smart cities and the quality of life - urban systems...

28
Smart Cities and the Quality of Life A Point of View based on the Urban Systems Collaborative meeting, London, 1011 September 2013

Upload: others

Post on 09-Jul-2020

2 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: Smart Cities and the Quality of Life - Urban Systems ...urbansystemscollaborative.org/wp-content/uploads/2014/04/...the Urban Systems Collaborative (USC) at the Imperial College, London

 

Smart Cities and the Quality of Life A Point of View based on the Urban Systems Collaborative meeting, London, 10‐11 September 2013 

 

Page 2: Smart Cities and the Quality of Life - Urban Systems ...urbansystemscollaborative.org/wp-content/uploads/2014/04/...the Urban Systems Collaborative (USC) at the Imperial College, London

 

Colin Harrison  Page 2  4/8/2014 

 

Preface 

The Urban Systems Collaborative (USC) is a small, unincorporated association established early in 2011 

to bring together the many academic and professional communities concerned with the design, 

administration, development, and operation of cities.  These include administrators, anthropologists, 

architects, computer scientists, economists, engineers, environmental scientists, mathematicians, public 

health scientists, social scientists, and urbanists, among others.  Its goal is to help these communities to 

collaborate in understanding how pervasive Information and Communications Technologies (ICT) will 

change the way we think about planning, building, operating, and managing public and private 

infrastructure and services in cities and about how citizens and businesses will exploit these. 

This document describes some of my learning from a workshop held by the Urban Systems Collaborative 

at the Imperial College, London on 10‐11 September 2013, hosted by Prof. John Polak.  The programme 

of the two day workshop is given in the Appendix to this document.  Many of the presentation materials 

are available on the USC Web site and video recordings of the plenary sessions are available via the 

USC’s YouTube channel.  The purpose of this document is not to chronicle the debates and talks of the 

workshop, but rather to present my own point of view on the topics covered. 

The document does not however cover the length and breadth of the many rich discussions during the 

meeting.  I apologise to the many speakers and participants whose views I have not managed to capture 

here. 

I wish to thank the many people who helped with the planning and execution of this meeting, the 

speakers who generously gave of their time and thinking.  I thank especially the workshop session 

leaders  ‐ Seema Alim, Richard Dawson, Shane Mitchell, Rick Robinson, Marjan Sarshar, and Richard 

Tustin, who managed the challenging process of distilling wisdom from wide‐ranging conversations and 

whose verbal and written summaries are primary sources for this document.  Errors and omissions are 

all mine. 

Colin Harrison 

Brookfield, Connecticut April 2014

Page 3: Smart Cities and the Quality of Life - Urban Systems ...urbansystemscollaborative.org/wp-content/uploads/2014/04/...the Urban Systems Collaborative (USC) at the Imperial College, London

 

Colin Harrison  Page 3  4/8/2014 

 

Introduction 

Urbanisation – the net flow of people from smaller towns and cities into larger, sometimes new, 

sometimes existing cities ‐ is producing waves of transformation in regions around the world.  The large‐

scale expansion of existing cities and the creation of new cities in Asia are well known.  They are best 

known in China as that country completes its transition from an agricultural to a mixture of industrial 

and post‐industrial economies.  Less obvious, but no less challenging are the decline of cities and regions 

in Western countries as populations concentrate around a small number of large cities1.  Underlining 

this transition, research on scaling laws2 in cities emphasises the economic and cultural attractiveness of 

larger cities and hence that this process of urbanization may be expected to continue. 

Under these forces, cities find themselves in competition for citizens, particularly highly skilled citizens 

who will feed the fires of innovation3, hence driving economic growth and in turn driving public and 

private investment.  From this emerges a desire to measure and track the Quality of Life in and among 

cities as an index of attractiveness.   

There is also interest in developing a “dashboard” or basic diagnostic of a city’s “health” that could be 

used by policymakers to detect underlying causes of citizen dissatisfaction or of economic or 

environmental deterioration.  Such dashboards would also employ similar factors. 

These developments prompt the question:  What makes cities attractive to citizens in general and to 

highly skilled citizens in particular?  It is generally acknowledged that the leading proximate causes of 

people moving to cities are for both men and for women the availability of work and for women the 

availability of healthcare, schools, and social services for families.  But in turn these factors depend on 

economic growth driven by a diverse and skilled workforce and on tax bases that can support services. 

Cities of all sizes are increasingly interested in a rather undefined concept called the Quality of Life 

(QoL).   Surveys and assessments attempt to measure this and to rank cities around the world on various 

attributes that may contribute to the Quality of Life.  Many factors may contribute to these kinds of 

metrics including innovative urban design and planning, trees in residential areas, and strong 

environmental programmes.  For example, WalkScore4 is a metric of the degree to which a city enables 

citizens to rely on walking as a primary means of transport.  Urban researchers have found evidence that 

high “walkability” correlates with increases in property values5. 

In recent years, the degree to which is city may be considered to be a “Smart City” has emerged as 

component of such indices.  Smart Cities may be loosely defined as cities or regions that seek to make 

the best use of the knowledge and intelligence of citizens, administrators, and service providers to 

improve the design, construction, and operation of the city in various ways.  I do not consider the Smart 

                                                            1 C Harrison, “Endpoint: A World Without Villages?”, http://urbansystemscollaborative.org/endpoint-a-world-without-villages/ 2 G West, ‘Cities, Scaling, and sustainability”, http://www.santafe.edu/research/cities-scaling-and-sustainability/ 3 R Florida, “Who’s Your City?”, Basic Books, 2009, ISBN 0465018092 4 WalkScore, http://www.walkscore.com/ 5 J Cortwright, “Walking the Walk”, https://tinyurl.com/m5bpag3

Page 4: Smart Cities and the Quality of Life - Urban Systems ...urbansystemscollaborative.org/wp-content/uploads/2014/04/...the Urban Systems Collaborative (USC) at the Imperial College, London

 

Colin Harrison  Page 4  4/8/2014 

City to be a worthwhile goal in itself, but rather it is a by‐product of applying intelligent systems 

approaches to the existing infrastructure, services, and systems on a city. 

It seems likely that the introduction of smartness or intelligence into cities will have some impact on 

citizens’ perceptions of Quality of Life.  This possible impact was the subject of a workshop organized by 

the Urban Systems Collaborative (USC) at the Imperial College, London on 10‐11 September 2103. 

Smart Cities and the “City” 

In the early days of Smart Cities (ca. 2008), we viewed the challenges mainly as engineering problems: 

helping the municipal infrastructure and services to work more efficiently.  But even then some of us 

realized that we were heading towards a collision between technology and society.  It was from this 

realization that the USC was born.  The USC has subsequently explored a number of aspects of Smart 

Cities, but in this meeting on Quality of Life, we jumped right into the middle of that emerging collision 

and asked:  In what ways can ICT improve how citizens perceive their Quality of Life? 

One way to think of a Smart City is as having a digital wrapper around the traditional physical 

infrastructure and services.  Citizens are then interacting the city as if it were an intelligent system and 

we can begin to ask the kinds of questions that we would ask about any intelligent system and about 

how this intelligence might contribute to our perception of Quality of Life in the city. 

In this meeting the object of study was thus the interactions between citizens and the public and private 

services offered by the urban environment.  I think of these interactions as the life of the city as it 

facilitates the lives of the citizens.  I think that the spatial extent of these connected interactions is what 

defines the boundary of a city, rather than the political or even economic boundaries.  Our interest in 

the USC meeting centered on how the introduction of ICT into these interactions improves the citizens’ 

perceptions of their Quality of Life. 

In the rest of this document I use “City” (uppercase) to denote the ensemble of these interactions and 

“city” (lowercase) to denote the municipality or the urban infrastructure and public and private services. 

Themes 

In addition to a number of keynote speakers and panels, the main structure6 of the meeting was as a 

workshop with four themes: the Adaptive City, the Personalised City, the Supportive City, and 

Perceptions of Quality of Life.  These themes were intentionally defined to be far from orthogonal and 

heavily overlapping.  In fact they were all looking at the nature of “smartness” and its possible impacts 

on QoL from different perspectives.  The participants in the meeting joined one or more working groups 

that initially described one of the themes in terms of scenarios.  Subsequently these scenarios were 

used to explore the benefits and issues resulting from this aspect of “smartness”.  The four workgroups 

shared their evolving discussions through plenary panels. 

Here I briefly describe the scope of each of these four themes, which are then discussed more 

extensively in the following sections. 

The Adaptive City 

                                                            6 See Appendix A for the workshop programme

Page 5: Smart Cities and the Quality of Life - Urban Systems ...urbansystemscollaborative.org/wp-content/uploads/2014/04/...the Urban Systems Collaborative (USC) at the Imperial College, London

 

Colin Harrison  Page 5  4/8/2014 

From the point of view of the city and its public and commercial capabilities, one outcome for a Smart 

City will be the opportunity to adapt these capabilities to the needs of individuals or communities.  For 

example, consider a community of people living in a certain district, working in another certain district, 

and preferring to commute by bicycle.  An Adaptive City would notice such people, find safer routes 

between the two districts, and make these known. 

