Мостовой Сергей Александрович
«Умные ландшафты», или среда будущего
к.и.н., Yugen Landscape Journal, Владивосток
исследования
12+
Smart landscapes as future environment
Sergei Mostovoi | PhD, Yugen Landscape Journal, Vladivostok, Russia
«Bio Sculpture», 2021, Япония (фото: ©Ikeda S., Hiroya Tanaka Lab., METACITY)
1 апреля 2023
Experiments on the creation of "smart cities" in different parts of the world began with the onset of the 21st century, they are associated with great expectations of modern society — the transition to new life formations based on super-comfortable creation, sustainable development, and total digitalization. What will be the "smart cities" of the future, and what is especially important, how will the "smart landscapes" look like in them, according to what principles they will be planned — is the most important issue of modern science. The article discusses the concept of "smart landscape", highlights its main characteristics, and provides examples of scientific achievements and experimental projects presented by researchers and inventors from the world.
publication online: april 1, 2023
Будущее всегда интересовало человечество во многих аспектах, в особенности науке и технологиях. Cейчас мы подошли к рубежу, когда цифровые технологии играют все более важную роль в градостроительстве и архитектуре. Эксперименты по созданию «умных городов» в разных частях мира начались с наступлением XXI в., с ними связаны большие ожидания современного общества — переход к новым жизненным формациям, основанным на суперкомфортном созидании, устойчивом развитии, тотальной цифровизации. Какими станут «умные города» будущего, и что особенно важно, как будут выглядеть в них «умные ландшафты», по каким принципам они будут спланированы — важнейший вопрос современной науки.
По мнению ученых, сегодня большое значение имеет определение сущности роли «умных технологий» в социальном развитии, и как следствие создание новой парадигмы «умного общества», или, как его еще называют, «общества 5.0». Существует несколько значений понятия «умный» (англ. smart), которые в совокупности составляют определение «умных технологий» [1]:
Стремление создавать «умные города» охватило практически весь мир. Основное внимание в них уделяется формированию устойчивой городской среды с развитой инновационной инфраструктурой и высокой степенью безопасности, информационному анализу и управлению процессами жизнеобеспечения города, рациональному использованию ресурсов и обращению с отходами, а также полной цифровизации всех сфер жизни общества. Концепция «умного города» сегодня реализуется и в нашей стране. В 2017 г. российское правительство приняло национальную программу «Цифровая экономика Российской Федерации», в которой говорится о важности развития этого направления, а в 2019 г. Минстрой РФ утвердил стандарт «Умный город». Сегодня лидером по цифровизации городского хозяйства является Москва. Согласно стратегии развития, к 2030 г. столица России должна стать «умным городом», использующим цифровые технологии для повышения уровня жизни, эффективности деятельности и услуг.
В настоящее время тема «умных ландшафтов» в мире малоизучена, и в научно-профессиональной среде еще не сформировалось четкого концептуального видения этого вопроса. С одной стороны, очевидно, что «умные ландшафты» будут рассматриваться как неотъемлемая часть «умных городов» и выполнять соподчиненную роль в рамках общей «умной» градостроительной концепции. С другой — быть автономным архитектурно-ландшафтным объектом со своей собственной конкретной задачей, экспериментальной площадкой, где будут изучаться инновационные технологии, внедренные в структуру ландшафта на всех уровнях («умные парки», «умные сады» и др.).
В отечественной науке «умные ландшафты» в основном рассматриваются как объект управления инновационными IT-решениями, практически не уделяется внимание их концептуальным и архитектурно-художественным особенностям. В частности, попытку рассмотреть «умный ландшафт» как управляемую систему в рамках кибернетической парадигмы сделали исследователи А. Н. Гущин и М. Н. Дивакова. По результатам исследования авторы пришли к выводу, что «умные ландшафты» будут адаптивными, динамичными и полимасштабными [2]. В требованиях и показателях к «умным городам», разработанных Минстроем РФ, встречаются лишь отдельные аспекты инновационной городской среды — энергоэффективное освещение, онлайн-мониторинг загрязнений окружающей среды, автоматизированная система управления транспортом и парковочным пространством, использование беспилотных летательных аппаратов, системы QR-навигации и т. д., однако нет представления о том, каким критериям должны соответствовать ландшафты как объекты озеленения в «умной» городской среде [6]. В проекте стратегии «Москва «Умный город — 2030» эти аспекты рассматриваются подробнее, отдельное внимание уделяется городской среде, безопасности и экологии. По мнению авторов стратегии, реализация принципов «зеленого» строительства, внедрение технологий «умного дома» и Искусственного интеллекта (ИИ), формирование единой информационной сети экологического мониторинга, применение технологий 3D-печати позволят создать в будущем комфортную городскую среду [3]. В то же время конкретных идей и решений по организации «умных ландшафтов» не приводится. В целом, результаты анализа этих и других источников говорят о том, что образ «умных ландшафтов» еще окончательно не определен и находится в стадии разработки.
