Séminaire sur la modélisation des villes intelligentes organisé à l'Université de Versailles Saint Quentin, Juillet 2014

1. Les smart cities: une approche par la modélisation
systémique, l’impact sur les modèles d’affaires
Claude Rochet, Professeur des universités
Directeur du laboratoire d’intelligence économique du Ministère de l’Economie et des finances

2. Ville durable selon Advancity
des équilibres systémiques multiples
une approche par la modélisation systémique

3. Antonio Serra (fl. 16
La ville durable, une culture de
l’agilitéHistoriquement, la ville est le lieu où se créent les synergies
entre activités à rendement croissant.
Le Napolitain Serra (1613) compare Venise, ville sans terre
ferme agricole, et Naples, qui en abonde. Venise a été une
ville durable grâce à la synergie entre ses activités
industrielles, ses activités marchandes et sa puissance
militaire. A l’opposé, Naples, dotée d’une grande richesse
agricole et du numéraire venu du Nouveau-monde, n’a pas
été capable de penser son développement et de sortir du
féodalisme.
L’interaction entre une ville et son environnement a été
modélisée par Von Thünen au XVIII° siècle : à la ville centre
sont les plus fortes synergies entre les activités à rendement
croissant – les activités industrielles – puis par zones
concentriques s’organisent les activités à rendement de plus
en plus décroissant – les activités primaires – et le coût du
transport augmente.
une approche par la modélisation systémique

4. Ville: synergies les plus fortesVille: synergies les plus fortesVille: synergies les plus
fortes
Ville: synergies les plus
fortes
Ville: synergies les plus
fortes
Ville: synergies les plus
fortes
Ville: synergies les
plus fortes
Ville: synergies les
plus fortes
D'Antonio Serra à Alexandre Gerschenkron: la
création de ville est au cœur du développement
Il y a de bonnes
activités à
rendements
croissants
Les villes
permettent les
synergies entre les
activités
Un idéal type au
début du XIX°: les
zones à la Thünen
17/11/14
Fins et moyens: enseignements d’hier pour la conception des villes intelligentes
d’aujourd’hu
Ville:
synergies les
plus fortes
Services à forte V.A
Activités primaires
à faible V.A
Rendements
croissants
décroissants

5. Qu’est-ce qu’une ville intelligente?
Un système capable de gérer l’interaction entre
ses parties et de conserver ses attributs
qualitatifs dans le temps…
… dans un monde turbulent et ouvert où se
multiplient les facteurs d’instabilité…
… la révolution des transports du XIX° (la mort
de la distance) a rendu possible les villes
dysfonctionnelles et insalubres.
La ville intelligente doit être conçue pour le “bien
vivre” des habitants qui sont les utilisateurs
finaux (et donc les décideurs) des dispositifs
physiques…
… et est donc une question fondamentalement
politique! 17/11/14
Fins et moyens: enseignements d’hier pour la conception des villes intelligentes
d’aujourd’hu

6. Une telle ville intelligente a existé à la Renaissance
Une fonction économique: le coeur de
la ville est là où se créent les synergies
entre activities. Antonio Serra 1613: la
ville est le coeur des rendements
croissants
Une fonction politique: le
gouvernement par le bien commun
Une fonction éthique: la délibération sur
la vie bonne.
17/11/14
Fins et moyens: enseignements d’hier pour la conception des villes intelligentes
d’aujourd’hu

7. Prospérité et bien commun
17/11/14
Bien commun
Vivere politico
Bien économique
Bien individuel

8. Comment la ville est devenue non
durable?
La frontière de ce système et celle entre la ville et ses
périphéries. La II° révolution industrielle permet la « mort de
la distance » qui n’est plus l’élément structurant de ces
écosystèmes territoriaux.
Conséquence : croissance de la consommation d’énergie et
urbanisation dysfonctionnelle – entre les fonctions
d’habitation, de travail, d’administration.
Ce modèle urbain est non-durable en ce qu’il ne peut gérer
la réduction des atteintes à l’environnement (consommation
de ressources fossiles et production de déchets), les
atteintes à son propre capital social et humain et devient
un obstacle au développement.
une approche par la modélisation systémique

9. L’efficience de la ville croît avec sa taille… et ne
meurt jamais!
une approche par la modélisation systémique
Efficiency
L’efficience de la production de la ville
est suPRAlinéaire en TOUT: x 1,15
Le coût des infrastructures de la
ville est suBlinéaire: x 0,75La question de la frontière
(dedans  dehors) est
primordiale en ingénierie
système des villes
Geoffrey West:

