίας (ΤΠΕ) παρακινούν την βιώσιμη οικονομική ανάπτυξη και μια υψηλή ποιότητα ζωής, με μια συνετή διαχείριση των φυσικών πόρων, μέσω της συμμετοχικής διακυβέρνησης. Σύμφωνα με τον ορισμό αυτό μια έξυπνη πόλη σε γενικές γραμμές περιλαμβάνει πολλές διαφορετικές πτυχές. Αυτές τις πτυχές τονίζουν επίσης και άλλοι ορισμοί για τις έξυπνες πόλεις, όπως αυτός του European Smart Cities project στο [2] στον οποίο και βασίζεται ο ορισμός στο [1]. Το European Smart Cities project [2] ορίζει μια έξυπνη πόλη ως πόλη "με καλές επιδόσεις σε 6 χαρακτηριστικά, που βασίζεται σε έναν «έξυπνο» συνδυασμό από δραστηριότητες ανεξάρτητων και ενημερωμένων πολιτών". Αυτά τα 6 χαρακτηριστικά είναι: έξυπνη οικονομία, έξυπνη κινητικότητα, έξυπνο περιβάλλον, έξυπνοι άνθρωποι, έξυπνη διαβίωση και έξυπνη διακυβέρνηση. Επιπλέον, τα 6 αυτά χαρακτηριστικά υποδιαιρούνται σταθμισμένα σε παράγοντες που με τη σειρά τους ποσοτικοποιούνται με χρήση δεικτών. Λόγω της ποικιλομορφίας των εφαρμογών για τις έξυπνες πόλεις [3] είναι μάλλον δύσκολο να δημιουργήσει κανείς μια αρχιτεκτονική λογισμικού που περιλαμβάνει όλες τις πτυχές και τις ενοποιεί σε ένα κοινό πλαίσιο. Ωστόσο χωρίς μια προσεκτικά δομημένη αρχιτεκτονική λογισμικού και τις αντίστοιχες ανθρώπινες διαδικασίες που την υποστηρίζουν, δεν είναι δυνατό να χειριστεί κανείς την πολυπλοκότητα ενός προγράμματος για μια έξυπνη πόλη. Στο πλαίσιο του ερευνητικού έργου EADIC πραγματοποιήσαμε μία έρευνα για έξυπνες πόλεις με βάση ερωτηματολόγια. Ο σκοπός της έρευνας ήταν να επικοινωνήσουμε με εμπειρογνώμονες από πραγματικές έξυπνες πόλεις σε όλο τον κόσμο και να πάρουμε από αυτούς σημαντικές πληροφορίες έτσι ώστε στη συνέχεια να χρησιμοποιήσουμε αυτές τις πληροφορίες για συμπεράσματα όσον αφορά την αρχιτεκτονική λογισμικού μιας έξυπνης πόλης. Λόγω του μεγέθους και της πολυπλοκότητας του έργου μια έξυπνης πόλης [4] η ανατροφοδότηση των εμπειρογνωμόνων είναι απαραίτητη για ένα χρήσιμο σύνολο αρχιτεκτονικών απαιτήσεων. Στην επόμενη ενότητα σας παρουσιάζουμε τις λεπτομέρειες της έρευνας: τις λεπτομέρειες κατασκευής, τους συμμετέχοντες καθώς και το ερωτηματολόγιο και τα επιτευχθέντα αποτελέσματα. Κατόπιν χρησιμοποιούμε τα αποτελέσματα της έρευνας για να αντλήσουμε λειτουργικές και ποιοτικές απαιτήσεις. Ιδιαίτερα για τις ποιοτικές απαιτήσεις χρησιμοποιούμε την ταξινόμηση του προτύπου ποιότητας ISO [5]. Με βάση αυτές τις απαιτήσεις θα προχωρήσουμε στην επόμενη ενότητα, στην επιλογή των κατάλληλων αρχιτεκτονικών προτύπων και θα προτείνουμε ένα πλαίσιο εννοιολογικής αρχιτεκτονικής για εφαρμογή σε έξυπνες πόλεις, το οποίο βασίζεται σε αυτά τα πρότυπα. Τέλος, στη τελευταία ενότητα παρουσιάζουμε εν συντομία ορισμένες μελλοντικές ερευνητικές κατευθύνσεις και συμπεράσματα. 14

2 II. ΛΕΠΤΟΜΕΡΕΙΕΣ ΤΗΣ ΈΡΕΥΝΑΣ A. Κατασκευή του ερωτηματολογίου και συμμετέχοντες Μια αρκετά συνηθισμένη μέθοδος, που συνήθως χρησιμοποιείται για ερευνητικούς σκοπούς, είναι η ανάπτυξη μιας έρευνας με βάση ερωτηματολόγια, με στόχο την άμεση συλλογή των αναγκαίων πληροφοριών. Τέτοιες έρευνες μπορούν να κωδικοποιήσουν τη στάση ειδικών σε σχέση με συγκεκριμένα θέματα, να εξάγουν γνώση σχετικά με τις μεθόδους που χρησιμοποιούνται ώστε να αναπτυχθεί ένα προϊόν ή μια υπηρεσία και να βοηθήσουν στη κατανόηση και στην αξιολόγηση των προσδοκιών. Μέχρι τώρα έχουν υπάρξει διάφορες μελέτες για το πώς θα πρέπει να υλοποιηθεί ένα κατάλληλο ερωτηματολόγιο, έτσι ώστε η εξαγωγή των απαραίτητων γνώσεων να είναι εφικτή [6],[7],[8]. Στην περίπτωσή μας, κρίθηκε αναγκαία η χρήση μιας έρευνας για την ανάκτηση των επιθυμητών πληροφοριών ώστε να κατανοήσουμε τις σημαντικές αρχιτεκτονικές απαιτήσεις καθώς και τους παράγοντες βιωσιμότητας των «έξυπνων πόλεων». Η κατασκευή της έρευνας έγινε με βάση το πλαίσιο Zachman [9], που παρέχει έναν τυπικό και ιδιαίτερα δομημένο τρόπο του προσδιορισμού μιας επιχείρησης. Αποτελείται από ένα δισδιάστατο πίνακα, όπου οι γραμμές αντιπροσωπεύουν τις απόψεις των βασικών ρόλων στη διαδικασία ανάπτυξης του συστήματος, ενώ οι στήλες αντιπροσωπεύουν διαφορετικές πτυχές της διαδικασίας με την παροχή των έξι βασικών ερωτημάτων: "Τι", "Πως", "Πού", "Ποιος", "Πότε" και "Γιατί". H έρευνά μας αποτελείται από πέντε γενικές ομάδες ερωτήσεων: «ερωτήσεις σχετικές με την αρχιτεκτονική», «πηγές δεδομένων», «διοίκηση οργάνωση και χρηματοδότηση έξυπνων πόλεων», «διαχείριση κρίσιμων θεμάτων/ορόσημα έξυπνης πόλης» και «διαχείριση έργου έξυπνης πόλης, αποστολή και στόχοι», όπου κάθε μία αντιστοιχεί σε μία από τις ακόλουθες ερωτήσεις-κλειδιά: «Πώς», «Τι», «Που», «Πότε», και «Γιατί», αντίστοιχα. Στις ακόλουθες παραγράφους, παρέχουμε μια σύντομη περιγραφή των ερωτήσεων που περιείχαν οι πέντε προαναφερόμενες γενικές κατηγορίες και το πώς