Точное определение «умному ландшафту» (англ. smart-landscape), или смарт-ландшафту, в российской науке пока не найдено, но можно предположить, что по аналогии с концепцией «умного города» суть его будет заключена в следующем — создание устойчивой ландшафтной среды в новом качестве с использованием инноваций (в перспективе — ИИ). На наш взгляд, концептуальное развитие такого ландшафта будет основано на принципиально новом уровне взаимодействия трех главных элементов — человека, природы и технологий, причем главную роль в этом взаимодействии, как и полагается в западном мировоззрении, будет играть человек, а природа и технологии будут решать вспомогательные задачи по обеспечению суперкомфорта с единственной оговоркой — «умный человек» доверяет управление биоресурсами и собственным комфортом «умным технологиям». Причем уровень взаимодействия элементов системы будет постоянно усиливаться — технологический прорыв одного приведет к совершенствованию другого. Так, чем «умнее» будут технологии, тем устойчивее будет среда обитания человека и выше станет уровень развития смарт-социума, следовательно, еще более прогрессивными станут технологии.
По мнению ученых, сегодня большое значение имеет определение сущности роли «умных технологий» в социальном развитии, и как следствие создание новой парадигмы «умного общества», или, как его еще называют, «общества 5.0». Существует несколько значений понятия «умный» (англ. smart), которые в совокупности составляют определение «умных технологий» [1]:
- современные технологии; информационные технологии;
- междисциплинарность научных разработок;
- люди с соответствующим (умным) сознанием и поведением (смарт-люди);
- организация эффективного взаимодействия людей и технологий, ведущая к повышению степени безопасности жизни и улучшению качества жизни (смарт-среда и смарт-взаимодействие);
- эффективное решение возникающих проблем.
Стремление создавать «умные города» охватило практически весь мир. Основное внимание в них уделяется формированию устойчивой городской среды с развитой инновационной инфраструктурой и высокой степенью безопасности, информационному анализу и управлению процессами жизнеобеспечения города, рациональному использованию ресурсов и обращению с отходами, а также полной цифровизации всех сфер жизни общества. Концепция «умного города» сегодня реализуется и в нашей стране. В 2017 г. российское правительство приняло национальную программу «Цифровая экономика Российской Федерации», в которой говорится о важности развития этого направления, а в 2019 г. Минстрой РФ утвердил стандарт «Умный город». Сегодня лидером по цифровизации городского хозяйства является Москва. Согласно стратегии развития, к 2030 г. столица России должна стать «умным городом», использующим цифровые технологии для повышения уровня жизни, эффективности деятельности и услуг.
«Умные ландшафты»: концептуальный подход
В настоящее время тема «умных ландшафтов» в мире малоизучена, и в научно-профессиональной среде еще не сформировалось четкого концептуального видения этого вопроса. С одной стороны, очевидно, что «умные ландшафты» будут рассматриваться как неотъемлемая часть «умных городов» и выполнять соподчиненную роль в рамках общей «умной» градостроительной концепции. С другой — быть автономным архитектурно-ландшафтным объектом со своей собственной конкретной задачей, экспериментальной площадкой, где будут изучаться инновационные технологии, внедренные в структуру ландшафта на всех уровнях («умные парки», «умные сады» и др.).
В отечественной науке «умные ландшафты» в основном рассматриваются как объект управления инновационными IT-решениями, практически не уделяется внимание их концептуальным и архитектурно-художественным особенностям. В частности, попытку рассмотреть «умный ландшафт» как управляемую систему в рамках кибернетической парадигмы сделали исследователи А. Н. Гущин и М. Н. Дивакова. По результатам исследования авторы пришли к выводу, что «умные ландшафты» будут адаптивными, динамичными и полимасштабными [2]. В требованиях и показателях к «умным городам», разработанных Минстроем РФ, встречаются лишь отдельные аспекты инновационной городской среды — энергоэффективное освещение, онлайн-мониторинг загрязнений окружающей среды, автоматизированная система управления транспортом и парковочным пространством, использование беспилотных летательных аппаратов, системы QR-навигации и т. д., однако нет представления о том, каким критериям должны соответствовать ландшафты как объекты озеленения в «умной» городской среде [6]. В проекте стратегии «Москва «Умный город — 2030» эти аспекты рассматриваются подробнее, отдельное внимание уделяется городской среде, безопасности и экологии. По мнению авторов стратегии, реализация принципов «зеленого» строительства, внедрение технологий «умного дома» и Искусственного интеллекта (ИИ), формирование единой информационной сети экологического мониторинга, применение технологий 3D-печати позволят создать в будущем комфортную городскую среду [3]. В то же время конкретных идей и решений по организации «умных ландшафтов» не приводится. В целом, результаты анализа этих и других источников говорят о том, что образ «умных ландшафтов» еще окончательно не определен и находится в стадии разработки.
Точное определение «умному ландшафту» (англ. smart-landscape), или смарт-ландшафту, в российской науке пока не найдено, но можно предположить, что по аналогии с концепцией «умного города» суть его будет заключена в следующем — создание устойчивой ландшафтной среды в новом качестве с использованием инноваций (в перспективе — ИИ). На наш взгляд, концептуальное развитие такого ландшафта будет основано на принципиально новом уровне взаимодействия трех главных элементов — человека, природы и технологий, причем главную роль в этом взаимодействии, как и полагается в западном мировоззрении, будет играть человек, а природа и технологии будут решать вспомогательные задачи по обеспечению суперкомфорта с единственной оговоркой — «умный человек» доверяет управление биоресурсами и собственным комфортом «умным технологиям». Причем уровень взаимодействия элементов системы будет постоянно усиливаться — технологический прорыв одного приведет к совершенствованию другого. Так, чем «умнее» будут технологии, тем устойчивее будет среда обитания человека и выше станет уровень развития смарт-социума, следовательно, еще более прогрессивными станут технологии.