10. Les fausses pistes
Masdar (Abou-Dahbi), Songdo (Corée)
…
Des démonstrateurs « techno-pushed »
Le citadin est une variable d’ajustement
Pas d’enracinement dans la « vraie vie »
et dans l’histoire
Pas de vision évolutionniste du système
urbain
une approche par la modélisation systémique

11. Les échecs
Les cités jardins:
-Une conception hiérarchique
non systémique
-Pas d’interactions avec
l’environnement et le territoire
une approche par la modélisation systémique

12. Notre approche: une vision
évolutionniste de la ville
Penser de la ville durable à partir de la recherche des
synergies entre ses fonctions économiques, politiques et
sociales et de leur intégration par l’architecture système
Intégrer les potentialités nouvelles du « moteur numérique »
La ville étant un lieu de vie elle doit permettre l’existence
d’une vie civique
Cette vision suppose le développement d’une culture et de
compétences nouvelles, notamment pour la décision
publique, pour concevoir les écosystèmes urbains de demain
une approche par la modélisation systémique

13. Ecosystèmes?
Ecosystème: ensemble dynamique de sous-systèmes en
interaction (systèmes de gestion de l’énergie, systèmes de
transports, systèmes de gestion de l’eau, systèmes sociaux,
écosystèmes climatiques locaux, habitants…) et qui interagit
avec son environnement en étant capable de conserver son identité
et d’enrichir sa diversité interne.
Ecosystème urbain: construit par l’homme, ensemble des
éléments constitutifs d’une ville qui interagissent de manière
naturelle, entre eux et avec leur environnement, dans un état
global d’équilibre : prélèvement de ressources, création de
richesse et de bien-être, rejet et recyclage de déchet.
Le caractère « éco » du système signifie que les interactions entre
les fonctions du système urbain sont capables de générer des
lois de comportements qui lui permettent de conserver son
identité et de se reproduire de manière autopoïetique.
une approche par la modélisation systémique

14. L’écosystème urbain durable
une approche par la modélisation systémique
E n e r g i e
E a u
H a b i t a t
T r a n s p o r t s
A c t i v i t é s
é c o n o m i q u e s
S a n t é
A c t i v i t é s
s o c i a l e s
A d m i n i s t r a t i o n
E c o s y s t è m e u r b a i n : p a r a n a lo g ie a v e c le c o n c e p t d ’é c o s y s t è m e n a t u r e l, u n é c o s y s t è m e c o n s t r u it p a r
l’h o m m e in t é g r a n t l’e n s e m b le d e s é lé m e n t s c o n s t it u t if s d ’u n e v ill e q u i in t e r a g is s e n t d e m a n i è r e
n a t u r e ll e , e n t r e e u x e t a v e c l e u r e n v ir o n n e m e n t , d a n s u n é t a t g l o b a l d ’é q u il ib r e q u i p e r m e t la d u r a b il it é
d e la v ill e d a n s s e s é c h a n g e s a v e c s o n e n v ir o n n e m e n t : p r é lè v e m e n t d e r e s s o u r c e s , c r é a t io n d e
r ic h e s s e e t d e b i e n - ê t r e , r e je t e t r e c y c l a g e d e d é c h e t .
L a v a le u r d e c e s p a r a m è t r e s
v a c h a n g e r s e lo n le s
c o n t e x t e s …
… e t la c a p a c it é d ’in n o v a t i o n
v a d é p e n d r e d e la r é s ilie n c e
d e s s y s t è m e s e n p la c e
= > D ’o ù l’in t é r ê t d ’u n e
r e c h e r c h e c o m p a r é e s u r l e s
d e u x r i v e s d e la M é d it e r r a n é e
H a b i t a n t
P a r a m è t r e
e n v i r o n n e n t
P a r a m è t r e
e n v i r o n n e n t
P a r a m è t r e
e n v ir o n n e n t P a r a m è t r e
e n v i r o n n e n t
P a r a m è t r e
e n v i r o n n e n t
P a r a m è t r e
e n v i r o n n e n t
M o t e u r
n u m é r iq u e
Cartographie générique d'un écosystème urbain durable
Un écosystème évolue dans les valeurs limites que
peuvent prendre les variables de chaque paramètre