The systems that are being installed in current Smart City projects can often provide short‐term 

flexibility, but adaptation is also needed for longer term changes.  After cities have evolved for some 

decades it may well be that the original planning assumptions that were made for transportation, for 

education, hospitals, emergency response, and recreation are no longer valid.  The new digital interfaces 

provide information sources for keeping such planning assumptions up to date. 

The Personalised City 

This is the mirror image of the Adaptive City.  How can the individual citizens make better use of the 

capabilities of the city?  This is again both a short‐term and a long‐term question.  It is short‐term in the 

sense of the individual making decisions on how to accomplish his or her own plans for the day to the 

current status of the city’s capabilities. It is long‐term in the sense of deciding where to seek a new 

apartment or a job or a place to start a new business.  Whereas the Adaptive City represents a set of 

challenges for the municipal or utility administrators, the Personalised City presents several issues for 

the individual citizens such as privacy of personal information and how to discover and exploit new 

services and affordances. 

The Supportive City 

In the Adaptive city and the Personalised City we may consider the services and affordances of the City 

one by one, the Supportive City considers the interactions among these – a ”system of systems” view – 

and seeks to help the City as a whole achieve its collective goals in the face of perturbations to the load 

and the capacities of these services.   On one hand this involves enabling the citizens to make the best 

use of the available services capacities and on the other of enabling the service providers to anticipate 

and prepare for changes in service loading. 

Quality of Life and the City 

Quality of Life in a city is much discussed and poorly defined.  Perhaps it reflects a perception of the 

individual citizen of the degree to which the city enables him or her to satisfy his or her desires for a 

wide range of attributes such as employment, a nice place to live, a variety of restaurants, a range of 

stimulating cultural events, easy access to healthcare or education for children, safety from criminal 

activity, natural catastrophes, and so forth.   Our workshop did not attempt to define QoL, although we 

learned about others’ definitions.  Instead we focused on some of the underlying factors that seem likely 

to contribute to QoL. 

In the following sections, I reflect on the reports of the four working groups as well as the comments of 

panelists and speakers to point to opportunities and problems in applying “smartness” to improve 

citizens’ perceptions of QoL. 

Page 6: Smart Cities and the Quality of Life - Urban Systems ...urbansystemscollaborative.org/wp-content/uploads/2014/04/...the Urban Systems Collaborative (USC) at the Imperial College, London

 

Colin Harrison  Page 6  4/8/2014 

The Adaptive City 

One of the meanings we might associate with a “Smart City” is that it is aware of us as individuals and 

responsive to our needs.  This is a basic characteristic we expect of intelligent systems.  Traditional 

municipal and utility systems on the other hand are “unintelligent” in this sense – exhibiting neither 

awareness nor responsiveness.   This was the theme explored by the Adaptive City working group. 

Short‐term adaptation affects how journeys are made, where food is bought, or how business 

operations are managed.  It may be as simple as knowing where to cross a street, when the rain will 

begin, or where to find the best current price for a commodity.  It benefits enormously from greater and 

more up to date flows of information about the current status of the city’s capabilities. 

Long‐term adaptation reflects the evolution of the spatial distribution of people and infrastructure. It 

can be a mutual adaptation in which the city tracks where people are living or working and people track 

where new schools or sport facilities are being built.  Both kinds of adaptation can benefit from 

predictive models that are rooted in the hourly and daily accumulation of real‐world information about 

how the City is operating. 

The organizational models for the provision of many municipal and utility services such as 

transportation, water, energy, education, healthcare, and so forth appear to me to be rooted in the 19th 

industrial model.  In that model the provider defined a range of standard goods or services that could be 

produced reliably in high volumes at low cost.  The provider invested capital to create production 

facilities – factories, generating stations, transportation infrastructure ‐ equipped with expensive and 

complex machines and sought to extract the maximum productivity from these investments.  The 

resulting goods or services were distributed from the factory via a system or network to delivery points 

where individuals could choose whether or not to consume them. 

Inherent in this 19th century organizational model were several assumptions: 

The management and operational processes for producing high volumes of goods and services 

of acceptable quality as efficiently as possible are complex and are understood by relatively few 

people.  Hence, they must be centralized in a factory with a vertically integrated management 

system. 

The preferences of the consumers are irrelevant to the production process:  “take what you are 

given”, “one size fits all”, “any color so long as it is black” were the slogans of the day. 

Demand or need for the good or service is sufficiently high and the choices available to the 

consumer are sufficiently limited that the consumers will adapt their lives to the provider’s 

offerings. 

With the emergence during the 20th century of an educated consumer population, of global competition 

among providers, and of the ability of ICT to encapsulate complex processes, these assumptions have 

become less valid.  Slogans such as “mass customization”, “a marketplace of one”, “have it your way” 

are now the common experience of consumers in many domains.  New organizational and business 

models no longer require massive, centralized facilities, but allow smaller scale, highly distributed and 

flexible facilities that are better able to adapt to fluctuating demand and are more resilient to 

environmental and economic disruptions.  Workers lives are less driven by the need to clock‐in and 

Page 7: Smart Cities and the Quality of Life - Urban Systems ...urbansystemscollaborative.org/wp-content/uploads/2014/04/...the Urban Systems Collaborative (USC) at the Imperial College, London

 

Colin Harrison  Page 7  4/8/2014 

clock‐out by the factory whistle and in consequence the desire emerges for greater flexibility in how, 

when, and where goods and services are consumed.  The willingness to “take what you are given” is 

diminished.  Consumers’ expectations have risen that they will be consulted – directly or indirectly ‐ on 

their desires rather than being told what to do. 

This transformation from centralized, closed, and rigid means of production to distributed, open, and 

adaptable means is hardly reflected in how we experience municipal and utility services today.  

Transportation still requires the travelers to organize their lives around the timetable.  Waste, water, 

and energy utilities still see no need to engage in dialogue with their clients about their needs.  

Distributed energy production, which would among other things offer greater resilience to increasingly 

unstable weather, remains a still rare exception. 

This means that a large opportunity space exists for innovation.  Innovation has been an essential 

motivation for building cities and for living in cities since their beginning and it is curious that municipal 

innovation has stagnated for many years while at the same time civic and commercial innovation have 

accelerated. 

Let me acknowledge that moving 20 million people a day into and out of a Megacity is not a trivial task.  

Likewise the provision of safe water and air or reliable electricity poses difficult challenges.  Cities have 

historically dealt with the production of services on scales and with reliability that few commercial 

organisations could contemplate until the advent of the Age of Information.  Today however, it is 

common to see private enterprises providing efficient, reliable services to ten or even hundreds of 

millions of customers.   But I acknowledge that there is much about City infrastructure services that can 

only evolve slowly. 

What could change here is the adaptation of such services to short‐term and long‐term changes in 

demand.  Consider short‐term adaptation of transportation, where historically it is the passenger’s 

responsibility to show up at the boarding place in accordance with the departures published in the 

timetable.  The passenger will then board a vehicle that traverses a fixed route and eventually brings 

him or her to the destination.  In this 19th century model, the service provider has no knowledge on a 

given day and time of who wants to travel between points A and B.  But in the 21st century model, this 

information is knowable and could be used to dispatch point to point transportation services that closely 

match capacity to demand and minimize journey times.  The Uber7 start‐up is offering “on‐demand” taxi 

services in 35 countries.  Large‐scale, low‐tech versions have existed for many years in many Asian and 

African cities, where private fleets of mini‐buses provide similar customized routes. 

An example of long‐term adaptation would be for the service provider to monitor the evolution of 

common commuting journeys.  As cities evolve, so does where people live and work, but bus and train 

routes often do not evolve at the same rate and disjunctions emerge between the journeys people need 

to make and the service routes provided.  This re‐planning benefits travelers, but also the service 

operator, since it can eliminate unneeded capacity.  In Dubuque, a city of 60,000 people, IBM showed 

                                                            7 Uber, https://www.uber.com/cities

Page 8: Smart Cities and the Quality of Life - Urban Systems ...urbansystemscollaborative.org/wp-content/uploads/2014/04/...the Urban Systems Collaborative (USC) at the Imperial College, London

 

Colin Harrison  Page 8  4/8/2014 

how to reduce operating costs by 30% through simple re‐mapping of the transit routes and IBM went on 

to apply this approach in Istanbul, a city of some 15 million people. 

A further example, raised by Prof. Richard Dawson, concerns the adaptation of cities to climate change.  

In the context of the eastern coast line of England, this concerns rising high tide levels, mainly driven by 

stronger onshore winds during storms in the North Sea.  The ability to predict storm surges by region 

and under various storm scenarios provides early warning of the need either to erect defensive sea 

walls, as is common in Japan, or to inform property and infrastructure owners of the risks of erosion of 

the coast line and flooding along estuaries.  With these predictive models citizens, local and central 

governments, and insurers can develop mitigating policies. 