σχετίζονται αυτά τα ερωτήματα με το πλαίσιο Zachman. Η πρώτη ομάδα αποτελείται από ερωτήσεις που σχετίζονται με τις παρεχόμενες υπηρεσίες σε μια έξυπνη πόλη, επιχειρηματικές υπηρεσίες, όπως η υγειονομική περίθαλψη, εκπαίδευση, καθώς και ερωτήσεις που σχετίζονται με την υποδομή, όπως αισθητήρες, έξυπνα ενεργειακά δίκτυα, κεραίες, κλπ. Γενικά περιλαμβάνει ερωτήσεις που σχετίζονται με τις δραστηριότητες που πραγματοποιούνται μέσα στην έξυπνη πόλη. Η επόμενη ομάδα ερωτήσεων προσπαθεί να αναγνωρίσει τον τρόπο με τον οποίο συλλέγονται τα δεδομένα, καθώς και το πώς εξασφαλίζεται η ασφάλεια και η διαχείρισή τους. Κυρίως προσπαθούμε να καταλάβουμε τον τρόπο που υπάρχουσες έξυπνες πόλεις συλλέγουν δεδομένα, ξεκινώντας με πιο γενικές ερωτήσεις, όπως πως γίνεται η συλλογή και η διαχείριση των δεδομένων, και συνεχίζοντας με πιο συγκεκριμένες και τυπικές ερωτήσεις για τα δεδομένα που σχετίζονται κυρίως με την ασφάλεια. Οι επόμενες τρεις ομάδες ερωτήσεων σχετίζονται με την διαχείριση μιας έξυπνης πόλης. Η πρώτη προσπαθεί να αναγνωρίσει τα βασικά πρόσωπα που εμπλέκονται στην ανάπτυξη (χρηματοδότηση έργου), διοίκηση και συντήρηση της έξυπνης πόλης. Στην επόμενη ομάδα ερωτήσεων, ο στόχος είναι η κατανόηση της επίδρασης του χρόνου στην έξυπνη πόλη και πιο συγκεκριμένα του επιχειρηματικού κύκλου και των κρίσιμων συμβάντων του. Για παράδειγμα, οι ερωτήσεις που σχετίζονται με τον χρονοπρογραμματισμό των αξιολογήσεων και της συντήρησης των παρεχόμενων υπηρεσιών, προσπαθούν να αξιολογήσουν σε πιο στάδιο του επιχειρηματικού κύκλου εντοπίζεται αυτή τη χρονική στιγμή η εξέλιξη της έξυπνης πόλης. Τέλος, με την τελευταία ομάδα ερωτήσεων προσπαθούμε να κατανοήσουμε του επιχειρηματικούς στόχους και τις στρατηγικές και το πώς αυτοί οι στόχοι μεταφράζονται σε συγκεκριμένους κανόνες και περιορισμούς. Γενικά, η κατασκευή του ερωτηματολογίου βασίζεται στο πλαίσιο του Zachman και προσπαθεί να περιγράψει την έννοια της έξυπνης πόλης στο σύνολό της, ξεκινώντας με ερωτήσεις που συσχετίζονται με το σημείο εκκίνησης της έξυπνης πόλης, συνεχίζοντας με την ανάλυση της τρέχουσας κατάστασης και τελειώνοντας με την εκτίμηση του μέλλοντος της έξυπνης πόλης. Οι επιλεγμένοι ειδικοί που συμμετείχαν στην έρευνα είναι μηχανικοί πραγματικών έξυπνων πόλεων σε όλο τον κόσμο και επομένως έχουν το απαραίτητο υπόβαθρο και την απαιτούμενη εμπειρία στο θέμα αυτό. Επιπλέον το πραγματικό ενδιαφέρον τους στο θέμα των έξυπνων πόλεων, τους παρακινεί στην συμμετοχή τους στην έρευνα γιατί ενδιαφέρονται για τα αποτελέσματά της. Συνολικά συμμετείχαν 18 ειδικοί και ήταν μηχανικοί από τις ακόλουθες πόλεις: Digital City of Trikala (Greece), Den Haag (The Netherlands), Amsterdam (The Netherlands), Brisbane (Australia), Waterfront Toronto (Canada), Turin (Italy), Thermi (Greece), Thessaloniki (Greece), Heraklion (Greece), Zurich (Switzerland), Geneva MAN (Switzerland), smart city of Melbourne (Australia), green city of Queensland (Australia), green city of Roland Victoria (Australia), smart city of Brisbane (Australia). Σχετικά με το εκπαιδευτικό υπόβαθρο των συμμετεχόντων ειδικών, 11 είχαν διδακτορικό, 5 είχαν μεταπτυχιακό και 2 είχαν πτυχίο. Η έρευνα διεξάχθηκε τον Ιούνιο/Ιούλιο του 2013 B. Ερωτήσεις της έρευνας και αποτελέσματα Το ερωτηματολόγιο περιείχε 34 ερωτήσεις, συμπεριλαμβανομένων και 3 ερωτήσεων για τα δημογραφικά χαρακτηριστικά. Όπως αναφέραμε στην προηγούμενη ενότητα, το ερωτηματολόγιο χωρίζεται σε πέντε γενικές κατηγορίες. Σ αυτή την ενότητα θα δώσουμε μια πιο λεπτομερή ανάλυση των κατηγοριών, των ερωτήσεών τους και των αποτελεσμάτων που είχαμε. Οι ερωτήσεις επιλέχθηκαν προσεκτικά ώστε να εξαγάγουμε την απαιτούμενη πληροφορία σε σχέση με την αρχιτεκτονική των υπό εξέταση έξυπνων πόλεων και των παρεχόμενων υπηρεσιών τους. Στις περισσότερες ερωτήσεις ήταν δυνατό να υπάρξουν περισσότερες από μία απαντήσεις και επομένως τα ποσοστά δεν αθροίζονται πάντα στο 100%. Επίσης προσέξτε πως για συντομία σε κάποιες περιπτώσεις παρουσιάζουμε μόνο τις πιο δημοφιλείς απαντήσεις, όταν οι υπόλοιπες απαντήσεις δεν επηρεάζουν το αποτέλεσμα. Λόγω έλλειψης χώρου δεν δίνονται οι πλήρεις πίνακες των απαντήσεων. Οι ενδιαφερόμενοι αναγνώστες μπορούν να βρουν τις πλήρεις λεπτομέρειες στο «Παραδοτέο : «ΈΚΘΕΣΗ ΜΕ ΤΗ ΝΕΑ ΦΥΣΙΚΗ ΚΑΙ ΕΠΙΧΕΙΡΗΣΙΑΚΗ ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΗ (ΤΕΧΝΙΚΗ ΑΝΑΦΟΡΑ)» του έργου. 15