15. Concepts et outils
d’intégration
systémique
Concepts et outils
d’intégration
systémique
Territoire
intelligent
Territoire
intelligentIndustrieIndustrie
Smart
cities
Intelligence socialeIntelligence sociale
Valorisation des actifs
matériels et
immatériels
Valorisation des actifs
matériels et
immatériels
Ecosystèmes
d’innovation
coopétitive
Ecosystèmes
d’innovation
coopétitive
La ville est le produit de son territoire

16. Les systèmes productifs locaux (SPL):
le choletais
Un socle commun:
-Enracinement et tradition industrielle: l’atelier à la campagne, socio-démographie
-Partage des mêmes espaces privés et publics: fort sentiment d’appartenance, pas
de chef d’entreprise « notable », refus des licenciements, tout écart entraîne
l’exclusion de la communauté locale
-Dynamique de création d’entreprises basée sur un savoir collectif local
Un socle commun:
-Enracinement et tradition industrielle: l’atelier à la campagne, socio-démographie
-Partage des mêmes espaces privés et publics: fort sentiment d’appartenance, pas
de chef d’entreprise « notable », refus des licenciements, tout écart entraîne
l’exclusion de la communauté locale
-Dynamique de création d’entreprises basée sur un savoir collectif local
HabillementHabillement ChaussureChaussure
Transition vers la III° révolution industrielle
Conservation du
modèle
Conservation du
modèle
Course à la fusionCourse à la fusion
Perte de la dynamique
du modèle
Perte de la dynamique
du modèle
Regénération du
modèle
Regénération du
modèle
Conservation du modèleConservation du modèle
Régénération du modèleRégénération du modèle
Aujourd’hui: Pôle enfantAujourd’hui: Pôle enfant

17. Les systèmes productifs locaux (SPL):
l’arc jurassien et l’industrie horlogère
SPL horlogerSPL horloger
FranceFrance SuisseSuisse
Choc du digital
Forte interdépendance des filières
dans une matrice sociale
suffisamment stable pour assurer
la diversification
Ex: Prothèse médical / savoir-faire
horloger
Forte interdépendance des filières
dans une matrice sociale
suffisamment stable pour assurer
la diversification
Ex: Prothèse médical / savoir-faire
horloger
Défauts de coordination clients/
fournisseurs, difficulté d’évolution
technique des salariés, poussée
des autorités à la constitution de
grandes firmes
Défauts de coordination clients/
fournisseurs, difficulté d’évolution
technique des salariés, poussée
des autorités à la constitution de
grandes firmes
Du système horloger à la
microtechnique
Du système horloger à la
microtechnique
SPL décolletageSPL décolletage

18. L’intelligence territoriale: le milieu innovateur,
une dynamique systémique informelle….
Conception
Définition et
mise en œuvre
d’une stratégie
territoriale
Définition et
mise en œuvre
d’une stratégie
territoriale
Capitalisation
et renforcement
Capitalisation
et renforcement

19. … sur laquelle l’action publique formelle
pourrait avoir prise…
Informel
Comprendre son
territoire: histoire
longue,
monographie, cas…
Comprendre son
territoire: histoire
longue,
monographie, cas…
Une action
publique alignée
sur une vision
partagée
Une action
publique alignée
sur une vision
partagée
… à condition d’aligner formel et informel

20. Qu’est-ce qu’un « moteur numérique »?
Un tel moteur, en tant que tel, n’existe pas à ce jour.
Il s’agit plutôt d’un « système des moteurs »
comprenant les infrastructures de l’Internet, les
réseaux des parties prenantes, les systèmes
d’information (organisationnels et logiciels), les
moteurs de chaque fonction…
La performance d’un tel système de moteurs
suppose l’existence d’un référentiel d’architecture
pour permettre la mise en cohérence et
l’interopérabilité de tous les moteurs.
une approche par la modélisation systémique

21. Le numérique est à la fois une
solution et un problème
Si la ville durable repose sur l’existence d’un « moteur
numérique », il faut (et il ne suffit pas) que ce moteur
soit durable:
Green IT: Recycler l’énergie produite par les data
centers
It for green: bilan énergétique et environnemental de
l’industrie informatique
Les modèles d’affaires des vendeurs sont-ils
compatibles avec les démarches d’intégration?
une approche par la modélisation systémique