Концептуальная схема «умного ландшафта» (схема автора)
К основным характеристикам «умного ландшафта» можно отнести следующие:
По нашим предположениям, «умные ландшафты» будут представлять синтез лучших достижений ландшафтной архитектуры с инновационной архитектурой и цифровыми технологиями. Очевидно, что в структуре ландшафтов появятся «солнечные парки» (solar parks) — специально выделенные места с солнечными батареями для выработки автономной электроэнергии. Дендрологический состав будут представлять виды растений, способные наиболее эффективно поглощать углекислый газ и вырабатывать кислород. Транспортная мобильность будет обеспечена с помощью электрических беспилотных наземных и летательных аппаратов, а управление системами жизнеобеспечения ландшафта отдано в «руки» информационных технологий (в перспективе — ИИ). Кроме того, функционал таких ландшафтов пополнят развлечения и образование, основанные на разработках систем виртуальной и дополненной реальности. Рассмотрим подробнее некоторые из этих аспектов, полагаясь на собственные прогнозы, примеры научных достижений и экспериментальных проектов, представленных мировыми учеными и изобретателями.
Главная проблема, с которой сегодня сталкивается человечество — продолжающееся негативное воздействие на природный ландшафт в результате хозяйственной деятельности. Рост плотности застройки городских территорий, промышленное и транспортное загрязнение окружающей среды, отсутствие должного ухода за зелеными насаждениями и другие факторы ухудшают качество среды обитания, поэтому ключевой задачей «умного города» станет создание озелененных пространств, устойчивых к антропогенному воздействию, климатическим изменениям, вредителям и болезням растений с помощью инновационных технологий, грамотных архитектурно-планировочных решений и формирования новой системы ценностей, основанной на принципах экологической культуры.
«Умное общество» будет предъявлять более строгие требования к качеству внешней среды. Повышение уровня комфорта и развитие информационной инфраструктуры станет главной задачей «умных ландшафтов». Особое внимание будет уделено системе безопасности, достигнутой за счет разумного планирования пространства и интеллектуальных систем мониторинга. Потребуются системы адаптивного контроля климата, регулирования освещенности и т. д. Такие разработки в мире уже ведутся, среди последних достижений — внедрение систем подогрева в садово-парковую фурнитуру и пешеходное покрытие, адиабатического увлажнения воздуха и адаптивного освещения. Акустический комфорт — снижение уровня шума, наполнение пространства природными звуками, также станет важной составляющей «умного ландшафта». Сегодня в качестве мер снижения шума в открытом пространстве часто используются шумозащитные экраны, и одним из перспективных направлений станет разработка системы автоматического регулирования положения экранов в зависимости от уровня шума и нахождения источника.
«Умные системы» будут самостоятельно настраивать оптимальный режим, осуществляя смарт-трансформацию ландшафта с учетом внешних воздействий. Сбор данных о текущем состоянии среды будет осуществляться через обширную беспроводную сенсорную сеть. Причем, важным элементом этой сети станут не только автономные датчики, но и персональные электронные устройства (смартфоны, планшеты, часы и т. д.). Речь идет о создании так называемого «цифрового ландшафта» (Digiscape). Через специальные приложения в режиме реального времени будут передаваться показания влажности, температуры, шума, освещенности, атмосферных загрязнений в единый центр обработки данных, что позволит значительно расширить сенсорную сеть и увеличить объем первичных данных для объективного анализа и эффективного принятия решений. В то же время, единый центр будет передавать на персональные устройства данные о текущих событиях в городе, предлагать оптимальные навигационные маршруты, оповещать о чрезвычайных ситуациях и т. д. В перспективе к единой сенсорной сети будут подключены любые автономные беспилотные аппараты.
С этой точки зрения интересен опыт Сингапура в области создания национальной цифровой экосистемы и сенсорной платформы SNSP в рамках реализации концепции «Smart Nation», с помощью которых были улучшены социальные сервисы, безопасность, городская инфраструктура. В частности, горожане, используя специальные приложения локации, оказывали первую помощь пострадавшему, находящемуся поблизости; возвращали домой пожилых людей, страдающих деменцией; сообщали муниципальным властям о ненадлежащей работе коммунальных служб (90% из 290 тыс. случаев) и т. д. [10]. Создание в 2016 г. в одном из районов Сингапура сети беспроводных «умных» счетчиков расхода воды, передающих показания в единый центр обработки данных, позволило сократить потребление воды в жилых домах на 5% и быстро обнаруживать утечки. С 2019 г. на фонарных столбах для уличного освещения стали размещать датчики контроля температуры, влажности и загрязнения воздуха, количества осадков, учета количества пешеходов и средств индивидуальной мобильности. Анализ собранных данных позволил более эффективно планировать городское пространство [11].
- Формирование рекреационного суперкомфорта до уровня smartness (5.0);
- Интеллектуальное управление средой с использованием цифровых технологий (в перспективе — ИИ);
- Регенерация природных ресурсов и максимальное снижение вредного воздействия на окружающую среду и человека;
- Синтез первой и второй природы на качественно новом уровне;
- Креативный подход в организации пространства.