3 Η πρώτη ομάδα ερωτήσεων, με τον τίτλο «ερωτήσεις σχετικές με την αρχιτεκτονική», περιέχει δύο ερωτήσεις, και πιο συγκεκριμένα «Παρεχόμενες Υπηρεσίες» και «Εγκατεστημένη Υποδομή». Στην πρώτη περίπτωση οι πιο δημοφιλείς υπηρεσίες στις έξυπνες πόλεις είναι οι περιβαλλοντικές και οι επικοινωνιακές υπηρεσίες με 67% και 56%, αντίστοιχα (ΠΙΝΑΚΑΣ I. ). ΠΙΝΑΚΑΣ I. ΠΑΡΕΧΌΜΕΝΕΣ ΥΠΗΡΕΣΙΕΣ Παρεχόμενες Υπηρεσίες Σύνολο Ποσοστό Περιβαλλοντικές 12 67% Επικοινωνιακές 10 56% Ηλεκτρονικής διακυβέρνησης 9 50% Έξυπνης μεταφοράς 9 50% Επιχειρηματικές 7 39% Εκπαίδευσης 5 28% Ασφάλειας 4 22% Φροντίδας υγείας 4 22% Περισσότερες κατηγορίες παραλήφθηκαν για συντομία Σχετικά με την δεύτερη ερώτηση, σύμφωνα με τις απαντήσεις η πιο δημοφιλής υποδομή είναι ενσύρματες ή ασύρματες δικτυακές υποδομές με 67% και 61%, αντίστοιχα. Η δεύτερη ομάδα ερωτήσεων, με τον τίτλο «πηγές δεδομένων», προσπαθεί αρχικά να εντοπίσει τον τρόπο με τον οποίο συλλέγονται τα δεδομένα και στη συνέχεια προσπαθεί να αναγνωρίσει το επίπεδο της ασφάλειας που υπάρχει για την προστασία των δεδομένων αυτών. Η πρώτη ερώτηση σχετίζεται με την «Συλλογή και αποθήκευση δεδομένων»: 72% των έξυπνων πόλεων έχουν απευθείας συλλογή δεδομένων, ενώ 33% έμμεση συλλογή δεδομένων. Σχετικά με την αποθήκευση των δεδομένων, 44% χρησιμοποιούν τοπικές υποδομές δεδομένων, ενώ 22% χρησιμοποιούν εξωτερικές υποδομές δεδομένων, όπως η αποθήκευση στο νέφος (cloud storage) (ΠΙΝΑΚΑΣ II. ) ΠΙΝΑΚΑΣ II. ΣΥΛΛΟΓΗ ΚΑΙ ΑΠΟΘΗΚΕΥΣΗ ΔΕΔΟΜΕΝΩΝ Συλλογή και Αποθήκευση Δεδομένων Σύνολο Ποσοστό Απευθείας συλλογή δεδομένων 13 72% Τοπική αποθήκευση δεδομένων 8 44% Έμμεση συλλογή δεδομένων 6 33% Εξωτερική αποθήκευση (π.χ. cloud) 4 22% Επιπροσθέτως, θέσαμε τρεις ερωτήσεις σε σχέση με το επίπεδο πρόσβασης στα διαθέσιμα δεδομένα από το προσωπικό διαχείρισης της έξυπνης πόλης, το προσωπικό των εμπλεκομένων φορέων με την έξυπνη πόλη και τους τελικούς χρήστες της έξυπνης πόλης (ΠΙΝΑΚΑΣ III. ). ΠΙΝΑΚΑΣ III. ΕΠΙΠΕΔΑ ΠΡΟΣΒΑΣΗΣ Επίπεδο πρόσβασης του προσωπικού διαχείρισης της πόλης Σύνολο Ποσοστό Πρόσβαση με βάση τον ρόλο 7 39% Εξαρτάται από το έργο 4 22% Περισσότερες κατηγορίες παραλήφθηκαν για συντομία Επίπεδο πρόσβασης των Σύνολο Ποσοστό εμπλεκομένων φορέων Εξαρτάται από το έργο 12 60% Καμία 3 17% Δεν απαντώ 3 17% Πλήρης 1 6% Επίπεδο πρόσβασης τελικών Σύνολο Ποσοστό χρηστών Πρόσβαση σε συγκεκριμένα δεδομένα 6 33% Εξαρτάται από το έργο 5 28% Περισσότερες κατηγορίες παραλήφθηκαν για συντομία Σχετικά με την ιδιοκτησία των δεδομένων, σε γενικές γραμμές η δημοτική αρχή και ο οργανισμός του έργου με 50% και 39% αντίστοιχα, είναι υπεύθυνοι για την διαχείριση των δεδομένων. Σε πολλές περιπτώσεις τα δεδομένα είναι από κοινού ιδιοκτησία περισσοτέρων από ενός οργανισμών. Τέλος, ένα εντυπωσιακό στοιχείο αφορά το ότι το 78% των έξυπνων πόλεων δεν κάνουν χρήση κρυπτογράφησης των δεδομένων, που δεν συνάδει με την ανάγκη για την ιδιωτικότητα των δεδομένων και την εξασφάλιση της ανωνυμίας. Το υπόλοιπο 22%, υποστήριξε πως συνήθως η κρυπτογράφηση των δεδομένων βασίζεται στο λογισμικό που χρησιμοποιείται και εξαρτάται από τα δεδομένα (5,5% και 11%, αντίστοιχα). Το υπόλοιπο 5,5% δεν έδωσε λεπτομέρειες για την μεθοδολογία κρυπτογράφησης που εφαρμόζεται. Σχετικά με την ομάδα ερωτήσεων για την «Διοίκηση οργάνωση και χρηματοδότηση έξυπνων πόλεων», ο στόχος ήταν η αναγνώριση κάποιων κρίσιμων οικονομικών, διαχειριστικών και προωθητικών θεμάτων, όπως η διαδικασία που ακολουθείται μια και αυτήν είναι σημαντική για την βιωσιμότητα των έξυπνων πόλεων. Ο στόχος της πρώτης ερώτησης στην κατηγορία αυτή είχε σχέση με την αναγνώριση των βασικών συντελεστών που εμπλέκονται στην καλή απόδοση των υπηρεσιών. Σύμφωνα με τα αποτελέσματα σε όλες τις έξυπνες πόλεις, εμπλέκονται οι δήμοι, αλλά επίσης και οι υπηρεσίες τοπικών μεταφορών σε ποσοστό 50%, καθώς και διάφοροι άλλοι φορείς. Φυσικά στις περισσότερες έξυπνες πόλεις, εμπλέκονται περισσότεροι του ενός φορείς στην παρακολούθηση της απόδοσης των παρεχομένων υπηρεσιών. Οι επόμενες τέσσερις ερωτήσεις σχετίζονται με την χρηματοδότηση, που είναι ένα από τα πιο σημαντικά θέματα στην ανάπτυξη μιας καλά-κατασκευασμένης και βιώσιμης έξυπνης πόλης. Οι σχετικές ερωτήσεις είναι οι ακόλουθες: «Ποιος χρηματοδοτεί το έργο;», «Από πού προέρχονται τα χρήματα;», «Ποιος εκμεταλλεύεται τις υπηρεσίες;», και τέλος «Ποιος συλλέγει τα εισοδήματα;». Στην πρώτη ερώτηση συνήθως ο δημόσιος τομέας με 44% ή ο δημόσιος τομέας μαζί με τον ιδιωτικό τομέα είναι σε ποσοστό 56%, είναι υπεύθυνοι για την χρηματοδότηση του έργου. 16