This indifference of municipal and utility services to individual needs must contribute to the broken links 

between the individual and the municipality.  In an Adaptive City each citizen’s needs and behaviours 

can play a role in shaping the evolution of the services provided, thus realizing Jane Jacob’s view that 

every citizen could take part in the design of the city.  This adaptation represents a softening of the hard 

boundary that normally exists between municipal administrators and citizens and a significant advance 

in civic governance. 

These changes lead towards participative governance as advocated by Eleanor Olstrom8.  They pave the 

way for services based on the “third model of economic production” in which the knowledge commons9, 

for example information about travelers’ needs, is used to manage transportation planning and 

operation collectively among municipal, civic, commercial, and individual stakeholders.  Breaking down 

the barriers between municipal governments and utilities and their citizens or clients would be a 

constructive move in the direction of restoring engagement among these parties and in the restoration 

or development of a sense of place, a sense of ownership.  The Open Data movement to date is a partial 

implementation of participative government. 

We might ask whether municipal and central governments still need to provide some of these 

traditional services.  When such services were first established some centuries ago, only governments 

had the skills to develop and operate such complex services.  They also often felt the need to control 

these services.  Today knowledge and skills for the management and operation of complex, large‐scale 

services is widely accessible and supported by ICT tools.  It is no longer reserved for large organisations 

whether public, civic, or private, thus opening the door to the transformation, where appropriate, from 

closed, centralized systems to open, distributed systems.  Not every system can or should be open and 

distributed; some systems, for example public safety, depend on bringing together information that is 

spatially distributed to generate, for example, overall understanding and decision‐support in an 

emergency situation then propagate this integrated information to decentralized systems.  

Decentralised systems, for example ham radio, can also bring resilience to centralized system.  Perhaps 

                                                            8 E Olstrom, “A theoretical framework for exploring the capability of participative and collective governance in sustainable outcomes”, http://www.earthsystemgovernance.org/lund2012/LC2012-paper96.pdf 9 C Hess & Elinor Olstrom, “Understanding Knowledge as a Commons: From Theory to Practice”,ISBN-10: 0262516039

Page 9: Smart Cities and the Quality of Life - Urban Systems ...urbansystemscollaborative.org/wp-content/uploads/2014/04/...the Urban Systems Collaborative (USC) at the Imperial College, London

 

Colin Harrison  Page 9  4/8/2014 

it is time to evolve towards the “third model” of participative economic production suggested by Hess 

and Olstom7 that is neither public nor private but a collaboration among these for the common good. 

This theme of adaptation is one of the main motivations found among municipal and civic leaders for 

the adoption of smart city methods in cities that aspire to improve their attractiveness to (highly skilled) 

citizens and to industry. 

The Personalised City 

In addition to being aware and responsive, we also expect intelligent systems to be configurable, so that 

the user or citizen is able to configure how the system looks, what features are prioritised for access, 

and how the system performs.  This also emphasizes the ability of the citizen to easily discover the 

offerings or affordances of the system.  We might call it Ease of Use.  How can the citizen make better 

use of the capabilities of the city? How can a wide range of users differing in age, gender, language, 

physical abilities, education, economic status, life‐styles, and cultures using a variety of access devices – 

kiosks, basic mobile telephones, smart telephones, near‐field devices, cameras, and so forth ‐ configure 

the city in ways that meet their expectations, preferences, and needs?  This was the topic studied by the 

Personalised City working group. 

Personalisation has also both a real‐time and a long‐term aspect.  It is real‐time in the sense of the 

individual deciding how to reach short‐term goals based on the current status of the City’s capabilities.  

It is long‐term in the sense of deciding where to seek a new apartment or a job or a place to start a new 

business. 

Three of our city themes – the Adaptive, Personalised, and Supportive Cities – imply the exchange of 

information among the services and citizens comprising the City.  These are processes of mutual learning 

that lead to mutual adaptation in both the short term and the long term.  These exchanges are also the 

basis for the knowledge commons mentioned above.  These exchanges of information raise difficult 

issues including: 

The modalities of interaction 

The ownership and governance of the information exchanged 

The role of mutual learning in fostering engagement 

Consider the challenges of interaction in a Smart City.  While the participants in the USC meeting and, no 

doubt, most of the readers of this document belong to the techno‐elite – highly‐educated, relatively 

wealthy, globally mobile, and so forth – a City must embrace a wider range of demographics.  The tails 

of the demographic distribution have long posed problems for interactions.  In particular in the lower 

tail there are issues such as literacy and comprehension, the authorities’ expectations of identity tokens 

or credentials and fixed addresses, limited mobility, physical and mental handicaps, and the ability to 

navigate complex bureaucratic processes.  In recent years to these issues we have added the Internet 

divide, the rapid evolution in complex access methods such as kiosks and mobile devices, online 

credentials, and the costs of smart mobile telephones and tablets and the associated 

telecommunications services. 

Page 10: Smart Cities and the Quality of Life - Urban Systems ...urbansystemscollaborative.org/wp-content/uploads/2014/04/...the Urban Systems Collaborative (USC) at the Imperial College, London

 

Colin Harrison  Page 10  4/8/2014 

A clear example of the problems these issues of interaction can create was the 2010‐2011 rollout of 

Smart Meters10 by the Pacific Gas & Electric (PG&E) utility in northern California.  Although this area 

includes Silicon Valley, San Francisco, and other regions inhabited by wealthy, well‐educated, and 

techno‐savvy citizens, the process produced uproar from the utility’s consumers, who clearly did not 

understand the technology or the purpose of installing it in their homes.  There was deep suspicion 

about who would benefit from of this technology.  

The original 2008 vision for Masdar11 also stirred similar fears.  While the utopian, technological vision 

was inspiring, I questioned the project leaders as to whether such an environment could easily support a 

balanced demographic.  More broadly, I feared that the use of such techno‐centric access methods and 

systems in existing cities would disenfranchise some of the citizens. 

There are also complex issues of ownership, use, and governance of the shared information.  It is 

effectively impossible to take part in a Smart City without divulging personal information that may be 

sensitive for some citizens.  Much of that information is only relevant in aggregate, related to questions 

such as: How many people are crossing the bridge at the moment?  In such cases merely counting heads 

can preserve anonymity.  But other information, particularly information needed for the most valuable, 

personalised services is specific to an individual such as : Where is the nearest hospital that can help 

me?  While allowing the utility to read my electricity consumption hour by hour instead of month by 

month may not seem a particularly sensitive change, over a period of weeks that information would 

reveal when my home is likely to be unoccupied.  Likewise smart transportation services would need 

accurate, real‐time information about my current location. 

Many public and private services claim to protect personal information through “anonymisation” 

techniques, for example removing names, addresses or other identifiers.  There is much scientific and 

legal debate12 on whether personal information can in fact be protected in this way.  If various sets of 

anonymised information are correlated, it is often possible to extract identities.  The idea of a 

knowledge commons is admirable in many ways, but it assumes that my personal information can be 

protected. 

These issues are typical of the social problems that arise from the introduction of new technologies.  

When automobiles were first introduced in Britain, they were required to be preceded by a man 

carrying a flag to warn pedestrians and horse riders.  This and other limitations greatly reduced their 

utility on roads that had been created for pedestrians and horses.  Eventually the vehicles and roads 

were adapted to one another and society came to accept the associated deaths, pollution, noise, and so 

forth as the costs of greatly increased mobility.  Civic organisations such as the AAA (USA)13 and AA 

(UK)14 played a leading role in mediating this technological transition.  Organisations such as the Open 

                                                            10 “New Electricity Meters Stir Fears”, http://www.nytimes.com/2011/01/31/science/earth/31meters.html?pagewanted=all&_r=0 11 “Masdar Plan”, http://www.economist.com/node/12673433 12 “Broken Promises of Privacy: Responding to the Surprising Failure of Anonymization", http://www.uclalawreview.org/?p=1353 13 AAA –History, http://newsroom.aaa.com/about-aaa/history/ 14 AA – The Early Years, http://www.theaa.com/aboutaa/history.html

Page 11: Smart Cities and the Quality of Life - Urban Systems ...urbansystemscollaborative.org/wp-content/uploads/2014/04/...the Urban Systems Collaborative (USC) at the Imperial College, London

 

Colin Harrison  Page 11  4/8/2014 

Knowledge Foundation15 and the Open Data Institute16, supported by Open source tools such as CKAN, 

may eventually take on this role successfully.  I note also the important role in this space of the 

Electronic Frontier Foundation17. 

Equally controversial is the issue of who controls and can make use of such information.  Clearly in 

disclosing my current location to the transit management system I want that system to use it, but do I 

want this information to be passed on to an advertising broker so that I can be informed of local 

offerings?  Possibly yes.  Do I want this information to be aggregated with that of others and offered for 

sale to anyone?  Probably no. 

