Villes intelligentes : quand l'IA prend les commandes de l'urbanisme
- Stéphane Guy
- il y a 1 jour
- 11 min de lecture
D'ici 2050, près de sept personnes sur dix vivront en ville. Ce chiffre n'est pas une projection abstraite : c'est la pression qui s'exerce déjà sur nos métropoles, leurs réseaux de transport saturés, leurs pics de chaleur de plus en plus meurtriers, leurs budgets publics sous tension permanente... Face à cette réalité, l'intelligence artificielle s'impose comme l'un des leviers les plus sérieusement explorés par les urbanistes, les élus et les ingénieurs du monde entier.
Une ville intelligente, ou smart city, est un espace urbain qui exploite des technologies numériques (capteurs IoT, algorithmes d'apprentissage automatique, jumeaux numériques) pour optimiser ses services, réduire ses émissions et améliorer la qualité de vie de ses habitants. L'IA en constitue le moteur central : elle traite en temps réel des volumes de données que nul cerveau humain ne pourrait absorber, pour prendre des décisions automatisées ou assister les gestionnaires de la ville. Gestion du trafic, distribution d'énergie, prévention des inondations, collecte des déchets adaptative… les applications sont multiples. Les résultats aussi, même s'ils méritent d'être regardés sans lunettes roses.
Selon un rapport 2024 de l'International Data Corporation (IDC), les villes engagées dans cette transformation ont enregistré jusqu'à 30 % de réduction de leur consommation d'énergie et entre 20 et 25 % de gain d'efficacité sur le trafic urbain. Le marché mondial de la ville intelligente devrait pour sa part atteindre 417 milliards de dollars d'ici 2028, contre 204 milliards en 2023, soit une progression de plus de 15 % par an.
En bref
Une smart city, c'est une ville qui mobilise l'IA, l'IoT et l'analyse de données pour piloter ses services urbains en temps réel, de la circulation aux réseaux d'énergie.
Les résultats sont mesurables : réductions de la consommation énergétique, optimisation du trafic, économies sur la gestion des déchets, avec des exemples probants à Singapour, Barcelone ou Lyon.
Les jumeaux numériques, répliques virtuelles de villes entières, s'imposent comme le prochain grand outil de planification urbaine, permettant de simuler crises et aménagements avant toute mise en œuvre réelle.
Les risques sont réels : surveillance de masse, fracture numérique, dépendance technologique et coût énergétique de l'IA elle-même posent des questions que les promoteurs de la smart city préfèrent souvent esquiver.
La gouvernance citoyenne reste le chaînon manquant : la plupart des projets sont portés par des grandes entreprises tech, avec une participation habitante insuffisante.
La ville intelligente, un concept plus vieux qu'on ne le croit
Le terme "smart city" n'a pas été inventé dans une startup berlinoise. C'est IBM qui l'a popularisé au début des années 2010 via sa campagne Smarter Cities Challenge, en vendant aux municipalités l'idée d'une ville pilotée par la donnée. Certains y verront une opération marketing ambitieuse. D'autres, une idée arrivée peut-être trop tôt.
Car à l'époque, les technologies n'étaient pas au niveau. Les capteurs coûtaient cher, les réseaux de transmission manquaient de débit, et les algorithmes d'apprentissage automatique n'en étaient qu'à leurs balbutiements. En 2013, le rapport IHS Technology comptait 21 villes "intelligentes" dans le monde.*
Aujourd'hui, on en recense au moins 88 selon les mêmes critères, et le mouvement s'accélère. Selon l'OCDE, plus de 30 % des applications de smart city seront alimentées par des systèmes d'IA d'ici la fin de l'année 2025.*
Ce qui a changé ? La conjonction de trois évolutions : la démocratisation des capteurs IoT, l'explosion de la puissance de calcul et, peut-être surtout, la prise de conscience climatique des élus locaux, qui cherchent des outils concrets pour tenir leurs engagements.