4 Συνήθως τα χρήματα προέρχονται από την κυβέρνηση και/ή ιδιωτικά κεφάλαια σε ποσοστό 50%, αντίστοιχα, καθώς και την ΕΕ σε ποσοστό 39% για τις χώρες της ΕΕ που συμμετείχαν στην έρευνα. Σχετικά με την προώθηση των υπηρεσιών, αυτή γίνεται ως συνεργασία δημόσιων οργανισμών με τον δήμο και ιδιωτικές επιχειρήσεις στις περισσότερες περιπτώσεις. Σε σχέση με την εμπορευματοποίηση των υπηρεσιών, το 44% δεν ήταν βέβαιοι σε σχέση με τον μηχανισμοί που ακολουθούνταν γι αυτή την διαδικασία, ενώ το 17% των συμμετεχόντων απάντησαν πως οι υπηρεσίες παρέχονταν ελεύθερα ή πωλούνταν από ιδιωτικές. Σε ότι αφορά την συλλογή των εισοδημάτων που προέρχονται από την εκμετάλλευση των υπηρεσιών, οι απαντήσεις που δόθηκαν είναι πως ο δήμος είναι υπεύθυνος γι αυτή την διαδικασία, πως οι υπηρεσίες παρέχονται ελεύθερα και πως διάφοροι φορείς εμπλέκονται στη διαδικασία αυτή σε ποσοστό 22% και για τις τρεις αυτές απαντήσεις. Σχετικά με την διαχείριση των υπηρεσιών αναφέρθηκε πως στο 72% των περιπτώσεων ο δήμος είχε αυτή την ευθύνη, ενώ στο 67% εμπλέκονταν και ο οργανισμός του έργου Η επόμενη ομάδα ερωτήσεων «διαχείριση κρίσιμων θεμάτων/ορόσημα έξυπνης πόλης» προσπαθεί να εντοπίσει την ποιότητα των παρεχόμενων υπηρεσιών με βάση τις αξιολογήσεις που διεξάγονται κατά την λειτουργία της έξυπνης πόλης. Αρχικά, οι συμμετέχοντες ερωτήθηκαν για τα βασικά πρόσωπα ή τους οργανισμούς (δημόσιους ή ιδιωτικούς) που είχαν την ιδέα για την εκκίνηση του έργου της έξυπνης πόλης. Στο 44% των περιπτώσεων ο δήμος ήταν υπεύθυνος για την έναρξη του έργου, ενώ στο 28% των περιπτώσεων μια ερευνητική ομάδα έπαιξε αυτό το ρόλο. Σχετικά με τους βασικούς φορείς που εμπλέκονται στην παρακολούθηση των υπηρεσιών, συνήθως ο δήμος έχει αυτό το ρόλο σε ποσοστό 67%, ακολουθούμενος από «διάφορους φορείς» σε ποσοστό 28% και τους εταίρους του έργου σε ποσοστό 22%. Είναι ιδιαίτερα ενθαρρυντικό το γεγονός πως στο 62% των έξυπνων πόλεων γίνονται αξιολογήσεις, ενώ στο 56% των περιπτώσεων οι αξιολογήσεις αυτές γίνονται σε τακτά χρονικά διαστήματα. Τέλος, οι διαχειριστές των έξυπνων πόλεων ερωτήθηκαν για την συχνότητα με την οποία συντηρούνται οι υποδομές των υπηρεσιών. Το 50% των ερωτηθέντων απάντησαν ότι δεν ήταν σίγουροι για τη συχνότητα αυτής της διαδικασίας, ενώ το υπόλοιπο 50% απάντησε πως αυτή η διαδικασία λαμβάνει χώρα διαρκώς, σπάνια, ετησίως ή ανάλογα με τις προδιαγραφές του έργου. Η τελευταία κατηγορία ερωτήσεων, «διαχείριση έργου έξυπνης πόλης, αποστολή και στόχοι», επιχειρεί να εντοπίσει τους λόγους που οδήγησαν στην ανάπτυξη της έξυπνης πόλης και το αν το έργο αναπτύχθηκε σύμφωνα με κάποια πρότυπα, όπως η εφαρμογή επιχειρηματικών σχεδίων ή σχεδίων έργου. Η ύπαρξη ενός καλά δομημένου επιχειρηματικού σχεδίου καθορίζει σε μεγάλο βαθμό την βιωσιμότητα του έργου της έξυπνης πόλης. Μόνο στο 56% των περιπτώσεων ακολουθήθηκε κάποιο επιχειρηματικό σχέδιο σύμφωνα με τις απαντήσεις των ερωτηθέντων, ενώ στο 44% δεν υπάρχει κάτι ανάλογο. Αυτό το ποσοστό κρίνεται ιδιαίτερα χαμηλό για ένα τόσο σημαντικό έργο. Τέλος, στην ερώτηση «Ποιοι είναι οι πιθανοί επιχειρηματικοί στόχοι;» οι κυρίαρχες απαντήσεις (σε ποσοστό 33% η καθεμία) ήταν: ενθάρρυνση της καινοτομίας, εξοικονόμηση πόρων και διάφοροι άλλοι στόχοι (π.χ. βελτίωση της εξωστρέφειας της πόλης κ.α. ). Η εσωτερική οργανωτική δομή στις περισσότερες περιπτώσεις (61%) δεν υφίσταται, ενώ στις περιπτώσεις που υπάρχει κάποιο εσωτερικό οργανωτικό πλαίσιο, αυτό βασίζεται σε κανόνες και οδηγούς. Μία τελευταία ενότητα ερωτήσεων είχε ως θέμα τις αρχικά παρεχόμενες. Οι ερωτήσεις αυτές αποκάλυψαν μία ευρύτητα στις παραχόμενες υπηρεσίες με έμφαση κυρίως στις έξυπνες μεταφορές (22%), στους διαλόγους μέσω διαδικτύου (22%) και στον έλεγχο εκπομπών καυσαερίων (17%). III. ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΚΕΣ ΚΑΙ ΠΟΙΟΤΙΚΕΣ ΑΠΑΙΤΗΣΕΙΣ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΛΟΓΙΣΜΙΚΟΥ ΕΞΥΠΝΩΝ ΠΟΛΕΩΝ Προκειμένου να εξαγάγουμε κατάλληλα αρχιτεκτονικά πρότυπα για την αρχιτεκτονική των έξυπνων πόλεων θα χρησιμοποιήσουμε αρχικά τα αποτελέσματα του ερωτηματολογίου για να κατανοήσουμε τις σημαντικές λειτουργικές και ποιοτικές απαιτήσεις των έξυπνων πόλεων. Στη συνέχεια θα χρησιμοποιήσουμε αυτές τις απαιτήσεις για να προτείνουμε μία αρχιτεκτονική προσέγγιση για τις έξυπνες πόλεις με βάση αρχιτεκτονικά πρότυπα. Οι ποιοτικές απαιτήσεις μπορούν να οριστούν σύμφωνα με το πρότυπο ISO [5]. Το μοντέλο αυτό παρέχει τις διαφορετικές κατηγορίες ποιότητας που χρειάζεται να σκεφτούμε με βάση τα ευρήματα του ερωτηματολογίου. Ταυτόχρονα χρειάζεται να σκεφτούμε επίσης και τα λειτουργικά χαρακτηριστικά των εφαρμογών που παρέχονται σε μία έξυπνη πόλη. Στην περίπτωση της έρευνάς μας όμως, εφόσον κάναμε μόνο μία γενική μελέτη δεν έχουμε συγκεκριμένες λειτουργικές απαιτήσεις παρά μόνο γενικούς τύπους απαιτήσεων. Οι πολλοί και διαφορετικοί τύποι των εφαρμογών και των υπηρεσιών, καταδεικνύουν την ανάγκη για μία γενική αρχιτεκτονική εφαρμογών και την ανάγκη αυτές οι εφαρμογές να μπορούν να επικοινωνήσουν μεταξύ τους χωρίς προβλήματα αν χρειαστεί. Επομένως η ανάγκη για διαλειτουργικότητα (interoperability) μεταξύ αυτών των διαφορετικών εφαρμογών και υπηρεσιών κρίνεται ως σημαντική. Η παροχή ενός μικρού μόνο ποσοστού υπηρεσιών σε σχέση με την ασφάλεια και την υγεία, δείχνει πως οι έξυπνες πόλεις, προς το παρόν τουλάχιστον, έχουν μικρή ανάγκη για υποδομές κρίσιμου πραγματικού χρόνου (hard-real time) σχετικές με την ασφάλεια. Επομένως το υποχαρακτηριστικό της απόδοσης (performance efficiency) που έχει σχέση με την χρονική συμπεριφορά (timing behavior) δεν φαίνεται να είναι τόσο σημαντικό. Παρόλα αυτά θα πρέπει να είναι εφικτό για μία εφαρμογή της έξυπνης πόλης να παρέχει δεδομένα από τους αισθητήρες που βρίσκονται διάσπαρτοι στην πόλη, σε πραγματικό χρόνο. Γι αυτό το σκοπό μπορεί να χρησιμοποιηθεί μία υποδομή Ubiquitous Sensor Network 17