По нашим предположениям, «умные ландшафты» будут представлять синтез лучших достижений ландшафтной архитектуры с инновационной архитектурой и цифровыми технологиями. Очевидно, что в структуре ландшафтов появятся «солнечные парки» (solar parks) — специально выделенные места с солнечными батареями для выработки автономной электроэнергии. Дендрологический состав будут представлять виды растений, способные наиболее эффективно поглощать углекислый газ и вырабатывать кислород. Транспортная мобильность будет обеспечена с помощью электрических беспилотных наземных и летательных аппаратов, а управление системами жизнеобеспечения ландшафта отдано в «руки» информационных технологий (в перспективе — ИИ). Кроме того, функционал таких ландшафтов пополнят развлечения и образование, основанные на разработках систем виртуальной и дополненной реальности. Рассмотрим подробнее некоторые из этих аспектов, полагаясь на собственные прогнозы, примеры научных достижений и экспериментальных проектов, представленных мировыми учеными и изобретателями.
Рекреационный суперкомфорт уровня smartness (5.0) и использование цифровых технологий
Главная проблема, с которой сегодня сталкивается человечество — продолжающееся негативное воздействие на природный ландшафт в результате хозяйственной деятельности. Рост плотности застройки городских территорий, промышленное и транспортное загрязнение окружающей среды, отсутствие должного ухода за зелеными насаждениями и другие факторы ухудшают качество среды обитания, поэтому ключевой задачей «умного города» станет создание озелененных пространств, устойчивых к антропогенному воздействию, климатическим изменениям, вредителям и болезням растений с помощью инновационных технологий, грамотных архитектурно-планировочных решений и формирования новой системы ценностей, основанной на принципах экологической культуры.
«Умное общество» будет предъявлять более строгие требования к качеству внешней среды. Повышение уровня комфорта и развитие информационной инфраструктуры станет главной задачей «умных ландшафтов». Особое внимание будет уделено системе безопасности, достигнутой за счет разумного планирования пространства и интеллектуальных систем мониторинга. Потребуются системы адаптивного контроля климата, регулирования освещенности и т. д. Такие разработки в мире уже ведутся, среди последних достижений — внедрение систем подогрева в садово-парковую фурнитуру и пешеходное покрытие, адиабатического увлажнения воздуха и адаптивного освещения. Акустический комфорт — снижение уровня шума, наполнение пространства природными звуками, также станет важной составляющей «умного ландшафта». Сегодня в качестве мер снижения шума в открытом пространстве часто используются шумозащитные экраны, и одним из перспективных направлений станет разработка системы автоматического регулирования положения экранов в зависимости от уровня шума и нахождения источника.
«Умные системы» будут самостоятельно настраивать оптимальный режим, осуществляя смарт-трансформацию ландшафта с учетом внешних воздействий. Сбор данных о текущем состоянии среды будет осуществляться через обширную беспроводную сенсорную сеть. Причем, важным элементом этой сети станут не только автономные датчики, но и персональные электронные устройства (смартфоны, планшеты, часы и т. д.). Речь идет о создании так называемого «цифрового ландшафта» (Digiscape). Через специальные приложения в режиме реального времени будут передаваться показания влажности, температуры, шума, освещенности, атмосферных загрязнений в единый центр обработки данных, что позволит значительно расширить сенсорную сеть и увеличить объем первичных данных для объективного анализа и эффективного принятия решений. В то же время, единый центр будет передавать на персональные устройства данные о текущих событиях в городе, предлагать оптимальные навигационные маршруты, оповещать о чрезвычайных ситуациях и т. д. В перспективе к единой сенсорной сети будут подключены любые автономные беспилотные аппараты.
С этой точки зрения интересен опыт Сингапура в области создания национальной цифровой экосистемы и сенсорной платформы SNSP в рамках реализации концепции «Smart Nation», с помощью которых были улучшены социальные сервисы, безопасность, городская инфраструктура. В частности, горожане, используя специальные приложения локации, оказывали первую помощь пострадавшему, находящемуся поблизости; возвращали домой пожилых людей, страдающих деменцией; сообщали муниципальным властям о ненадлежащей работе коммунальных служб (90% из 290 тыс. случаев) и т. д. [10]. Создание в 2016 г. в одном из районов Сингапура сети беспроводных «умных» счетчиков расхода воды, передающих показания в единый центр обработки данных, позволило сократить потребление воды в жилых домах на 5% и быстро обнаруживать утечки. С 2019 г. на фонарных столбах для уличного освещения стали размещать датчики контроля температуры, влажности и загрязнения воздуха, количества осадков, учета количества пешеходов и средств индивидуальной мобильности. Анализ собранных данных позволил более эффективно планировать городское пространство [11].
Иллюстрация концепции «умного общества», разработанной правительством Сингапура
Инновационные решения и технологии, внедренные в ландшафт, одновременно будут являться выставочными экспозициями на тему высоких достижений человечества, привлекая внимание посетителей к актуальной проблеме. Цифровые образовательные и коммуникационные системы, позволяющие из любой точки получить доступ к интересующей теме, система QR-кодирования, с помощью которой можно идентифицировать тот или иной объект и получить о нем справочные данные в режиме моментального считывания, также найдут свое применение в «умных ландшафтах». Более того, в ландшафты придут AR и VR-технологии (дополненная и виртуальная реальность). Они будут дополнять реальность пространства новыми данными в образовательных и научных целях. В частности, пользователи смогут увидеть в режиме реального времени, как выглядел тот или иной ландшафт в разное время года (или много лет назад), сколько кислорода вырабатывает определенное дерево, как работает система накопления грунтовых вод и т. д. В соответствии со стратегией «умной» Москвы к 2030 г. AR/VR-технологии планируется использовать в проектировании, моделировании и строительстве зданий и сооружений, следовательно, в перспективе это затронет и ландшафты.