Setting these challenges aside, it appears that the Personalised City would have much to offer In terms 

of QoL.  By allowing the individual citizens to tailor their experience of the City to their needs, they could 

have the impression that the City was designed around them, was aware of their goals and interests, 

and was responsive to them.  Personalisation could increase the accessibility of the capabilities and 

affordances of the City and thereby enable these to be exploited in differing ways by citizens with 

varying characteristics.  This could then have the outcome of giving them a sense of a richer City with an 

improved QoL.   

Personalisation could have many dimensions: 

Means of interaction (kiosk, mobile telephone, smart telephone, PC, camera, RFID) 

Modality of interaction (text, speech, visual, gesture) 

Language 

Accessibility (visual, speech, physical or mental handicaps) 

Cultural or community context 

Role (young child, student, worker, visitor, senior)  

Goals (Maslow’s Hierarchy, mobility, entertainment, minimum cost, minimum delay) 

…and so forth. 

This working group identified a key impediment to this approach in the extent to which citizens are 

willing to take time to configure systems.  The Nest18 intelligent thermostat was given as an example of a 

device that does not require the use to enter a detailed programme for the heating or cooling of a 

home, but rather learns from the inferred comfort levels of the occupants.  Samir Menon also suggested 

that many people would simply want a device such as a thermostat with three buttons: 

“I feel super‐green today – turn it way down” 

“Somewhere half‐way” 

“I’m a caveman – turn it way up” 

                                                            15 Open Knowledge Foundation, http://okfn.org/ 16 The Open Data Institute, http://theodi.org/ 17 Electronic Forntier Foundation, https://www.eff.org/ 18 Nest Learning Thermostat, www.nest.com

Page 12: Smart Cities and the Quality of Life - Urban Systems ...urbansystemscollaborative.org/wp-content/uploads/2014/04/...the Urban Systems Collaborative (USC) at the Imperial College, London

 

Colin Harrison  Page 12  4/8/2014 

This is an important aspect of decision‐making in the context of city services and elsewhere:  many users 

do not want a large range of choices and in fact the offered choices in the City will often be limited by 

practical constraints such as existing road ways. 

So much may depend on services that can observe and infer the citizen’s configuration preferences.  

Sensitivities over privacy might be addressed by rendering configuration at the level of identifiable 

communities or demographic groups, leaving those that are highly motivated to add their own 

refinements.  

A side effect of this ability to personalize the city could be a dilution of the character of the city.  The 

indifference of municipal services to the individual and the requirement that the individual conform to 

their inflexible capabilities are important contributors to this character.  If we adopt personalisation, as 

argued here, then we reduce the common experience of the city.  On the other hand, different sub‐

cultures cohabiting in the same city have long exploited its services and affordances In different ways to 

support differing lifestyles. 

This reduction of a common experience is also manifest in the experience of international cities and the 

changing relationship between our physical location and other, connected locations.  In my grand‐

parents’ generation in the north of England, it was still common for someone to spend his entire life 

within 20 km of his birthplace.  As a mobile knowledge worker, I can say that given light, power, and 

network connectivity, I can work anywhere in the world and maintain close contact with a large network 

of family, friends and colleagues. 

Even time can be configurable with some pain.  I have known co‐workers who had US‐based jobs, but 

chose to live in Europe or Japan and to accept the need to adapt their daily cycles.  Senior executives 

with global roles have the freedom to work any 24 hours of the day that they choose. 

So to a large degree, my physical location, whether that is my home town or a city in China, becomes an 

instance of a collection of services and affordances that support my way of life.  My perception of a City 

as a mobile worker therefore depends on how easily I can get it to resemble and behave like my 

abstraction.  I realize that this is a rather crass devaluation of the identity of cities around the world and 

note that this view applies primarily to meeting my working needs.  I do in fact very much appreciate the 

varied character and sense of place of the many cities I am privileged to visit.  But if every city I visit has 

Starbucks, Novotels, Australian wine, and Indian restaurants and can be configured to meet my specific 

needs, then how much of its unique character do I encounter? 

We defined four archetypes for the emergence of the Personalised City together with current example 

to illustrate how these are being enacted in our cities today: 

1. Passive – citizens consume information, receive services from official agencies, or data sources 

a. Personal Travel Assistant (Amsterdam, Seoul19) 

b. London, Transport for London Apps20 

c. Smart Meters21 

                                                            19 Personal Travel Assistant, Seoul, http://www.smart2020.org/case-studies/personal-travel-assistant-pta/ 20 London Transport Live, https://play.google.com/store/apps/details?id=com.toson.londontransportfree

Page 13: Smart Cities and the Quality of Life - Urban Systems ...urbansystemscollaborative.org/wp-content/uploads/2014/04/...the Urban Systems Collaborative (USC) at the Imperial College, London

 

Colin Harrison  Page 13  4/8/2014 

d. PlacR22 – new re‐combinations of open data sources 

2. Active – crowdsourced, user generated, providing a symmetrical, virtuous cycle of inputs and 

outputs, which is enriched through heterogeneous interactions 

a. Waze23 – community based traffic and navigation App 

b. HistoryPin24 – user generated place history 

c. Photosynth25 – fractal world through 3D imagery of place 

d. Songkick26 –personalised music recommendations based on preferences with a 

feedback loop from Pandora 

3. Pragmatic – a personal trade off on personal privacy, data flows captured while using a service, 

with an imputed net benefit to the individual. 

a. Google Glass27 – real time, personal data, video, search, reacting to personal interests 

and preferences 

b. Foursquare28 – personal location awareness 

c. Nest29 – Learning thermostat, with personal data being collected 

d. Gamification ‐ Angry Birds30 collects personal location data using the game as a front 

end 

4. Constructive – an open source, hacktivist approach to developing information which is 

otherwise not openly provided to citizens 

a. OpenStreetMap31 – a peer mapping platform based on a knowledge commons 

b. Xively32 ‐ a platform for the Internet of Things, such as sewer sensors in New York, 

radiation level sensors in Fukushima 

One area that we did not manage to explore in this meeting is the Smart City as a Design problem.  That 

is, with the advent of a rich set of digital interfaces between citizens and the public and private 

capabilities of the city, how should these interfaces be designed to maximize conventional design 

characteristics such as ease of use, discovery of capabilities, teaching or training about capabilities, 

accessibility of capabilities, integration of capabilities, and so forth?  To date these digital interfaces 

have been created as extensions or replacements of legacy physical interfaces with little thought given 

to how they relate to one another and to the goal‐driven, problem solving needs of the citizens.  If 

instead we were to think of the city’s capabilities as an integrated, intelligent system, how would we 

want to interact with the city through these interfaces?  What would we want these systems to learn 

about our goals and needs? 

                                                                                                                                                                                                21 Southern California Edison – Smart Meters, https://tinyurl.com/mkcxwx6 22 PlacR, http://www.placr.com/ See also http://theodi.org/case-studies/placr-case-study 23 Waze, https://www.waze.com/ 24 HistoryPin, http://www.historypin.com/ 25 Photosynth, http://photosynth.net/ 26 Songkick, http://www.songkick.com/ 27 Google Glass, http://www.google.com/glass/start/ 28 Foursquare, https://foursquare.com/ 29 Nest, https://store.nest.com/ 30 Angry Birds, http://www.angrybirds.com/ 31 Open Street Map, http://www.openstreetmap.org/#map=5/38.007/-95.844 32 Xively, https://xively.com/whats_xively/

Page 14: Smart Cities and the Quality of Life - Urban Systems ...urbansystemscollaborative.org/wp-content/uploads/2014/04/...the Urban Systems Collaborative (USC) at the Imperial College, London

 

Colin Harrison  Page 14  4/8/2014 

The Supportive City 

We are social animals33.  We need relationships with others for our own well‐being.  Cities exist to allow 

large numbers of us to live in close proximity.  One of the earliest written documents is a collection of 

stories from the Sumerian civilization known as The Epic of Gilgamesh34.  Among these stories is the 

construction of a wall that defined the city of Uruk.  The purpose of the wall was to separate the people 

from nature, where their lives were ruled by biological Darwinism, and instead to create a space in 

which a new set of rules – social Darwinism – could be developed.  Hence one view of life in a city is the 

creation of social niches and the competition for ever better niches.  QoL is a metric of our satisfaction 

with our current niche. 

A 2013 discussion at the Santa Fe Institute lead me to think of cities in terms of Darwinian evolution.  

Through our ability to modify the environment in which we as individuals and communities find 

ourselves, we have greatly expanded the ecological niches in which we can survive and this has 

permitted a great expansion of homo sapiens.  There are of course negative aspects to these 

modifications which have in the past lead to the collapse of large societies35 and may indeed threaten 

the current global society in the coming centuries.  But at least in the relative short‐term our cities may 

be viewed as providing a range of niches combining ecological, societal, and economic support for broad 

demographics. 

