Investigación llevada a cabo como parte de un proyecto de la Facultad de Informática y Tecnología Digital de la Universidad de Birmingham City en el periodo comprendido entre los meses de noviembre 2021 a febrero 2022. El objetivo de esta investigación es desarrollar un marco de arquitectura de sistemas urbanos que facilite la transformación digital de las zonas urbanas hacia ciudades inteligentes.
Introducción
Actualmente, más de la mitad de la población mundial reside en zonas urbanas, un fenómeno que pone de manifiesto una clara y acelerada tendencia hacia la urbanización a nivel global. Según estimaciones de la Organización de las Naciones Unidas (ONU), esta dinámica no solo persistirá, sino que se intensificará de manera exponencial en las próximas décadas. Este crecimiento urbano sin precedentes plantea retos significativos en términos de sostenibilidad, calidad de vida, gestión de recursos y gobernanza urbana. En este contexto, el concepto de ciudad inteligente —o «smart city»— emerge como una estrategia fundamental para abordar los complejos desafíos asociados al desarrollo urbano contemporáneo. Comprender a fondo este concepto y su aplicación práctica es crucial para diseñar políticas públicas eficaces que garanticen entornos urbanos sostenibles, resilientes e inclusivos.
Las ciudades inteligentes se caracterizan por la implementación de tecnologías digitales, infraestructuras de información y comunicación (TIC), sistemas de sensores y análisis de datos avanzados, con el propósito de mejorar la eficiencia operativa, la calidad de los servicios urbanos y la participación ciudadana. No obstante, en la práctica, estas ciudades suelen estar compuestas por una multiplicidad de sistemas aislados entre sí, heterogéneos en su estructura, funcionamiento y propiedad. Estos sistemas —que abarcan sectores como el transporte, la energía, la seguridad, la salud, el saneamiento, entre otros— son gestionados por entidades diversas, tanto públicas como privadas, lo que dificulta su integración y la implementación de soluciones holísticas y sostenibles.
Ante esta fragmentación, resulta imperativo adoptar una perspectiva sistémica que conciba a la ciudad inteligente como una red de sistemas interconectados que interactúan de forma dinámica, intercambian información y operan de manera coordinada para alcanzar objetivos comunes orientados al bienestar colectivo y al desarrollo urbano sostenible. Este enfoque se enmarca en la teoría del «sistema de sistemas» (system of systems), que postula que los subsistemas, aunque autónomos en su funcionamiento, deben estar diseñados para cooperar e integrarse funcionalmente, maximizando así el valor agregado de sus interacciones.
Diversos estudios académicos han abordado los marcos teóricos y metodológicos del sistema de sistemas, identificando las dimensiones técnicas, organizativas y sociales necesarias para su implementación en contextos urbanos. Sin embargo, a pesar de la existencia de numerosos marcos conceptuales dedicados a aspectos específicos de las ciudades inteligentes —ya sea centrados en datos, infraestructuras, servicios o gobernanza—, existe una notoria carencia de investigaciones orientadas a desarrollar arquitecturas urbanas integradas que permitan la interoperabilidad efectiva de los distintos subsistemas. Esta ausencia representa una barrera significativa para la evolución integral de las ciudades hacia modelos verdaderamente inteligentes y digitalizados.
Desde una perspectiva funcional, una ciudad inteligente puede ser concebida como una macroentidad organizacional comparable a una gran empresa, donde múltiples departamentos y unidades operativas deben estar alineados bajo una visión estratégica común. En este sentido, así como existen marcos consolidados para la arquitectura de sistemas empresariales, es posible y necesario diseñar un marco de arquitectura de sistemas urbanos. Tal propuesta permitiría orquestar la integración de todos los componentes de la ciudad —infraestructuras físicas, plataformas digitales, actores institucionales y ciudadanía— en un ecosistema coherente, capaz de adaptarse a los cambios, aprender de los datos y mejorar continuamente sus procesos.
El desarrollo de una arquitectura de sistemas urbanos tiene como objetivo final facilitar la transición de las ciudades hacia la transformación digital, entendida no solo como una modernización tecnológica, sino como una reconfiguración profunda de los modos de vida urbanos, centrada en la sostenibilidad, la equidad, la participación democrática y la innovación social. Solo mediante este enfoque integral y colaborativo será posible enfrentar con éxito los retos del siglo XXI y construir ciudades verdaderamente inteligentes, que respondan a las necesidades presentes sin comprometer el bienestar de las generaciones futuras.
Objetivos de la investigación llevados a cabo
1. Identificar los componentes críticos de las ciudades inteligentes que deben integrarse en la arquitectura del sistema.
2. Identificar las relaciones entre los componentes identificados.
3. Identificar las posibles limitaciones de la integración de los componentes.
4. Identificar los factores cruciales para el éxito en el desarrollo de una arquitectura de sistemas integral.