5 (USN). Στο έργο μας, μας απασχόλησαν κυρίως θέματα επιχειρηματικής αρχιτεκτονικής και όχι θέματα φυσικών υποδομών. Παρόλα αυτά θα πρέπει να τονίσουμε πως αξιόπιστες υποδομές δικτύων αισθητήρων που παρέχουν δεδομένα σε πραγματικό χρόνο στις διάφορες εφαρμογές, είναι φυσικά απαραίτητα για τη λειτουργία μιας έξυπνης πόλης. Εφόσον υπάρχει έλλειψη εικονικών μηχανών (17%), μητροπολιτικού δικτύου (6%) καθώς και ενοικιασμένης δικτυακής υποδομής (0%), θα είναι δύσκολο να εγγυηθεί η έξυπνη πόλη συγκεκριμένα επίπεδα ποιότητας των παρεχόμενων υπηρεσιών (Quality of Service QoS). Φαίνεται και πάλι πως η χρονική απόδοση (performance) δεν είναι κυρίαρχο θέμα, τουλάχιστον προς το παρόν. Επίσης η συνύπαρξη δεν είναι πρωταρχικό θέμα όπως φαίνεται από το σχετικά μικρό ποσοστό χρήσης εικονικών μηχανών (virtualization). Η τρέχουσα πρακτική καταδεικνύει πως προς το παρόν τουλάχιστον, δεν είναι εύκολο να εγγυηθούν οι έξυπνες πόλεις κρίσιμες από άποψη ασφάλειας υπηρεσίες. Παρόλα αυτά τέτοιες υπηρεσίες ενδέχεται να προκύψουν στο μέλλον. Επομένως η αρχιτεκτονική που θα προταθεί θα πρέπει να είναι σε θέση να τις καλύψει. Η τοπική αποθήκευση δεδομένων (44%) σε συνδυασμό με την πολλαπλότητα των εμπλεκόμενων φορέων, δείχνει πως τα δεδομένα ενδέχεται να είναι αποθηκευμένα σε πολλές διαφορετικές βάσεις δεδομένων που είναι διάσπαρτες σε πολλαπλές τοποθεσίες. Αυτό δημιουργεί μια κατάσταση στην οποία κάθε εφαρμογή και ο οργανισμός που την φιλοξενεί είναι τελικά υπεύθυνος για την διαφύλαξη των δικών του δεδομένων. Ταυτόχρονα όμως, θα πρέπει να είναι δυνατό να προσπελάσουν και άλλες απομακρυσμένες εφαρμογές αυτά τα τοπικά αποθηκευμένα δεδομένα με προδιαγεγραμμένους τρόπους. Επομένως η πιστοποίηση(authenticity) καθώς και η ασφάλεια (security) του μοντέλου ISO είναι σημαντικές, όπως σημαντική είναι επίσης το στοιχείο της διαλειτουργικότητας (interoperability) του χαρακτηριστικού της συμβατότητας (compatibility). Πολλοί διαφορετικοί ρόλοι (προσωπικό διαχείρισης, εμπλεκόμενοι φορείς και γενικά οι τελικοί χρήστες) μπορούν να προσπελάσουν τα δεδομένα με διαφορετικούς τρόπους ο καθένας. Αυτό οδηγεί ξανά στο συμπέρασμα πως κάθε εφαρμογή θα πρέπει να είναι υπεύθυνη για τους δικούς της μηχανισμούς πιστοποίησης (authentication), μια και η πρόσβαση σε εξάρτηση με το έργο είναι ψηλά και στις τρεις λίστες. Ακόμη η πρόσβαση με βάση τον ρόλο για την εξουσιοδότηση (authorization) είναι κάτι που απαιτείται για το προσωπικό της διαχειριστικής αρχής. Επίσης, ανάλογα με την εφαρμογή και τον υπεύθυνο οργανισμό γι αυτήν, τα δεδομένα ανήκουν σε πολλά διαφορετικά μέρη, κάτι που δημιουργεί ξανά την ανάγκη για διαλειτουργικότητα (interoperability) και την ανάγκη για παροχή κάποιου μηχανισμού πρόσβασης δεδομένων ανάλογα με την εφαρμογή. Η κρυπτογράφηση δεν χρησιμοποιείται για την διαφύλαξη των δεδομένων. Αυτό μας οδηγεί στο συμπέρασμα πως τα δεδομένα αυτά δεν σχετίζονται με προσωπικά δεδομένα, παρά περισσότερο με δεδομένα που αφορούν τις υπηρεσίες της πόλης προς τους πολίτες και τα οποία ως εκ τούτου θα πρέπει να προσπελάζονται εύκολα από άλλες εφαρμογές. Αυτό το χαρακτηριστικό των παρεχόμενων δεδομένων επαληθεύεται επίσης και από το γεγονός πως οι αρχικά παρεχόμενες εφαρμογές στις έξυπνες πόλεις δεν σχετίζονται με προσωπικά δεδομένα. Παρόλα αυτά το μικρό ποσοστό των περιπτώσεων (22%), που χρησιμοποιούν κρυπτογράφηση καθώς και το γεγονός πως όταν χρησιμοποιείται εξαρτάται από τα δεδομένα όπως και το γεγονός της πολλαπλότητας των υπηρεσιών, δείχνουν πως μπορεί να υπάρξουν περιπτώσεις όπου η αυξανόμενη ασφάλεια με χρήση κρυπτογράφησης μπορεί να είναι αναγκαία. Έτσι η εμπιστευτικότητα (confidentiality) μπορεί να μην είναι μία από τις βασικές αρχιτεκτονικές απαιτήσεις αλλά δεν παύει να είναι υποχρεωτική η υποστήριξή της στις περιπτώσεις όπου χρειάζεται. Υπάρχει μία πληθώρα εμπλεκόμενων φορέων στην παροχή των υπηρεσιών. Αυτός ο κατακερματισμός της ευθύνης δείχνει έντονα προς την ανάγκη δημιουργίας ενός επιπέδου διαλειτουργικότητας (interoperability) μεταξύ των υπηρεσιών, μια και σε πολλές περιπτώσεις η παροχή της υπηρεσίας εκτός του δήμου δίνεται και σε άλλους φορείς με