The Darwinist view of “fitness” in natural selection refers to the ability of the individual organism to 

propagate specific characteristics (“allele”) into future generations.  We might take “urban fitness” 

metaphorically as the ability of a citizen to find or to create a niche in which he or she can sustainability 

meet his or her needs and desires and which may have the potential for further elaboration or 

specialisation.  In the context of the USC’s London meeting, we might consider this as an important 

aspect of “quality of life”. 

This Darwinist model is useful in another way.  It points to the city as a collection of ecosystems – social, 

economic, environmental, commercial, cultural – that result from the interactions of citizens and 

suppliers of goods and services.  These ecosystems are normally invisible unless we are directly involved 

in them.  The advent of the Internet of Things gives us a ghost‐like image of their activities through the 

many interactions that are captured by public and private, real and virtual sensors. 

While the Adaptive City and the Personalised City take the individual or specific sub‐communities with 

the city as the objects of concern, the Supportive City is concerned with the overall outcome for the 

citizens as a whole.  It also goes further in considering the interactions among the urban services and the 

citizens using them to detect problems in a service and to anticipate the impacts that this may have on 

other services.  The Supportive City attempts to understand what the City is trying to do, minute by 

minute, and then make adjustments to the services to facilitate these collective goals. 

What is a collective goal?  Citizens are human beings gifted with free will.  Who knows what they want 

to do collectively?  The free will argument is true, but in practice almost all individuals have habits or 

                                                            33 D Brooks, “The Social Animal”, Random House, 2011, ASIN: B00BQ1Y9YA 34 The Epic of Gilgamesh, http://en.wikipedia.org/wiki/Gilgamesh_epic 35 J Diamond, ”Collapse: How Societies Choose to Fail or Succeed”, Penguin Books, 2011, ISBN 0143117009

Page 15: Smart Cities and the Quality of Life - Urban Systems ...urbansystemscollaborative.org/wp-content/uploads/2014/04/...the Urban Systems Collaborative (USC) at the Imperial College, London

 

Colin Harrison  Page 15  4/8/2014 

patterns of daily or weekly behavior that form the rhythm of life.  On any given day, an individual may 

deviate from his or her habits for a thousand different reasons.  En masse, these deviations disappear to 

a large degree – a given individual may or may not go to a concert on a given evening, but we know that 

a certain number of people will go.   

The Supportive City relies on observing these large scale patterns of behavior over weeks and months 

and years and using these to develop expectations of the demand for urban services minutes by minute 

on a given day.  At our current level of understanding, this is rather like a statistical approach to weather 

forecasting in which the sampling density in time and space has strongly improved in recent years36.    

Such models exist or can be readily developed for many individual urban services.  Thus electrical 

utilities have observed patterns of energy consumption at the level of the distribution networks that 

enable accurate hour by hour predictions of demand on a given day under various influences, such as 

weather.  These are essential to timely forward purchases in energy markets and to the overall 

operation of regional energy production.  The introduction of Smart Meters facilitates the extension of 

the detection of patterns to the level of individual consumers and of the collection of data in real‐time.  

For example, the utility may detect directly or indirectly the beginning of a clothes washing or drying 

cycle and hence anticipate the load that will be sustained for the next hour or so. 

Likewise transportation managers have long had the ability to detect the level of activity of a given 

station or bus stop and the overall patterns of traveler volumes.  The detailed, real‐time information 

now available from contactless payment methods such as London’s Oyster card or Japan’s Suica card 

may eventually provide the ability to observe minute by minute usage of the transportation system, to 

detect fluctuations or anomalies, and to make useful predictions about fluctuations in transportation 

volumes one to two hours ahead37.   Similarly traffic sensor data can be used to detect patterns of 

vehicle flow that may then be leading indicators for congestion in specific districts. 

So the identification of patterns of normal behavior, the detection of deviations or fluctuations in this 

behavior and the prediction of short‐term future service demand are one strand of the Supportive City.  

A second strand is help understanding of the impact of fluctuations in the activity or performance of one 

service, for example transit, on other services and other parts of the City.  It is a truism that the City is a 

“system of systems”.  The services underlying the City interact with one another through both causality 

and correlation.  Thus a failure of water main causes a disruption of road traffic.  Such traffic disruptions 

affect the times when people arrive at work in the morning or at home in the evening and hence 

correlate with changes in demand for water, energy, and communications services.  The Supportive 

City’s accumulated knowledge allows it to understand these causal and correlative impacts, to make 

real—time adaptations to services to cope where possible with these impacts, and to make predictions 

about impacts in the near future. 

                                                            36 Note: Actual weather forecasting is (mainly) based however on models of the atmosphere based on physical science and it is my hope that over time we will develop an urban science that will replace these statistical methods. 37 Prof. M Barry noted during the meeting that in many cases it is not possible to extract origin and destination information. For example, in London passengers are detected when boarding a bus, but they are not detected when disembarking.

Page 16: Smart Cities and the Quality of Life - Urban Systems ...urbansystemscollaborative.org/wp-content/uploads/2014/04/...the Urban Systems Collaborative (USC) at the Imperial College, London

 

Colin Harrison  Page 16  4/8/2014 

Overall every city’s systems work.  Citizens can get to work and get home.  They get food and shelter.  

Their children get medical care and education.  A given City may not work as well as its citizens might 

wish, for example Mexico City, but it does work, however painful it may be.  If the City did not work, 

then, according to economic theory at least, people would leave or, in the worst case, die.  In many 

cities during the present period of urbanization services are heavily over‐stressed.  If a given service 

acquires new capacity, well‐informed citizens will seek it out and re‐distribute the overall load as they 

seek to improve their QoL.  The Supportive City should assist them by enabling them to discover positive 

and negative fluctuations in service performance that are relevant to their real‐time goals. 

In the very short‐term ‐ minutes to an hour ‐ this assistance will be in the form of information about 

fluctuations in service capacity that enables the individual citizen to understand the personal impact of 

the fluctuations and what alternatives or adaptations are possible.  Simple examples of this are the 

Variable Message Boards, for example on the Boulevard Periphérique in Paris, that give information 

about waiting times at junctions.  While the delay information has face value, experienced drivers can 

assess the magnitude of the delays and decide whether to take alternate routes. 

In the medium term – a few hours – the impact of a given fluctuation must be propagated to all services 

that will be affected by the “knock‐on” impacts of the fluctuation.  Thus, the time of peak energy 

demand may be shifted or demand may become more or less peaked.  Or a major accident may require 

the closing of roads and re‐routing of traffic in order to enable rapid access by emergency workers in the 

coming hours, thus putting unexpected load onto alternate routes. 

This set of interactions is what I mean by the “system of systems”.  While urban planners work to 

ensure, for example, balance among the static capacities of multi‐modal transit systems, the “system of 

systems” is a dynamic phenomenon that emerges from the ways that citizens use the City.  Such 

complex, real‐world systems are never in equilibrium, but are constantly adjusting to changes in 

capacity and demand.  This re‐balancing is an example of resilience in which a complex system, such as a 

set of urban services, adjusts its operating points to correct for changes in capacity or demand, in what 

we might call a “stable disequilibrium”.  The Supportive City plays an active role in enabling this re‐

balancing to occur effectively and fairly.  By effectively I mean keeping the set of systems within their 

linear operating regimes so as to avoid tipping one or more services into an operating state from which 

it will not quickly recover.  By fairly I mean that re‐balancing loads will in general degrade QoL for some 

segment of the population in order to avoid an even greater degradation for others; this is a matter of 

municipal policy. 

In addition to these tactical goals, the Supportive City also assists municipal governments with their 

strategic goals.  For example in the early 21st century, many cities set goals to reducing overall 

greenhouse gas emissions by, say, 20% by 2015.  To a small degree the municipality can contribute to 

this goal through how it manages, maintains, and operates its own facilities.  However, the larger part 

must come from encouraging or requiring citizens to contribute through how they manage, maintain, 

and operate their own facilities and how they use the city’s services.  Analogous policies for public 

health, education, public safety, and so forth go back some centuries.  Municipal governments have long 

had a guiding hand on how their citizens live their lives, sometime by encouragement and sometimes by 

Page 17: Smart Cities and the Quality of Life - Urban Systems ...urbansystemscollaborative.org/wp-content/uploads/2014/04/...the Urban Systems Collaborative (USC) at the Imperial College, London

 

Colin Harrison  Page 17  4/8/2014 

enforceable laws.  The Supportive City offers new methods for implementing these policies in ways that 

represent the desire of citizens to make their own decisions.   

While the Supportive City lies some years in our future the growth of information about the City and of 

our ability to predict the future with useful accuracy suggest the need for public discussion on the 

balance between well‐meaning policy and the individual’s free will.  Prof. Richard Dawson38 gave us an 

excellent preview of this in reviewing his department’s work on assessing risk in coastal areas of the UK 

and central and local government policy for mitigating and adapting to these risks. 