22. Ce n’est pas le numérique qui rend
la ville smart, ce sont les gens
Washington D.C:
Ouverture des données publiques
Concours d’applications, coùt: 50 000 USD
Retour sur un mois: Valeur des apps: 2 million $
Mais….
Une seule éligible à un financement capital risque
Des version 1.0 sans lendemain..
… et sans grande utilité, car produites par des techies sur la base “faire
quelque chose de cool à partir de cette msse de données”
=> Rappel d’un vieux principe:
Toujours partir des besoins des utilisateurs
Besoin d’un processus formalisé pour partir des problèmes rencontrés par
les citoyens
une approche par la modélisation systémique

23. Exercice de modélisation
A vous de jouer!
une approche par la modélisation systémique

24. Trois principes
Ce système doit se penser au niveau des architectures de
manière à pouvoir associer chaque fonction avec son
application numérique ;
Cette architecture doit se penser au niveau d’abstraction
suffisant pour pouvoir intégrer les évolutions dans les sous-
systèmes technologiques sans remettre en cause
l’architecture d’ensemble, de manière à lui assurer un cycle
de vie durable ;
• Les démarches d’architecture suppose le partage des
compétences entre l’architecte des fonctions de
l’écosystème et celles des concepteurs de technologies, afin
d’assurer un dialogue équilibré entre clients et fournisseurs.
une approche par la modélisation systémique

25. L’intégration systémique: le cas des smart cities
Soft domainsSoft domains Hard domainsHard domains
SMART citySMART city
TransportationTransportationIndustryIndustry
WorkWorkHousingHousing
SanitationSanitation
EnergyEnergyWaterWater
Waste recyclingWaste recycling
Public servicesPublic services Health careHealth care
Civic lifeCivic life LeisureLeisure
EducationEducation Social integrationSocial integration
GovernmentGovernmentEconomyEconomy
Institutional
scaffolding
Institutional
scaffolding Social lifeSocial life
PeripheryPeriphery
Commercial
exchanges
Commercial
exchanges
FoodFood
City
Urban ecosystem
Territory

26. Lier architecture descendantes des fonctions de base :
ex. la santé…
une approche par la modélisation systémique
Santé dans la
ville
Santé dans la
ville
QuartierQuartier Réseaux de
santé
Réseaux de
santé
HabitatHabitat TravailTravail TransportsTransports Centres de
santé
Centres de
santé
Parcours de
santé
Parcours de
santé
Fonctions de pilotage
Fonctions de production
DonnéesDonnées Processus
modélisés
Processus
modélisés LogicielsLogiciels Réseaux
numériques
Réseaux
numériques
Fonctions numériques support
Associer systèmes conservatifs (lois
physiques) et dissipatifs (systèmes humains
fortement entropiques)

27. … et les démarches ascendantes à partir
des modèles existants
une approche par la modélisation systémique
Modélisation descendante
à gros grain
Modélisation ascendante à
grain fins
Point de rencontre?
-Interopérabilité
-Format des données
-Sémantique
-Big data?

28. Un exercice difficile qui va nécessiter le développement
de compétence d’architecture système
Territoire intelligent
Milieu innovateur
Territoire intelligent
Milieu innovateur
Architecture et
intégration
fonctionnelle
Capacités
autorégulatrices de
l’écosystème
• Comprendre son territoire et
définir une vision stratégique
• La décliner en architecture
intégrant les domaines
« hards » et « softs »
• Comprendre son territoire et
définir une vision stratégique
• La décliner en architecture
intégrant les domaines
« hards » et « softs »
• Vers une administration
étendue et intégratrice
• Vers une administration
étendue et intégratrice
Administration
intelligente

29. Modéliser l’émergence
une approche par la modélisation systémique
La plupart des
fonctions
urbaines sont des
émergences non
imputables à une
fonction
particulière

30. Vous avez dit méta-modèle
• Un méta-modèle (framework) de référence doit permettre d’intégrer les
fonctions et se déclinera en une grande variété de modèles en fonction
des valeurs attribuées aux paramètres (Simon, 1969).
• Ces méta-modèles définissent des règles d’assemblage des fonctions de
base, un langage commun pour les métiers, des méthodes d’interfaçage
des fonctions, des dictionnaires de données communs et des règles
sémantiques de traitement.
• Un méta-modèle est « un ensemble d’outils utilisables pour développer
une large gamme d’architectures » (Godfrey, 2012), soit de règles et de
méthodes de conception valable, dans des limites définies, pour tous les
écosystèmes urbains durables. Il ne faut pas le confondre avec un outil
unique de modélisation qui encapsulerait tous les cas de figure, ce qui
est, en pratique, impossible.
une approche par la modélisation systémique