Эксперимент по внедрению AR-технологий в ландшафт был проведен в 2014 г. японским исследователем Т. Окаяма из университета Ибараки (Япония). На территории университета был построен небольшой экспериментальный сад (Smart garden) в виде с-образной клумбы. Структура клумбы состояла из 11 секций и 24 фидуциальных маркеров. При использовании этой системы (на основе программного обеспечения ARToolKit) реальный ландшафт клумбы дополнялся виртуальными проекциями с указанием точного места размещения посадочного материала, внесения удобрений и т. д. По мнению японского исследователя, с помощью данной технологии даже любой неопытный садовод, особенно среди пожилых людей, сможет достичь оптимальных результатов в выращивании домашних овощей. В перспективе пространство «умного сада» планировалось дополнить беспроводными датчиками мониторинга окружающей среды [9]. Очевидно, что результаты данного эксперимента получат свое дальнейшее развитие в более широких масштабах — от проектирования частных садов до обширных городских пространств.
Эксперимент по внедрению AR-технологий в ландшафт был проведен в 2014 г. японским исследователем Т. Окаяма из университета Ибараки (Япония). На территории университета был построен небольшой экспериментальный сад (Smart garden) в виде с-образной клумбы. Структура клумбы состояла из 11 секций и 24 фидуциальных маркеров. При использовании этой системы (на основе программного обеспечения ARToolKit) реальный ландшафт клумбы дополнялся виртуальными проекциями с указанием точного места размещения посадочного материала, внесения удобрений и т. д. По мнению японского исследователя, с помощью данной технологии даже любой неопытный садовод, особенно среди пожилых людей, сможет достичь оптимальных результатов в выращивании домашних овощей. В перспективе пространство «умного сада» планировалось дополнить беспроводными датчиками мониторинга окружающей среды [9]. Очевидно, что результаты данного эксперимента получат свое дальнейшее развитие в более широких масштабах — от проектирования частных садов до обширных городских пространств.
«Умный сад» на территории университета Ибараки, Япония (фото: Окаяма Т.)
Регенерация природных ресурсов и повышение устойчивости окружающей среды
Следует отметить, что интенсивное озеленение городской среды и значительный рост объема зеленых насаждений предполагает увеличение нагрузки на муниципальные службы и ресурсы, вследствие чего главной задачей станет снижение издержек на содержание озелененных территорий и поддержку устойчивости всей экосистемы. Решить эту задачу призваны технологии повторного использования воды, регенерации почвы, внедрение альтернативных источников энергии и т. д.
Примером комплексного использования инновационных решений в развитии городских территорий является строительство в 2007 г. в Токио общественно-делового центра Tokyo Midtown. В этом проекте разработчики уделили особое внимание вопросам повышения энергоэффективности зданий и устойчивости окружающей среды. Во-первых, в процессе реновации городской территории с высокой плотностью застройки была расширена общая площадь зеленых насаждений и озеленения крыш, благодаря чему удалось снизить окружающую температуру в пределах комплекса на 3 °C в дневное время (для крупных мегаполисов проблема «островов тепла» является остро актуальной). Во-вторых, количество деревьев, используемых в озеленении комплекса, способно переработать 1,65 тонны СО2 в день, что эквивалентно объему выдыхаемого в атмосферу СО2 1700 чел. в день. В-третьих, система водоснабжения ручьев и фонтанов базируется на принципе накопления и очистки ливневых вод, что позволяет существенно сократить потребление воды (за 2012 г. экономия оставила ок. 169 тыс. м3). Кроме того, в подземной части комплекса хранится около 3000 м3 питьевой воды в качестве резерва на случай стихийного бедствия (землетрясения), после периодического обновления этот резерв используется для орошения растений [4]. Применение водопроницаемых покрытий для садово-парковых дорожек позволяет собирать дополнительный объем дождевой воды (ок. 1500 м3), благодаря чему равномерно увлажняется почва, пополняются запасы грунтовых вод, естественным образом охлаждается среда, т. е. сохраняется естественный круговорот воды в природе. По сути, архитектурно-ландшафтный комплекс Tokyo Midtown можно считать прототипом модели «умного ландшафта», инженерно-технические решения которого сегодня используются при создании устойчивой городской среды.
В настоящее время широкую популярность в мире получили дождевые сады (rain gardens), основная задача которых связана с уменьшением объема ливневого стока, его очисткой и повторным использованием. Конструкция дождевых садов подробно описана в работах отечественных и зарубежных специалистов. Особенность такого сада заключается в создании небольшого понижения в рельефе с углублением, заполненным фильтрующими слоями и системой водоотведения, на поверхности которого высажены влаголюбивые растения. Дождевые сады на практике доказали свою эффективность в борьбе с водными загрязнениями — поглощении ионов тяжелых металлов и взвешенных твердых частиц, уменьшении последствий засухи, снижении объема и теплового загрязнения ливневых вод. Эти сады можно легко интегрировать в существующие зеленые зоны, однако гораздо эффективнее включать их в ландшафтное пространство еще на стадии планирования. Стоит учитывать, что дождевые сады требуют постоянного ухода, особенно на начальном этапе, т.к. в отличие от обычной дренажной системы, здесь важным компонентом являются растения, чувствительные к изменениям среды. Кроме того, фильтрующие слои и растения необходимо регулярно обновлять каждые 10−15 лет.