What the Supportive City may eventually bring is the presentation of choices to the individual citizens 

that, if accepted, will sustain or improve the overall QoL of the city.  In some situations this will be at the 

expense of the QoL of the individual.  That dilemma lies at the heart of our decision some millennia ago 

to live together in cities. 

Perceptions of QoL 

It appears inevitable that cities will make increased use of ICT.  How will this affect the citizens’ 

perceptions of Quality of Life?  In this fourth theme, we considered how these benefits might influence 

an index, loosely called here “Quality of Life” as a measure of citizens’ satisfaction with their lives in a 

given city or region.  The individual’s perception of QoL is inherently subjective and difficult, if not 

impossible, to quantify.   No doubt social scientists will rightly take great exception to technologists 

contemplating this challenge largely in ignorance of how societies work.  And yet this intersection 

between technology and social science is at the heart of our desire for Smart Cities and the increasing 

availability of information describing how and how well cities work for their citizens gives us new ways 

to pursuing this goal. 

Mike Weinstock gave a thoughtful review of traditional sources of QoL.  He began with the observation 

that the physical layout of cities embeds much of the culture its citizens.  We may contrast the central 

districts of traditional villages with their common land, their places of worship, and their burial grounds 

with the gridded structure of American cities, which emphasises compactness, ease of transportation, 

and extensibility.  He went on to wonder how these values are being changed by the Age of Information, 

noting that changes are not necessarily bad or disruptive.  Since the Enlightenment, we have seen a 

drive to individuation at the expense of the historical acceptance of belonging to the community first 

with personal rights coming second.  Attendant upon this change came the sense of privacy. 

For the older generations, down to the Baby Boomers, the personal sense of a neighbourhood remains, 

but this feeling is not true of younger generations.  The commercial streets are viewed only as places to 

make money, and when there is no money to be made, shops are first rented more cheaply to poorer 

businesses, and finally to become boarded up.  In the high streets of London only 10% of the shops are 

boarded up, but in the North of England this rises to some 30%.  To a considerable degree the high 

street as a place face competition from malls and big box stores on the outskirts of cities and towns.  

While the pricing advantage of the “big box” stores has a strong role in this, the traditional high street 

                                                            38 Prof. R Dawson, https://www.youtube.com/watch?v=VbC4rdWjqgs

Page 18: Smart Cities and the Quality of Life - Urban Systems ...urbansystemscollaborative.org/wp-content/uploads/2014/04/...the Urban Systems Collaborative (USC) at the Imperial College, London

 

Colin Harrison  Page 18  4/8/2014 

simply does not appear to be as attractive as a modern shopping mall in many cities.  Economists see 

this as a temporary problem that market forces will correct, but the phenomenon has been evolving for 

over twenty years. 

It appears that traditional urban planning is not by itself capable of making streets that have a sense of 

place and attract citizens.   For Gen Y and Millennial citizens today the sense of community is driven in 

large part by social media, though these are less permanent than bricks and mortar of traditional town 

centres.  They do on the other hand offer a wider range of community than traditional town centres, not 

requiring a special place for “meeting” and having much greater fluidity in evolution.  The idea of 

community remains, but has been separated from the built environment and may as easily be global as 

local. 

As municipal, civic, and business leaders of both declining cities and of shiny new cities struggle to make 

their Cities more attractive, the desire for a way of measuring something that we might call QoL 

emerges.  This comes from several directions: 

Elected officials in local and central government would like a diagnostic of the “health” of their 

city.  What makes their citizens happy and unhappy?  What are the trade‐offs between different 

contributing factors? 

Economic development leaders would like a simple way to rank their city’s attractiveness (for 

specific demographics) in order to motivate commercial investment in business and in property. 

Economists would like to have behavioural models of various demographics based on the 

hypothesis that each citizen seeks rationally to maximize some utility.  Understanding each 

demographics’ view of QoL would then enable the development of micro‐economic models of 

cities and regions and the exploration of policy options.  It could also shed light on how 

(rational) people make decisions, for example about how to use multi‐modal transit services. 

Municipal and private service providers would like to understand factors influencing satisfaction 

or dissatisfaction with their offerings. 

The apparent impossibility of this task stems from the heterogeneity of citizens and cities.  Thus a city 

might be designed with the intent of being attractive to Ph.D. engineers; the original MASDAR vision 

being a case in point.  But this would probably make it highly unattractive, to the point of being 

unlivable, for children, seniors, non‐technologists of all kinds, and others not members of that elite.  

Even within a given segment of the population, personal circumstances – health, employment, failed 

relationships, and so forth – may produce strongly negative feelings for some members on any given 

day; or vice versa. 

Citizens have multiple roles, for example as workers, as drivers, as pedestrians, and so forth and may 

have different priorities in their various roles.   Citizens also differ in their appetite for complex decision‐

making.  Some may seek a wide range of choices and will take the time to evaluate different 

combinations to achieve high satisfaction, while others prefer a few, simple choices that require less 

effort while yielding a less satisfying result. 

Perceptions of QoL are also believed to be influenced by trends as well as absolute values.  Thus the 

citizens of New York have been heartened in recent years by a strong decline in crime rates, even 

Page 19: Smart Cities and the Quality of Life - Urban Systems ...urbansystemscollaborative.org/wp-content/uploads/2014/04/...the Urban Systems Collaborative (USC) at the Imperial College, London

 

Colin Harrison  Page 19  4/8/2014 

though the absolute value of the crime rate is still well above that of, say, London.  Improvements may 

produce momentary increases in satisfaction, but these become absorbed into a new norm and thus 

discounted. 

The definition or composition of a QoL index will also vary among cities.  Indeed that variation is an 

insight into the character of a city.  As Glaeser39 points out, the people who choose to live in Houston 

have different tastes, interests, and ambitions from those who choose to live in New York City.  Each City 

selects for certain types of immigrants and this process acts to reinforce the character of the City.  

Widely differing cities are also effectively impossible to compare.  As Samir Menon pointed out in his 

talk at the USC meeting, it is not meaningful to compare QoL between, say, New York City or even 

Mumbai and a small town in one of the under‐developed – hence more natural – states of India. 

Maslow’s hierarchy of needs40 proposed twenty factors representing common needs.  These are widely, 

but not globally, accepted as a framework for assessing the degrees to which an individual’s needs are 

being satisfied.  The framework does not appear to be used directly in assessing QoL, but does inform 

the several indices described below. 

Notwithstanding these and other difficulties, many such indices – some specific others very broad – 

have been developed.   As Samir Menon pointed out, when we visit a family doctor, he or she does not 

immediately attempt a deep assessment of our state of health, but rather takes a few measurements – 

weight, temperature, blood pressure, pulse rate, and so forth.  None of these simple measurements will 

directly reveal, for example, cancer.  But, when tracked over time and across many patients, they 

become indicators of whether our basic health is better or worse.  So we might imagine that it could be 

possible to define and calibrate a QoL index that is both general across demographics and cities. 

Samir Menon41 and Stan Curtis gave us several examples of more general QoL indices that have been 

developed.  These are listed briefly here and more extensive descriptions, in particular of the factors 

evaluated are given in Appendix B. 

Genuine Progress Indicator (GPI) The GPI indicator is one of a number of metrics developed in 

the late 20th century as alternatives to Gross Domestic Product (GDP).   These often incorporate 

factors indicating that GDP growth is associated with some negative impacts.   GPI42 is based on 

the concept of sustainable income, presented by economist John Hicks (1948). The sustainable 

income is the amount a person or an economy can consume during one period without 

decreasing his or her consumption during the next period. In the same manner, GPI depicts the 

state of welfare in the society by taking into account the ability to maintain welfare on at least 

the same level in the future. 

Social Progress Index (SPI) The SPI43 is an example of a genuine progress indicator that has been 

developed and assessed over some 50 countries by Michael Porter.  “Social progress is defined 

as the capacity of a society to meet the basic human needs of its citizens, establish the building 

                                                            39 E Glaeser, “Triumph of the City”, http://www.triumphofthecity.com/ 40 Maslow’s hierarchy of needs, http://en.wikipedia.org/wiki/Maslow%27s_hierarchy_of_needs 41 Samir Menon, https://www.youtube.com/watch?v=ngiuOgt0-FY 42 GPI, http://en.wikipedia.org/wiki/Genuine_progress_indicator 43 Social Progress Imperative, http://www.socialprogressimperative.org/

Page 20: Smart Cities and the Quality of Life - Urban Systems ...urbansystemscollaborative.org/wp-content/uploads/2014/04/...the Urban Systems Collaborative (USC) at the Imperial College, London

 

Colin Harrison  Page 20  4/8/2014 

blocks that allow citizens and communities to enhance and sustain the quality of their lives, and 

create the conditions for all individuals to reach their full potential.” 

Human Development Index (HDI) The HDI44 was created by the Pakistani economist 

MahbubulHaq and the Indian economist Amartya Sen in 1990 and was published by the United 

Nations Development Programme.  It is supported by the World Bank.   