Ce que l'IA fait réellement dans une ville
Avant d'aller plus loin, il faut dissiper un malentendu fréquent. Une smart city n'est pas une ville qui "pense par elle-même" ou serait un “organisme numérique” conscient comme le nom pourrait laisser l’imaginer. L'IA n'y prend pas de décisions politiques. Elle optimise. Elle prédit. Elle alerte. C'est une différence de taille dans la conception et l’idée qu’on peut se faire de l’IA au cœur de la ville.
La mobilité, premier terrain d'application
Le trafic urbain est un casse-tête mathématique d'une complexité folle. Des milliers de véhicules, des millions de décisions individuelles par minute, et des incidents imprévisibles. Les systèmes de feux intelligents pilotés par IA analysent les flux en temps réel et adaptent les phases de vert à la demande réelle, et non à des cycles préprogrammés invariants, comme c'est encore le cas dans la majorité des villes françaises.
À Singapour, “plus de 100 000 lampadaires ont été munis de capteurs et de caméras pour renforcer la sécurité des habitants, mieux gérer le trafic routier et les éventuels accidents ou problèmes, surveiller la qualité de l’air.”
Pour McKinsey, déployer ce type de technologie pourrait permettre de réduire le temps de trajet de 15 à 20 % en ville.*
L'énergie, le chantier le plus prometteur
C'est peut-être là que les gains sont les plus spectaculaires, et les plus urgents. Lyon, dans le cadre de son projet de gestion intelligente de l'éclairage public, a réduit sa facture énergétique de 35 % grâce à des algorithmes qui adaptent l'intensité lumineuse à la présence humaine réelle dans chaque rue.*
Barcelone a déployé un système similaire avec un résultat de 30 % d'économies d'électricité sur son éclairage public annuellement.*
La gestion des réseaux d'eau suit la même logique. Des capteurs intelligents installés dans les canalisations sont désormais capables de détecter les fuites et autres anomalies avant qu'elles ne deviennent visibles : .”dans les bâtiments municipaux de la commune de Saint-Amand-Montrond (Centre-Val de Loire), 5500 m3 d’eau sont ainsi épargnés chaque année, soit l’équivalent de deux piscines olympiques.”*
Les déchets : l'exemple le plus parlant pour le grand public
Moins glamour, mais éloquent. Barcelone a équipé ses poubelles publiques de capteurs transmettant leur taux de remplissage à un algorithme central. Ce dernier optimise les tournées de collecte en fonction des données réelles, et non d'un calendrier fixe.*
C'est exactement le type d'IA et automatisation qui soulève des questions légitimes sur l'emploi des agents municipaux, même si, en l'occurrence, les tournées optimisées ne suppriment pas les postes mais les redistribuent différemment.
Singapour, Copenhague, Dijon : trois villes, trois approches
Il n'existe pas de modèle universel de smart city. C'est même là l'une des erreurs les plus répandues dans les conférences consacrées au sujet.
Singapour représente le cas le plus abouti, et le plus controversé. L'initiative Smart Nation, lancée en 2014, a transformé l'île-État en laboratoire permanent. Chaque bâtiment, chaque rue, chaque réseau de transport est connecté. La gouvernance est centralisée, efficace, et peu contestée par une population habituée à l'autorité de l'État. Ce modèle est difficilement transposable en Europe, et ce n'est pas un hasard si personne n'essaie vraiment.
Copenhague incarne une autre philosophie. La capitale danoise, souvent classée en tête des villes les plus vivables au monde, a misé sur l'IA pour atteindre un objectif concret : la neutralité carbone, qu'elle vise pour 2030. Ses outils ? Un système prédictif de modélisation des risques d'inondation liés à la montée des eaux*, couplé à une gestion intelligente du chauffage urbain.