τις Τοπικές μεταφορές (50%) και τις τοπικές Μικρομεσαίες Επιχειρήσεις (ΜμΕ) (39%) να είναι οι δύο πιο δημοφιλείς επιλογές. Αυτό το γεγονός επίσης εγείρει και ανησυχίες για την αξιοπιστία (reliability) των παρεχόμενων υπηρεσιών συνολικά. Γενικά ενδέχεται να είναι περισσότερο δύσκολο να εγγυηθούμε πως όλες οι παρεχόμενες υπηρεσίες είναι διαθέσιμες (available) συνεχώς, αφού οι πολλές διαφορετικές εγκαταστάσεις για τις μεμονωμένες υπηρεσίες θα είναι σε διαφορετικούς τύπους υποδομών υλικού και λογισμικού. Παρατηρείστε επίσης πως υπάρχει και ένα θέμα αξιοπιστίας στο χαμηλότερο επίπεδο του δικτύου αισθητήρων, αλλά αυτό είναι κάτι που το διαχειρίζεται η αρχιτεκτονική του δικτύου των αισθητήρων και δεν το συζητάμε εδώ με λεπτομέρειες. Επίσης υπάρχει ένας διαμοιρασμός της διαχείρισης ανάμεσα στο Δήμο και τους οργανισμούς του έργου, που δείχνει ξανά προς την ανάγκη παροχής διαλειτουργικότητας, διαφορετικών μηχανισμών πρόσβασης (ευχρηστίας usability), καθώς και διαφορετικών μηχανισμών εξουσιοδότησης (ασφάλεια security). Αν και διεξάγονται αξιολογήσεις, η συντήρηση των υπηρεσιών δεν διεξάγεται σε τακτά χρονικά διαστήματα. Αυτό δείχνει πως υπάρχει μία ανάγκη για αυτόματη δυνατότητα ανάκαμψης (recoverability) που αφορά την ποιοτική ιδιότητα της αξιοπιστίας (reliability). Οι διάφορες υπηρεσίες θα πρέπει να είναι σε θέση να ανακάμψουν εύκολα και σε περιπτώσεις αποτυχίας. Η έλλειψη επιχειρηματικού σχεδίου σε πολλές περιπτώσεις καθώς και το γεγονός μιας πολλαπλότητας πιθανών επιχειρηματικών στόχων, συνεπάγονται πως αυτά τα έργα μπορούν να θεωρηθούν ως μία ομπρέλα κάτω από την οποία εντάσσονται πολλές εφαρμογές και μπορεί να μεγεθυνθεί προς πολλές διαφορετικές κατευθύνσεις στο μέλλον. Αυτό δημιουργεί μια ανάγκη για βελτιωμένη συντηρησιμότητα (maintainability) προκειμένου τέτοιες εξελίξεις να συμβούν με εύκολο τρόπο. Αυτή η ανάγκη γίνεται επίσης προφανής, όταν σκεφτεί κανείς την ποικιλία των αρχικά παρεχόμενων υπηρεσιών, καθώς και το γεγονός πως κάποιες νέες υπηρεσίες προστίθενται ενώ δεν καταργούνται και τόσες υφιστάμενες υπηρεσίες. Η πολλαπλότητα των υπηρεσιών που παρέχονται 18

6 επίσης αναδεικνύει την ευχρηστία (usability) ως μία σημαντική ιδιότητα, ιδιαίτερα αν σκεφτεί κανείς τους διαφορετικούς τύπους των διασυνδέσεων χρήστη που μπορεί να απαιτηθούν για την υποστήριξη όλων αυτών των διαφορετικών τύπων εφαρμογών. Κλείνοντας αυτήν την ενότητα, μπορούμε να συμπεράνουμε πως οι πιο σημαντικές ποιοτικές ιδιότητες που χρειάζεται να σκεφτούμε είναι με σειρά σημαντικότητας οι εξής: 1) Διαλειτουργικότητα (Interoperability), 2) Ευχρηστία (Usability), 3) Πιστοποίηση και Εξουσιοδότηση (Authentication and Authorization), 4) Διαθεσιμότητα (Availability), 5) Δυνατότητα Ανάκαμψης (Recoverability) και 7) Εμπιστευτικότητα (Confidentiality) (θα πρέπει να είναι δυνατή). IV. ΕΠΙΛΟΓΗ ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΩΝ ΠΡΟΤΥΠΩΝ ΓΙΑ ΕΞΥΠΝΕΣ ΠΟΛΕΙΣ Σε αυτή την ενότητα με βάση τις σημαντικές ποιοτικές ιδιότητες που βρήκαμε από το ερωτηματολόγιο καθώς και τα γενικά χαρακτηριστικά που είναι γνωστά για τις έξυπνες πόλεις, θα διατυπώσουμε κάποια κατάλληλα αρχιτεκτονικά πρότυπα που όταν συνδυαστούν σε μία ενιαία αρχιτεκτονική μας παρέχουν μία πρωταρχική προσέγγιση σε ένα εννοιολογικό πλαίσιο εφαρμογών για έξυπνες πόλεις. Θα εφαρμόσουμε μία τυπική και συστηματική προσέγγιση, εφαρμόζοντας την μεθοδολογία PDAP (Pattern-Driven Architectural Partitioning) που προτάθηκε στο [10]. Η αναγνώριση των βασικών αρχιτεκτονικών στόχων (identification of prominent drivers) που αποτελεί το 1ο βήμα της PDAP, συζητήθηκε στα προηγούμενα, και καταλήξαμε στο συμπέρασμα ποιες είναι οι σημαντικές ποιοτικές απόψεις που θα πρέπει να ικανοποιήσει το εννοιολογικό αρχιτεκτονικό πλαίσιο εφαρμογών. Το δεύτερο βήμα επιλέγει αρχιτεκτονικά πρότυπα για κάθε βασική ποιοτική ιδιότητα. Διαλειτουργικότητα (Interoperability): Για την διαλειτουργικότητα επιλέγουμε την παροχή ενός ενός ουδέτερου προγραμματιστικού API Façade για κάθε εφαρμογή. Η παρεχόμενη πρόσοψη θα είναι βασισμένη στην WSDL και θα χρησιμοποιεί το SOAP/XML για την διασύνδεση αν και υπάρχουν και άλλες επιλογές γι αυτό. Για να κάνουμε εφικτό αυτού του τύπου το API θα χρησιμοποιήσουμε το αρχιτεκτονικό πρότυπο των επιπέδων (Layers architectural pattern) για κάθε εφαρμογή. Σύμφωνα με αυτό το πρότυπο, το επίπεδο της Επιχειρηματικής λογικής διαχωρίζεται και η WSDL διασύνδεση μπορεί να δημιουργηθεί ώστε να παρέχει πρόσβαση σε αυτό το επίπεδο. Ευχρηστία (Usability): Για την ευχρηστία η επιλεγμένη κύρια αρχιτεκτονική προσέγγιση της αρχιτεκτονικής επιπέδων που εξυπηρετεί τον στόχο της διαλειτουργικότητας είναι επίσης κατάλληλη, διότι η διασύνδεση χρήστη με την αρχιτεκτονική αυτή διαχωρίζεται από την επιχειρηματική λογική. Επιπροσθέτως η χρήση του προτύπου Model-View Controller (MVC) είναι εξαιρετικά χρήσιμη γιατί επιτρέπει τη χρήση πολλών διαφορετικών προσεγγίσεων παρουσίασης για τα ίδια δεδομένα. Αυτό θεωρείται αναγκαίο γιατί η ίδια πληροφορία ενδέχεται να παρουσιαστεί με διαφορετικό τρόπο (π.