В России экспериментальный сад дождя был построен в Ботаническом саду МГУ «Аптекарский огород» в 2020 г. для демонстрации современного подхода к управлению ливневыми потоками в городских условиях, а двумя годами ранее там же создана система по сбору дождевой воды для полива оранжерейных растений, что позволяет экономить до 20% от ее общего объема из центрального водопровода [5]. Согласно современному стандарту комплексного развития территории, разработанного Минстроем РФ совместно с ДОМ.РФ и КБ «Стрелка», в проектах благоустройства рекомендуется использовать дождевые сады для своевременного отведения поверхностных стоков и повышения безопасности и комфорта горожан [7].
Особый интерес вызывает японский опыт создания дождевых садов. Несмотря на то, что данная технология была заимствована из США, японским архитекторам удалось найти оригинальное решение в дизайне подобных садов. Для этого достаточно было обратить внимание на традиционные японские «сухие» ландшафты (карэсансуй), которые в своей основе состоят из камней и гравия, и наложить их структуру поверх фильтрующего слоя. В настоящее время в г. Киото уже созданы десятки дождевых садов в традиционном облике в местах, где наблюдается высокий объем скопления ливневых стоков. Например, его можно увидеть на пересечении улиц Сидзё и Хорикава. Таким образом, дождевые сады могут стать не только практичным объектом, но и гармонично вписываться в культурный ландшафт города. На наш взгляд, практика создания дождевых садов обязательно найдет свое применение в «умных ландшафтах», где управление потоками ливневых стоков будет осуществляется автономно или с помощью интеллектуальных информационных систем.
Дождевой сад в стиле карэсансуй на пересечении улиц Сидзё и Хорикава в г. Киото, Япония (фото: Моримото Ю.)
Еще одним важным критерием «умного ландшафта» станет экологическая безопасность. Отказ от использования удобрений и пестицидов, которые представляют вред для здоровья человека, замена бензо-газонокосилок на роботизированные электрические газонокосилки для уменьшения уровня загрязнения воздуха — это лишь некоторые аспекты данной проблемы. Задача глобального масштаба по снижению выбросов загрязняющих веществ в атмосферу будет решаться не только за счет декарбонизации мировой экономики, но и «умных ландшафтов». Так, по данным Агентства по защите окружающей среды (EPA), 5% от общего объема атмосферных загрязнений в США приходится на бензо-газонокосилки. Для сравнения объем загрязнений за один час работы одной новой бензо-газонокосилки равен объему загрязнений 11 новых автомобилей за аналогичный период эксплуатации [8]. Сегодня уже ведутся научные разработки по снижению уровня CO2 на озелененных городских территориях посредством изучения и повышения оптимальных качеств его переработки у зеленых насаждений, применяются рекомендации по планировке и уходу за ландшафтными объектами на основе результатов этих исследований.
Высокие технологии пришли в дизайн архитектурно-ландшафтной среды еще в конце XX в. С их помощью архитекторы и дизайнеры демонстрировали новый тип взаимоотношений между настоящим и искусственным миром, когда элементы «второй природы» живут по законам «первой природы». Развитие информационных технологий сегодня усилило эти процессы. Экспериментальные разработки ландшафтов, созданных с помощью этих технологий и современного креативного подхода, демонстрируют возможности создания среды на качественно новом уровне.
С этой точки зрения интересен экспериментальный арт-проект под названием «Био скульптура» (Bio Sculpture), созданный японскими специалистами из лаборатории Танака Хироя университета Кэйо и научно-исследовательского объединения METACITY под руководством Аоки Рюта [12]. «Био скульптура» была представлена на фестивале современных искусств в Японии в г. Китакюсю и призвана обратить внимание общества на проблемы, сконцентрированные вокруг устойчивого развития окружающей среды в будущем.
В данном проекте авторы преследовали цель воспроизвести компоненты лесной почвы с использованием технологии 3D-печати из натуральных материалов и продемонстрировать их жизнеспособность в урбанизированной среде в новом качестве. По сути, из красной глины на 3D-принтере были напечатаны фигурные контейнеры, внутрь которых слоями уложены красный вулканический грунт акадама, рисовая шелуха (жмых) и сверху черная глина. Причем, форма этих скульптур была разработана с учетом научной методики оптимизации роста коралловых рифов. Таким образом, с помощью анализа свето-теневой матрицы поверхности объектов удалось достичь благоприятных условий для устойчивого роста мхов. Внешняя поверхность скульптур покрыта разными сортами мхов (9 сортов), вместе они образуют микросреду, которая автономно контролирует температуру, влажность, уровень CO2 и т. д. Четыре таких скульптуры, каждая из которых имеет уникальную форму, были размещены на плоском открытом пространстве размером 30×30 м. По мере разрастания мхов скульптуры обретают законченный вид, и формируется устойчивая экосистема. По замыслу авторов проекта, тщательное наблюдение на микроуровне за изменениями среды, созданной с помощью цифровых технологий, позволит глубже изучить ее искусственную природу. Очевидно, подобные экспериментальные разработки будут продолжены, что в конечном итоге приведет к созданию среды нового типа, превосходящей по своим характеристикам природную. Вероятно, это и будут «умные ландшафты».