Gross National Happiness (GNH)  GND45was conceived in 1972 by the king of Bhutan and 

developed by the Centre for Bhutan Studies.  The four pillars of GNH are the promotion of 

sustainable development, preservation and promotion of cultural values, conservation of the 

natural environment, and establishment of good governance.  A second generation version of 

the GNH index was developed in 2006 as an index function of the total average per capita of 

seven factors. 

Beyond GDP  This originated with a conference of the European Commission, the Club of Rome, 

the OECD, and the World Wildlife Fund and was taken up by Joseph Stiglitz46.  

Better Life Index (BLI)  The BLI47 was developed by OECD and published in 2011, building in part 

on Stiglitz’ work on “Beyond GDP”.   

These indices are not directly equivalent to the concept of QoL that was the subject of the USC meeting.  

Some, in particular the GNH, are not easily quantified and many of their factors have no recognized 

standard metrics.  The HDI and the GNP are valuable at a national level, but less so at the level of a city 

or region.  However the OECD Better Life Index comes close in several areas, where the kinds of effects 

ascribed above to Adaptive, Personalised, and Supportive cities might be measureable. 

While defining indices is useful, they become far more valuable when they are used and data is 

accumulated across many cities.  The Global City Indicators Facility (GCIF)48 has defined a set of about 

one hundred metrics grouped into City Services and Quality of Life.   These metrics are being reported 

by over one hundred cities worldwide.  The definitions are being incorporated in ISO draft standard 

3712049.  This draft standard is entitled “Sustainable development and resilience of communities” and 

concerns indicators for city services and quality of life.  It will be published early in 2014.The GCIF 

indicators, the draft ISO 37120 standard and related ISO standards50 appear to be the most substantive 

work focused on QoL in Cities. 

It seems conceivable to develop metrics based on Smart City data for some parts of these indices, 

although, because of the diversity among cities, it will be necessary to perform local calibrations for 

each metric.  From these it could be possible to design a research agenda at the junction of technology 

and social science to assess the degree of influence that Smart Cities methods can bring to improving 

the Quality of Life in cities. 

                                                            44 Human Development Index, http://en.wikipedia.org/wiki/Human_Development_Index 45 Gross National Happiness, http://en.wikipedia.org/wiki/Gross_national_happiness 46 Joseph Stiglitz, “The Stiglitz Report”, http://ec.europa.eu/environment/beyond_gdp/index_en.html 47 Better Life Index, http://en.wikipedia.org/wiki/OECD_Better_Life_Index 48 Global City Facilitators, http://cityindicators.org/ 49 ISO 37120 draft standard, http://www.iso.org/iso/catalogue_detail.htm?csnumber=62436 50 ISO 13.020.20 Environmental Economics, https://tinyurl.com/mu2vgnw

Page 21: Smart Cities and the Quality of Life - Urban Systems ...urbansystemscollaborative.org/wp-content/uploads/2014/04/...the Urban Systems Collaborative (USC) at the Imperial College, London

 

Colin Harrison  Page 21  4/8/2014 

Conclusion 

Metaphors of cities drawn from biology and medicine have frequently come to my mind in recent 

times.  Luis Bettencourt, José Lobo, Geoff West, and others have shown how the scaling laws51 of 

(American) cities resemble those of biological systems and hence that the structure and functioning of 

cities resemble the morphology and physiology of biological systems.  My own hope is that we can 

achieve the kinds of revolutions that took place throughout the twentieth century in unifying the 

perspectives of the many academic and clinical disciplines that study and treat the human body and that 

we can thereby deal with cities in terms of their underlying pathology rather than, as today, their 

symptoms. 

Human needs and desires can be highly diverse and may evolve quite rapidly under the influence of 

changing personal circumstances or of a changing environment.  We might consider “life in the City” 

then as a continuous interaction between citizens – both individually and as groups with similar needs 

and desires – and the environment of the City.  As the City evolves or more exactly as the citizens’ 

perception of the City evolves, these individuals and groups adapt their behaviours to extract the 

maximum benefit. 

As a personal example, I have moved several times between countries in Europe.  My own observation is 

that European countries – for example Germany, Great Britain, Switzerland ‐ provide a narrower range 

of niches than the United States.  The latter provides almost a continuum of niches, but these 

individually contain few resources and the citizen has much work to do in constructing a sustainable 

life.  In Europe the choices are more limited, but each niche is relatively rich in resources.  On occasions 

when I have moved from the USA to Europe, I have found myself initially struggling against the limit of 

the niches I could occupy.  But after a while I have (re‐)discovered how to exploit the resources available 

to me and how to live very comfortably within one such niche.  And when I return to the USA, I struggle 

with the need to re‐construct my life from multiple niches. 

Following this line of thought, we might ask whether the relative “fitness” of various individuals and 

various groups may be in competition.  Changes in the built environment almost inevitably impinge on 

existing niches.  We are all familiar with the “NIMBY” conflict in which an individual or group perceives – 

often correctly – that its interests will be jeopardized by some proposed change in the environment that 

is often intended to benefit some other individual or group or the community at large.  Such stresses 

may result in polarization of the citizenry and a weakening of the fitness of the city as an organism.  Can 

the rapidly increasing flows of information among the citizens and between the citizens the city mitigate 

such stresses and thereby maintain or enhance the overall perception of “quality of life”? 

The infusion of ICT into cities is but one of many changes currently underway in our cities and societies.  

As my urban planning colleagues frequently remind me, we should not over‐estimate the positive 

impact that such intelligence can have on life or QoL.  Equally, I think we should not exaggerate the 

negative impacts.  Cities are inevitably the laboratories in which we must conduct experiences of this 

kind.  It was clear to me from my first experiences with Masdar that the development of Smart Cities is 

                                                            51 L Bettencourt, Jose Lobo, D Helbing, C Künert, and G West, “Growth, innovation, scaling, and the pace of life in cities”, http://www.pnas.org/content/104/17/7301.full.pdf

Page 22: Smart Cities and the Quality of Life - Urban Systems ...urbansystemscollaborative.org/wp-content/uploads/2014/04/...the Urban Systems Collaborative (USC) at the Imperial College, London

 

Colin Harrison  Page 22  4/8/2014 

too important and complicated to be left to engineers and yet there is no other way to test these 

approaches than learn from the other professions that study cities and then to try them out – carefully – 

in cities. 

Volker Buscher remarked during his talk52 that it seems inevitable that the use of technology in cities will 

increase.  This is the trajectory of our civilization:  Society invents technology and then technology re‐

invents society.  Taking heed of the impact of the automobile on 20th century cities, we need to think 

more carefully about how ICT will impact life in the City. 

I think that our host, Prof. John Polak, in closing the meeting53 captured very well the challenges that we 

face in three points (very slightly paraphrased): 

“First, our engineering capabilities for sensing, control, and actuation, currently exceed our capacity 

to know what to do with them.  We don’t quite know what to do with all this stuff.  We are lacking 

the intellectual capability to understand the totality in any meaningful way.  We do not yet have the 

tools to understand everything that is going on in a city.  The gap between capability and capacity is 

largely a result of that.  This poses challenges for educators, for researchers, and for ICT businesses 

to close these gaps. 

Second, we have under‐estimated some of the issues associated with trust and legitimacy.  The 

realization of the benefits of Smart Cities requires on the part of the operating organizations and of 

the citizens a degree of trust that we need to work very hard to achieve.  This applies to the new 

systems and technologies, but also we are talking about delivery mechanisms for those technologies 

that are already untrusted.  Public bodies and large corporations are not trusted.  We need to think 

carefully about how we engender trust.  To the degree that these entities are mistrusted, they will be 

perceived as lacking legitimacy.   

Third, we need to think about how the deployment of these ideas impacts large policy questions, 

such as “who collects the tolls”?  It is usually easily to see who is gaining financial benefit from new 

tolls, taxes, and other sources of revenue.  But it is much harder to see exactly who benefits from the 

deployment of smart systems.” 

I hope that this workshop and my ruminations on what I learned from it may begin to address these 

three simple but difficult challenges that Prof. Polak raised.  I hope that at least they begin to give us a 

vocabulary and a set of frameworks for exploring these on which others can build. 

                                                            52 V Buscher, https://www.youtube.com/watch?v=_Pmfh6BfVYA 53 J Polak, https://www.youtube.com/watch?v=yD2eGxPQ_HY

Page 23: Smart Cities and the Quality of Life - Urban Systems ...urbansystemscollaborative.org/wp-content/uploads/2014/04/...the Urban Systems Collaborative (USC) at the Imperial College, London

 

Colin Harrison  Page 23  4/8/2014 

 

Appendix A – USC Workshop Programme 

 

Tuesday 10 September 2013 

Time  Theme  Presenter / Facilitator 

09:00  Welcome  Prof. John Polak, Imperial College 

09:15  Panel – The City as a Design 

Problem 

Prof. Michael Batty, University College London; 

Shane Mitchell, Cisco Urban Innovation; 

Michael Weinstock, Architectural Association. 