χ. προσωπικό διαχειριστικού φορέα, συνεργαζόμενοι φορείς και τελικοί χρήστες) και σε διαφορετικές συσκευές. Πιστοποίηση, Εξουσιοδότηση και Εμπιστευτικότητα (Authentication, Authorization & Confidentiality): Γι αυτά τα ποιοτικά χαρακτηριστικά η αρχιτεκτονική επιπέδων είναι πολύ κατάλληλη αφού μπορεί να παρέχει πιστοποίηση και εξουσιοδότηση σε συγκεκριμένα σημεία της αρχιτεκτονική λογισμικού. Επιπλέον, οι σύγχρονοι εξυπηρετητές εφαρμογών για πρότυπες επιχειρηματικές τεχνολογίες που ακολουθούν την αρχιτεκτονική των επιπέδων (π.χ. Java Enterprise Edition) μπορούν να επιβάλλουν εξουσιοδότηση με βάση ρόλους με ή χωρίς κρυπτογράφηση. Διαθεσιμότητα και Δυνατότητα Ανάκαμψης (Availability and Recoverability): Προκειμένου να εγγυηθούμε κάποια διαθεσιμότητα σε περιπτώσεις αστοχιών και για να ενσωματώσουμε δεδομένα από πολλές διαφορετικές βάσεις δεδομένων που αποθηκεύουν δεδομένα τοπικά, προτείνουμε τη χρήση μιας εφαρμογής ολοκλήρωσης (integrated application), η οποία θα επικοινωνεί χαλαρά με άλλες εφαρμογές της έξυπνης πόλης χρησιμοποιώντας το πρότυπο της Επικοινωνίας μέσω Μηνυμάτων (Messaging pattern). Η εφαρμογή ολοκλήρωσης θα εκτελείται σε έναν αξιόπιστο εξυπηρετητή εφαρμογών και θα συλλέγει δεδομένα από όλες τις άλλες εφαρμογές με τη χρήση μηνυμάτων. Η επικοινωνία μέσω μηνυμάτων με τη χρήση Message Oriented Middleware (MOM) επιτρέπει τη χαλαρή επικοινωνία με διαφορετικά στυλ (π.χ. με το πρότυπο publish-subscribe) και σε διαφορετικά επίπεδα ποιότητας υπηρεσίας (QoS). Η διαθεσιμότητα βελτιώνεται αφού οι αστοχίες ενός εξυπηρετητή εφαρμογών μιας μεμονωμένης εφαρμογής μπορεί να αντιμετωπιστεί μερικώς προσπελάζοντας κάποια δεδομένα της από την εφαρμογή ολοκλήρωσης. Ο εξυπηρετητής της εφαρμογής ολοκλήρωσης επικοινωνεί χαλαρά με τους άλλους εξυπηρετητές εφαρμογών, πράγμα που επίσης βελτιώνει την διαλειτουργικότητα. Συντηρησιμότητα (Maintainability): η αρχιτεκτονική επιπέδων αλλά και η επικοινωνία μέσω μηνυμάτων με τη χρήση MOM εξυπηρετητών, παρέχουνε εξαιρετική συντηρησιμότητα. Το τρίτο βήμα μετά την επιλογή των κατάλληλων αρχιτεκτονικών προτύπων είναι η εφαρμογή αυτών των προτύπων για την διαμέριση του συστήματος. Το αποτέλεσμα αυτού του βήματος είναι το εννοιολογικό αρχιτεκτονικό πλαίσιο που απεικονίζεται στην Εικ. 1. Στην εικόνα αυτή παρουσιάζουμε μία εφαρμογή που εκτελείται σε έναν οργανισμό (host organization 1) καθώς επίσης και έναν δεύτερο οργανισμό (host organization 2) στον οποίο όμως δεν δείχνουμε τις λεπτομέρειες που είναι παρεμφερείς με αυτές του πρώτου οργανισμού (host organization 1). Επίσης, απεικονίζουμε έναν ξεχωριστό εξυπηρετητή της εφαρμογής ενσωμάτωσης που εκτελείται στον δήμο (Municipality) και υποθέτουμε πως αυτός είναι ο αξιόπιστος εξυπηρετητής που υποστηρίζει την εφαρμογή ενσωμάτωσης στην οποία αναφερθήκαμε προηγουμένως. Στο τέταρτο βήμα της διαδικασίας PDAP αξιολογήσαμε επιτυχώς αν η προτεινόμενη διαμέριση έχει την επιθυμητή επίδραση στους αρχιτεκτονικούς και ποιοτικούς στόχους που 19

7 είχαμε θέσει. Οι λεπτομέρειες παραλείπονται εδώ λόγω έλλειψης χώρου. Host Organization 1 Page 2 Page N Page 1 Web Server syncrhonous API calls Application Server Component N Component 2 Component 1 «flow» Local Data Store «control... «control... Controller 2 Controller 1 Messaging Serv er DB Connectivity Protocol WSDL API or similar registrations notifications WSDL API or similar WSDL API or Similar Browser Smart Phones, Tables etc. Registrations Notifications Sensor Nework Host Organization 2 registrations notifications Municipality Web Server Page 2 Page N Page 1 Smart City Integration Serv er Component N Component 2 Component 1 Εικ. 1. Εννοιολογικό Αρχιτεκτονικό πλαίσιο έξυπνων πόλεων WSDL API or similar «flow» Integrated Data Store «control... «control... Controller 2 Controller 1 synchronous API calls Messaging Serv er DB Connectivity Protocol της Ασίας, κάτι που σκοπεύουμε να καλύψουμε στην μελλοντική μας έρευνα. Ωστόσο, εκτιμάται, λόγω της διακύμανσης και του μεγέθους των περιπτώσεων που εξετάσαμε, ότι θα υπάρξει μια μικρή απόκλιση από τα ευρήματα, αλλά αυτή η υπόθεση θα πρέπει να επιβεβαιωθεί. Χρησιμοποιώντας τα αποτελέσματα της έρευνας, εντοπίσαμε σημαντικά ποιοτικά χαρακτηριστικά για την αρχιτεκτονική των έξυπνων πόλεων. Στη συνέχεια με τη χρήση της μεθόδου Pattern Driven Architectural Partitioning (PDAP) επιλέξαμε τα κατάλληλα αρχιτεκτονικά πρότυπα και δώσαμε μία πρώτη προσέγγιση για ένα εννοιολογικό αρχιτεκτονικό πλαίσιο. Αυτό το πλαίσιο μένει να επαληθευθεί σε συγκεκριμένες έξυπνες πόλεις, αλλά αποτελεί ένα καλό σημείο εκκίνησης για τέτοια έργα. Στο μέλλον θα επιδιώξουμε τη δημιουργία συνεργασιών με πραγματικές έξυπνες πόλεις που ενδιαφέρονται για την εφαρμογή της προταθείσας αρχιτεκτονικής σε πραγματικά έργα, κάτι που θα μας επιτρέψει να ρυθμίσουμε το προτεινόμενο εννοιολογικό αρχιτεκτονικό πλαίσιο. V. ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ Σε αυτή την εργασία μας παρουσιάσαμε τα αποτελέσματα μιας έρευνας για την αρχιτεκτονική έξυπνων πόλεων. Σύμφωνα με το [11] η διαδικασία δημιουργίας μιας αρχιτεκτονικής έχει 3 στάδια: (α) το πρώτο παράγει την μετααρχιτεκτονική που βασίζεται σε αποφάσεις υψηλού επιπέδου, (β) το δεύτερο αφορά την εξειδίκευση της μετα-αρχιτεκτονικής με συγκεκριμένες δομές, σχέσεις κ.λπ., δηλ. σε μία συγκεκριμένη αρχιτεκτονική και (γ) το τρίτο παράγει οδηγίες εφαρμογής, μοντέλα κ.λπ. Συμπληρωματικά με αυτήν την διαδικασία προτείναμε σε αυτήν την αναφορά μια προσέγγιση σε ότι αφορά την επιχειρησιακή αρχιτεκτονική έξυπνων πόλεων. Σε ότι αφορά την προταθείσα διαδικασία δημιουργίας επιχειρηματικής αρχιτεκτονικής σ αυτήν την εργασία, προτείνουμε πως θα πρέπει να υπάρχει μία διαδικασία αφαίρεσης από συγκεκριμένα παραδείγματα έξυπνων πόλεων σε ότι αφορά το επιχειρηματικό και αρχιτεκτονικό μοντέλο. Η αρχική είσοδος στην διαδικασία αυτή είναι συγκεκριμένες επιχειρηματικές διαδικασίες και συστήματα που χρησιμοποιούνται ήδη σε έξυπνες πόλεις. Από την αφαίρεση των λεπτομερειών αυτών των διαδικασιών και των συστημάτων μπορούμε να φτάσουμε σε ένα ενιαίο αρχιτεκτονικό πλαίσιο επιχειρηματικής αρχιτεκτονικής με τρία επίπεδα (επιχειρηματικό, αρχιτεκτονικής εφαρμογών και τεχνολογικό). Στην συνέχεια με την ενοποίηση των επιπέδων και τη διασφάλιση της συνέπειας μεταξύ τους μπορούμε να καταλήξουμε σε μία ενιαία επιχειρησιακή αρχιτεκτονική. Σε ότι αφορά την δική μας εργασία για την εξαγωγή ενός ενοιολογικού αρχιτεκτονικού πλαισίου, η συνεισφορά μας έγκειται στην έμφαση που δώσαμε στην εξαγωγή ποιοτικών χαρακτηριστικών που είναι σημαντικά για έξυπνες πόλεις και με βάση αυτές επιλέξαμε με βάση μια επιστημονική διαδικασία τα κατάλληλα αρχιτεκτονικά πρότυπα που μπορούν να αποτελέσουν τη βάση για μια κοινή αρχιτεκτονική για έξυπνες πόλεις. Το δείγμα και η διαδικασία μπορούν να θεωρηθούν επαρκείς για την εξαγωγή συμπερασμάτων, λόγω της γεωγραφικής κατανομής και ομοιογένειας του δείγματος, σε συνδυασμό με τις γνώσεις και δεξιότητες των συμμετεχόντων. Ένας περιορισμός αφορά την απουσία πόλεων ACKNOWLEDGMENT H παρούσα έρευνα έχει συγχρηματοδοτηθεί από την Ευρωπαϊκή Ένωση (Ευρωπαϊκό Κοινωνικό Ταμείο - ΕΚΤ) και από εθνικούς πόρους μέσω του Επιχειρησιακού Προγράμματος «Εκπαίδευση και Δια Βίου Μάθηση» του Εθνικού Στρατηγικού Πλαισίου Αναφοράς (ΕΣΠΑ) Ερευνητικό Χρηματοδοτούμενο Έργο: ΑΡΧΙΜΗΔΗΣ ΙΙΙ. Επένδυση στην κοινωνία της γνώσης μέσω του Ευρωπαϊκού Κοινωνικού Ταμείου. ΑΝΑΦΟΡΕΣ [1] Caragliu, A., Del Bo, C. and Nijkamp, P Smart cities in Europe. Journal of Urban Technology. 18, 2 (Apr. 2011), [2] European smart cities project, Smart cities Ranking of European medium-sized cities, October 2007 (available online: [3] Anthopoulos, L. and Fitsilis P Using Classification and Roadmapping Techniques for smart city viability's realization. Electronic Journal of e-government, 11(1), pp (Dec. 2013), ISSN X [4] Anthopoulos, L., Ipsilantis, P., Kazantzi, V The Project Management Perspective for a Digital City. International Journal of Information Technology Project Management (IJITPM), vol. 5(1) [5] ISO/IEC ISO/IEC 25010: Systems and software engineering - Systems and software Quality Requirements and Evaluation (SQuaRE) System and software quality models [6] Martin E., Survey Questionnaire Construction, Research Report Series # , Director s Office US Census Bureau, Washington DC [7] Synodinos N. E The art of questionnaire construction: some important considerations for manufacturing studies. Integrated Manufacturing Systems, 14 (3), [8] Aalst, W.M.P. van der, Hofstede, A.H.M. ter and Weske, M Process Management: A Survey. International Conference on Process Management. Springer Berlin Heidelberg [9] Rational: The Zachman Framework For Enterprise Architecture and Rational Best Practices and Products, A Rational Software White Paper [10] Harrison, N. and Avgeriou, P Pattern-Driven Architectural Partitioning: Balancing Functional and Non-functional Requirements. Proceedings of the Second International Conference on Digital Telecommunications, ICDT 07, IEEE [11] Anthopoulos Leonidas G., and Athena Vakali, Urban planning and Smart cities: Interrelations and Reciprocities 20