31. Méthodes
Diagrammes
Concepts
Métamodèle
Référentiel
unique
Il y a toujours un référentiel quelque part…
une approche par la modélisation systémique
Traçabilité
Ré-utilisation

32. Ce projet révèle l(a) (‘im)maturité des politiques
publiques et des cultures dominantes
• L’intégration n’est pas l’addition: les politiques publiques sont orientées vers le
soutien aux industries par fonction, pas sur l’intégration.
– =>En théorie des systèmes, la sur-optimisation des parties produit a sous-
optimisation du tout.
• Une conception obsolète de la ville « somme de processus » alors que les
émergents pensent « produit global » et sont dans une dynamique de
« leapfrogging »
• Pas de culture de projet pilote ni d’intégration des disciplines: le système de
financement, addition de « guichets », élimine les projets pluridisciplinaires
• Manque de leadership gouvernemental apte à créer une dynamique
interministérielle.
• Qui maîtrise la systémique en amont maîtrise les marchés en aval, ce qu’on
bien compris les Chinois et ce que nous voulons développer avec les
partenaires marocains
une approche par la modélisation systémique

33. L’évolution des modèles d’affaires des
entreprises
• Penser la profitabilité au niveau de l’écosystème
• Proposer des offres de fonctions intégrées et
intégrables:
– Ex: CityBox
• Participer à la définition de référentiels pour
l’intégration par le numérique
• Développer des écosystèmes de conception entre
entreprises de fonctions
une approche par la modélisation systémique

34. Espaces urbains
désarticulés
Gouvernance par
rattrapage
Le quanti
l’emporte sur le
quali
Primauté du
global sur le local
La politique urbaine
comme levier de
développement
Infrastructures
techniques et
institutionnelles de
l’environnement
Revoir les attentes du
système urbain
Qualité
Nuisances
Mobilité
intermodale
Vision
stratégique
Attentes sociales
Convergence
global <=> local
Programme de
recherche
Culture de la
durabilité
Décloisonnement
disciplinaire par la
modélisation systémique
Citoyenneté et
habitants acteurs
Enracinement dans la
culture et dans
l’histoire
Coût x rareté du
foncier
Points faibles Maroc Axes d’action
Droit et
technologie de
l’environnement
une approche par la modélisation systémique

35. Verrouiller le marché en amont
• Qui définit les référentiels d’architecture maîtrise les
appels d’offre en aval
• Les pays émergents investissent directement dans
l’intégration pour maîtriser l’offre des fonctions
• Le chantier des normes est à prendre en Amont
(Rapport Revel)
– Normes de performance: métriques de la ville durable
(différent des normes de processus de type HQE) et
métrologie : Cté ISO 268
– Danger de l’accord de libre-échange transatlantique
une approche par la modélisation systémique

36. Des questions de recherche
• Quel rôle d’architecte pour la puissance
publique, et sait-elle développer des
systèmes numériques durables en son sein?
• Quelles compétences de conception à
développer dans les entreprises?
• Pour concevoir un écosystème, il faut un
écosystème de conception qui intègre tous
les acteurs: quelles compétences, quelles
conditions de succès?
une approche par la modélisation systémique
Bref, une nouvelle culture à développer ET pour
les entreprises ET pour les politiques publiques!

37. Le nécessaire renouveau de la
philosophie du bien commun
• Bien commun comme finalité
structurante
• Liberté positive
• Un pouvoir fort comme
architecte….
• …. balancé par une participation
active des citoyens
• Une approche co-évolutionniste
des institutions (formel 
informel)
• Espace politique structuré et
délimité
une approche par la modélisation systémique

38. Un lien par les recherches sur la
gouvernance polycentrique
une approche par la modélisation systémique
Donner un nom au « No Name Field of PA »?

39. L’administration étendue comme integration des disciplines
11/17/14
Levelsofcomplexity
City
Functions
Citizens
Complex systems
engineering
Extended P.A Political philosophy
Complex
system
modeling
Interaction
and synergies
Social
networks and
interactions
Overlaps and
interactions
Overlaps and
interactions
Common good as an
emergence and
structuring finality
Ends and means of
wealth creation
Vivere politico
Polycentric
Govce