Facilitator Colin Harrison (USC) 

10:00  Break    

10:30  Summary thus far  Colin Harrison 

10:45  Breakout Sessions and Facilitators 

   The Adaptive City  Richard Dawson, University of Newcastle 

   The Personalised City  Shane Mitchell, Cisco  

   The Supportive City  Martin Rieser, Institute of Creative 

Technologies, De Montfort  University, 

Leicester 

   Perceptions of Quality of Life  Rick Robinson, IBM UK 

13:30  Talks on Illustrative Projects  Prof. Michael Batty, Centre for Advanced 

Spatial Analytics, UCL 

Prof. Richard Dawson, Earth Systems 

Engineering, University of Newcastle 

Prof. Martin Rieser, Institute of Creative 

Technologies, De Montfort University 

15:00  Break    

Page 24: Smart Cities and the Quality of Life - Urban Systems ...urbansystemscollaborative.org/wp-content/uploads/2014/04/...the Urban Systems Collaborative (USC) at the Imperial College, London

 

Colin Harrison  Page 24  4/8/2014 

15:30  Summary Thus Far  Colin Harrison, USC 

15:45  4 break out group discussions 

to further develop scenarios. 

Themes and leaders as before 

17:00  Report by group rapporteurs  Jurij Paraszczak, IBM Research 

17:30  Keynote Presentation  Peter Madden, CEO of the Future Cities 

Catapult 

18:00‐ 20:00 Student Posters and Reception

Skempton Building 

A l l

Wednesday 11 September 2013 

Time  Theme  Presenter / Facilitator 

9:00  Summarise Day 1   Colin Harrison 

9:15  Discuss scenarios from Day 1 

theme workshops  

Jurij Paraszczak and the rapporteurs.  

10:30  Break    

11:00  4 break out group discussions 

to refine scenarios, cross‐

cutting. 

Themes and leaders as before 

13:00  Lunch    

14:00  Talk on “Quality of Life”  Samir Menon, Eco Sustainability Services, Tata 

Consulting Services 

15:00  Break    

15;30  Industry Views on People and 

Smart Cities  

Volker Buscher, Arup; Shane Mitchell, Cisco, 

and  

JurijParaszczak, IBM. Facilitator Colin Harrison, 

USC  

Page 25: Smart Cities and the Quality of Life - Urban Systems ...urbansystemscollaborative.org/wp-content/uploads/2014/04/...the Urban Systems Collaborative (USC) at the Imperial College, London

 

Colin Harrison  Page 25  4/8/2014 

16:30  Closing panel by workshop 

rapporteurs 

JurijParaszczak, IBM 

17:15  Wrap up  John Polak, Imperial College and Jurij 

Paraszczak, IBM 

 

Page 26: Smart Cities and the Quality of Life - Urban Systems ...urbansystemscollaborative.org/wp-content/uploads/2014/04/...the Urban Systems Collaborative (USC) at the Imperial College, London

 

Colin Harrison  Page 26  4/8/2014 

 

Appendix B – Quality of Life Indices 

Samir Menon and Stan Curtis gave us several examples of more general QoL indices that have been 

developed: 

Genuine Progress Indicator (GPI) The GPI indicator one of a number of metrics developed, often 

by economists ‐ in the late 20th century as alternatives to Gross Domestic Product (GDP).   These 

often incorporate factors indicating that GDP growth is associated with some negative impacts.   

The GPI is based on the concept of sustainable income, presented by economist John Hicks 

(1948). The sustainable income is the amount a person or an economy can consume during one 

period without decreasing his or her consumption during the next period.  In the same manner, 

GPI depicts the state of welfare in the society by taking into account the ability to maintain 

welfare on at least the same level in the future.  GPI considers the following sum of factors (see 

reference 42): 

o GPI = A + B ‐ C ‐ D + I 

o A is income weighted private consumption 

o B is value of non‐market services generating welfare 

o C is private defensive cost of natural deterioration 

o D is cost of deterioration of nature and natural resources 

o I is increase in capital stock and balance of international trade 

Social Progress Index (SPI) The SPI is an example of a genuine progress indicator that has been 

developed and assessed over some 50 countries by Michael Porter.  “Social progress is defined 

as the capacity of a society to meet the basic human needs of its citizens, establish the building 

blocks that allow citizens and communities to enhance and sustain the quality of their lives, and 

create the conditions for all individuals to reach their full potential.”  The index has three 

dimensions that are assessed annual for some fifty countries (see reference 43): 

o Basic Human Needs 

o Foundations of Well‐Being 

o Opportunity 

Human Development Index (HDI) The HDI was created by the Pakistani economist 

MahbubulHaq and the Indian economist Amartya Sen in 1990 and was published by the United 

Nations Development Programme.  It is supported by the World Bank.  Its factors are 

(definitions taken from reference 44): 

o Life expectancy at birth, as an index of population health and longevity 

o Knowledge and education as measured by the adult literacy rate and functions of school 

enrollment 

o Standard of living measured as a logarithmic function of GDP, adjusted to purchasing 

power parity. 

Gross National Happiness (GNH)  GND was conceived in 1972 by the king of Bhutan and 

developed by the Centre for Bhutan Studies.  The four pillars of GNH are the promotion of 

Page 27: Smart Cities and the Quality of Life - Urban Systems ...urbansystemscollaborative.org/wp-content/uploads/2014/04/...the Urban Systems Collaborative (USC) at the Imperial College, London

 

Colin Harrison  Page 27  4/8/2014 

sustainable development, preservation and promotion of cultural values, conservation of the 

natural environment, and establishment of good governance.  A second generation version of 

the GNH index was developed in 2006 as an index function of the total average per capita of the 

following factors (definitions taken from reference 45): 

o Economic Wellness: Indicated via direct survey and statistical measurement of economic 

metrics such as consumer debt, average income to consumer price index ratio and 

income distribution 

o Environmental Wellness: Indicated via direct survey and statistical measurement of 

environmental metrics such as pollution, noise and traffic 

o Physical Wellness: Indicated via statistical measurement of physical health metrics such 

as severe illnesses 

o Mental Wellness: Indicated via direct survey and statistical measurement of mental 

health metrics such as usage of antidepressants and rise or decline of psychotherapy 

patients 

o Workplace Wellness: Indicated via direct survey and statistical measurement of labor 

metrics such as jobless claims, job change, workplace complaints and lawsuits 

o Social Wellness: Indicated via direct survey and statistical measurement of social metrics 

such as discrimination, safety, divorce rates, complaints of domestic conflicts and family 

lawsuits, public lawsuits, crime rates 

o Political Wellness: Indicated via direct survey and statistical measurement of political 

metrics such as the quality of local democracy, individual freedom, and foreign conflicts. 

Beyond GDP  This originated with a conference of the European Commission, the Club of Rome, 

the OECD, and the World Wildlife Fund and was taken up by Joseph Stiglitz.  It is based on five 

factors (definitions taken from reference 46): 

o GDP  “The Gross Domestic Product is the sum of the market value of all final goods and 

services produced in a country in a given period. GDP per capita has traditionally been 

used to illustrate a country’s material standard of living, but today its usage is meeting 

increased criticism.” 

o Enlarged GDP  “Enlarged GDP indicators start from GDP but adjust for some of its 

limitations to deliver a more comprehensive overview of a country’s wealth or well‐

being.” 

o Social  “Social indicators give insights into a broad range of social issues, concerns and 

trends such as life expectancy, poverty rates, unemployment rates, disposable income, 

and education levels, etc. They are also used to give insights into broader notions of 

social progress.” 

o Environment  “Environmental indicators cast light over the state and development of 

issues such as natural resources, environmental pollution and waste, as well as related 

issues such as human health.” 

o Well‐being  “Well‐being indicators are used to broadly illustrate people’s general 

satisfaction with life, or give a more nuanced picture of well‐being in relation to their 

jobs, family life, health conditions, and standards of living.” 

Page 28: Smart Cities and the Quality of Life - Urban Systems ...urbansystemscollaborative.org/wp-content/uploads/2014/04/...the Urban Systems Collaborative (USC) at the Imperial College, London

 

Colin Harrison  Page 28  4/8/2014 

Better Life Index (BLI)  The BLI was developed by OECD and published in 2011, building in part 

on Stiglitz’ work on “Beyond GDP”.  It includes the following factors (definitions taken from 

reference 47): 

o Housing: housing conditions and spendings (e.g. real estate pricing) 

o Income: household income and financial wealth 

o Jobs: earnings, job security and unemployment 

o Community: quality of social support network 

o Education: education and what you get out of it 

o Environment: quality of environment (e.g. Environmental health) 

o Governance: involvement in democracy 

o Health 

o Life Satisfaction: level of happiness 

o Safety: murder and assault rates 

o Work‐life balance