Синтез «первой» и «второй природы» на качественно новом уровне
Высокие технологии пришли в дизайн архитектурно-ландшафтной среды еще в конце XX в. С их помощью архитекторы и дизайнеры демонстрировали новый тип взаимоотношений между настоящим и искусственным миром, когда элементы «второй природы» живут по законам «первой природы». Развитие информационных технологий сегодня усилило эти процессы. Экспериментальные разработки ландшафтов, созданных с помощью этих технологий и современного креативного подхода, демонстрируют возможности создания среды на качественно новом уровне.
С этой точки зрения интересен экспериментальный арт-проект под названием «Био скульптура» (Bio Sculpture), созданный японскими специалистами из лаборатории Танака Хироя университета Кэйо и научно-исследовательского объединения METACITY под руководством Аоки Рюта [12]. «Био скульптура» была представлена на фестивале современных искусств в Японии в г. Китакюсю и призвана обратить внимание общества на проблемы, сконцентрированные вокруг устойчивого развития окружающей среды в будущем.
В данном проекте авторы преследовали цель воспроизвести компоненты лесной почвы с использованием технологии 3D-печати из натуральных материалов и продемонстрировать их жизнеспособность в урбанизированной среде в новом качестве. По сути, из красной глины на 3D-принтере были напечатаны фигурные контейнеры, внутрь которых слоями уложены красный вулканический грунт акадама, рисовая шелуха (жмых) и сверху черная глина. Причем, форма этих скульптур была разработана с учетом научной методики оптимизации роста коралловых рифов. Таким образом, с помощью анализа свето-теневой матрицы поверхности объектов удалось достичь благоприятных условий для устойчивого роста мхов. Внешняя поверхность скульптур покрыта разными сортами мхов (9 сортов), вместе они образуют микросреду, которая автономно контролирует температуру, влажность, уровень CO2 и т. д. Четыре таких скульптуры, каждая из которых имеет уникальную форму, были размещены на плоском открытом пространстве размером 30×30 м. По мере разрастания мхов скульптуры обретают законченный вид, и формируется устойчивая экосистема. По замыслу авторов проекта, тщательное наблюдение на микроуровне за изменениями среды, созданной с помощью цифровых технологий, позволит глубже изучить ее искусственную природу. Очевидно, подобные экспериментальные разработки будут продолжены, что в конечном итоге приведет к созданию среды нового типа, превосходящей по своим характеристикам природную. Вероятно, это и будут «умные ландшафты».
«Bio Sculpture» в процессе 3D-печати (слева); скульптура в разрезе: 1 – красная глина, 2 – черная глина, 3 – рисовая шелуха (жмых), 4 – красный вулканический грунт акадама (справа); (фото: Hiroya Tanaka Lab., METACITY), 2021
- Ардашкин И.Б. Смарт-общество как этап развития новых технологий для общества или как новый этап социального развития (прогресса): к постановке проблемы // Вестник Томского государственного университета. Философия. Социология. Политология. 2017. № 38. С. 35.
- Гущин А.Н., Дивакова М. Н. Умный ландшафт для «умного города» // Урбанистика. 2022. № 1. С. 38−53. DOI: 10.7256/2310−8673.2022.1.36 917 URL: nbpublish.com/library_read_article.php?id=36 917.
- Москва «Умный город — 2030» // mos.ru. URL: www.mos.ru/upload/alerts/files/3_Tekststrategii.pdf.
- Мостовой С. А. Токио Мидтаун: регенерация городских территорий японской столицы // URBAN Magazine. 2015. № 1 (06). С. 109.
- Первая в России cистема сбора дождевой воды запущена в «Аптекарском огороде» // Аптекарский огород: офиц. сайт. Дата публикации: 06.11.2018. URL: hortus.msu.ru/news/pervaja-v-rossii-sistema-sbora-dozhdevo.html.
- Проект Цифровизации городского хозяйства «Умный город» // Минстрой России. URL: www.minstroyrf.gov.ru/trades/gorodskaya-sreda/proekt-tsifrovizatsii-gorodskogo-khozyaystva-umnyy-gorod/.
- Стандарт комплексного развития территорий. Каталог 3. Принципиальные архитектурно-планировочные решения (благоустройство) // ДОМ.РФ. URL: дом.рф/urban/standards/printsipy-kompleksnogo-razvitiya-territoriy/.
- Cleaner Air: Gas Mower Pollution Facts // People Powered Machines. URL: www.peoplepoweredmachines.com/faq-environment.htm.
- Okayama T. Future Gardening System — Smart Garden // Journal of Developments in Sustainable Agriculture, No. 9, 2014. P. 47−50.
- Smart Nation Brings Tangible Benefits To Citizens And Businesses // The Smart Nation and Digital Government Office (SNDGO). 28 February 2019. URL: www.smartnation.gov.sg/media-hub/press-releases/smart-nation-brings-tangible-benefits-to-citizens-and-businesses.
- Smart Nation Sensor Platform // The Smart Nation and Digital Government Office (SNDGO). URL: www.smartnation.gov.sg/initiatives/strategic-national-projects/smart-nation-sensor-platform.
- Sumiyoshi C. Contemporary works show visions of environmental future // The Japan Times, September 25, 2021.
- Ardashkin I.B. Smart-obshchestvo kak etap razvitiya novykh tekhnologiy dlya obshchestva ili kak novyy etap sotsial’nogo razvitiya (progressa): k postanovke problemy [Smart-society as a stage of development of new technologies for society or as a new of social development (progress): to the problem of the problem] // Vestnik Tomskogo gosudarstvennogo universiteta. Filosofiya. Sotsiologiya. Politologiya. 2017. № 38. S. 35.
- Gushchin A.N., Divakova M.N. Umnyy landshaft dlya "umnogo goroda" [Smart landscape for a "Smart city"] // Urbanistika. 2022. № 1. S. 38−53. DOI: 10.7256/2310−8673.2022.1.36 917 URL: nbpublish.com/library_read_article.php?id=36 917.
- Moskva "Umnyy gorod — 2030" [Moscow "Smart Сity — 2030"] // mos.ru. URL: www.mos.ru/upload/alerts/files/3_Tekststrategii.pdf.
- Mostovoi S. Tokyo Midtown: regeneration of urban spaces in Japan // URBAN Magazine. 2015. No. 1 (06). S. 109.
- Pervaya v Rossii cistema sbora dozhdevoy vody zapushchena v "Aptekarskom ogorode" [The first rain water collect system in Russia was created in Aptekarsky Ogorod garden] // Aptekarskiy ogorod. URL: hortus.msu.ru/news/pervaja-v-rossii-sistema-sbora-dozhdevo.html.
- Proekt Tsifrovizatsii gorodskogo khozyaystva "Umnyy gorod" [The project of digitalization of urban economy "Smart City"] // Minstroy Rossii. URL: www.minstroyrf.gov.ru/trades/gorodskaya-sreda/proekt-tsifrovizatsii-gorodskogo-khozyaystva-umnyy-gorod/.
- Standart kompleksnogo razvitiya territoriy. Katalog 3. Printsipial’nye arkhitekturno-planirovochnye resheniya (blagoustroystvo) [Guideline for integrated development planning. Vol. 3. Fundamental architectural and planning solutions] // DOM.RF. URL: дом.рф/urban/standards/printsipy-kompleksnogo-razvitiya-territoriy/.
- Cleaner Air: Gas Mower Pollution Facts // People Powered Machines. URL: www.peoplepoweredmachines.com/faq-environment.htm.
- Okayama T. Future Gardening System — Smart Garden // Journal of Developments in Sustainable Agriculture, No. 9, 2014. P. 47−50.
- Smart Nation Brings Tangible Benefits To Citizens And Businesses // The Smart Nation and Digital Government Office (SNDGO). 28 February 2019. URL: www.smartnation.gov.sg/media-hub/press-releases/smart-nation-brings-tangible-benefits-to-citizens-and-businesses.
- Smart Nation Sensor Platform // The Smart Nation and Digital Government Office (SNDGO). URL: www.smartnation.gov.sg/initiatives/strategic-national-projects/smart-nation-sensor-platform.
- Sumiyoshi C. Contemporary works show visions of environmental future // The Japan Times, September 25, 2021.
Для цитирования:
Мостовой С.А. «Умные ландшафты», или среда будущего // Yugen Landscape Journal: электронный журнал. 2023. № 2. URL: https://yugenlandscape.ru/2023/smart-landscapes. Дата публикации: 01 апреля 2023.
For citation:
Mostovoi S.A. Smart landscapes as future environment. Yugen Landscape Journal. 2023, No. 2. URL: https://yugenlandscape.ru/2023/smart-landscapes.
Мостовой С.А. «Умные ландшафты», или среда будущего // Yugen Landscape Journal: электронный журнал. 2023. № 2. URL: https://yugenlandscape.ru/2023/smart-landscapes. Дата публикации: 01 апреля 2023.
For citation:
Mostovoi S.A. Smart landscapes as future environment. Yugen Landscape Journal. 2023, No. 2. URL: https://yugenlandscape.ru/2023/smart-landscapes.
О журнале
Электронное сетевое периодическое научно-популярное издание «Yugen Landscape Journal», №2, 2023
Учредитель и издатель
C.А. Мостовой
Главный редактор
C.А. Мостовой
Редакционный совет
Н.В. Ершова, к.э.н.,
М.Е. Игнатьева, PhD (Австралия),
Д. Иманиси, PhD (Япония),
А.С. Мостовая,
С.А. Мостовой, к.и.н.
М.Е. Игнатьева, PhD (Австралия),
Д. Иманиси, PhD (Япония),
А.С. Мостовая,
С.А. Мостовой, к.и.н.
Зам. гл. редактора
А.С. Мостовая
Дизайн и верстка
С.А. Мостовой
Дата публикации
01 апреля 2023 г.
На обложке
Проект «умного города» Toyota Wowen City (Фото: ©Toyota Woven City)
Обратиться в редакцию
yugenland@mail.ru
(984) 146-40-52
(984) 146-40-52
Официальный сайт
yugenlanscape.ru
Регистрация
ISSN 2782-5388
Сетевое издание зарегистрировано в Роскомнадзоре. Рег. № СМИ Эл № ФС77-80766 от 09 апреля 2021 г.
Сетевое издание зарегистрировано в Роскомнадзоре. Рег. № СМИ Эл № ФС77-80766 от 09 апреля 2021 г.
Авторские права
Перепечатка, воспроизведение и иное использование опубликованных материалов допускается только с разрешения редакции и при соблюдении действующих норм защиты авторских прав. Мнение редакции может не совпадать с мнением авторов. Редакция не несёт ответственность за точность и достоверность сведений, приводимых авторами.
© Yugen Landscape Journal (СМИ), 2023
Все права защищены
© Yugen Landscape Journal (СМИ), 2023
Все права защищены