En France, Dijon fait figure de pionnière. La métropole a déployé une plateforme de supervision urbaine baptisée OnDijon, qui “supervise tout ce qui concerne la sécurité, la circulation, l’éclairage public, et même le déneigement.”*
Un modèle qui pourrait séduire d'autres collectivités françaises, au vu des économies que la ville souhaite réaliser avec la mise en place de cette infrastructure : “En remplaçant 34 000 lampadaires par des LED connectées, Dijon prévoit de réduire sa consommation d’énergie de 65% sur 12 ans.”*
*IBID
Cependant, l’investissement initial est de taille : 105 millions d’euros. Cela place la ville comme un précurseur dans le domaine des villes connectées et de la gestion intelligente de la cité, mais toutes les collectivités n’ont pas forcément un tel budget à allouer, même partiellement pris en charge par l’État.
Le jumeau numérique, l'outil qui change tout
Parmi les avancées les plus structurantes de ces dernières années, le jumeau numérique mérite une attention particulière. Il s'agit d'une réplique virtuelle d'une ville ou d'un quartier, alimentée en continu par des données réelles (capteurs, images satellites, flux de mobilité), et dans laquelle les urbanistes peuvent tester des scénarios avant de les déployer dans le monde physique.
Créer une nouvelle ligne de métro ? On simule d'abord son impact sur les flux piétons à l'heure de pointe. Anticiper une crue ? On modélise le comportement de chaque rue en fonction de différents niveaux de précipitations. Réaménager un quartier ? On observe les conséquences sur la chaleur urbaine avant de poser la première pierre.
Singapour a ouvert le bal dès 2014 avec un jumeau numérique couvrant l'ensemble de l'île. En France, Rennes a lancé le sien en 2017. Depuis, Paris, Lyon ou encore Nice ont engagé des projets similaires. Le Cerema développe d'ailleurs des prototypes intégrant directement de l'IA pour les collectivités françaises.
Associé à un algorithme, ce modèle devient un laboratoire urbain capable de réduire considérablement les erreurs de planification, qui coûtent des fortunes une fois matérialisées en béton et en asphalte. Comme le formule David Garson, scientifique de données senior au CRIM :
« (…) l’IA et les jumeaux numériques (…) permettent de projeter l’impact de l’arrivée de nouveaux habitants dans un quartier en évaluant les besoins en transports, logements et services publics. » [...] « (…) la ville peut recourir à l’IA pour simuler l’impact sur le trafic, la pollution ou la sécurité (…) »*
Ce que les discours sur les smart cities omettent de dire
Le paradoxe énergétique
Former un modèle d'IA consomme des quantités considérables d'énergie. Faire tourner en temps réel des milliers d'algorithmes urbains exige des serveurs, de la connectivité, des datacenters. C'est une contradiction frontale avec l'ambition écologique affichée par les promoteurs des villes intelligentes. Nous avons traité ce sujet en détail dans notre analyse du coût environnemental de l'IA, et la question mérite d'être posée ici aussi : à partir de quel seuil les gains en efficacité compensent-ils la consommation des systèmes qui les produisent ?
La surveillance et la vie privée
C'est la question qui fâche. Plus une ville installe de capteurs, de caméras, de systèmes d'analyse de flux et autres systèmes de ce type, plus elle collecte de données sur ses habitants. À Singapour ou Dubaï, cette collecte est massive et peu encadrée. En Europe, le RGPD et la vigilance de la CNIL imposent des garde-fous, mais ils ne suffisent pas toujours.
La CNIL alerte régulièrement sur les risques d'hyper-surveillance liés aux jumeaux numériques et à l'analyse de flux. En France, le Conseil d'État a d'ailleurs validé, dans une décision du 30 avril 2024 (Commune de Beaucaire), la sanction d'une commune n'ayant pas réalisé d'analyse d'impact préalable pour son dispositif de vidéoprotection étendu.*
Francesca Bria, spécialiste internationale des politiques urbaines numériques, résumait le problème avec une formule qui devrait figurer dans tous les cahiers des charges :
"La ville intelligente doit être gouvernée par les citoyens, ou elle sera gouvernée contre eux." (AI for Good, 7 mai 2018)*
La fracture numérique : qui profite vraiment des villes intelligentes ?
C'est peut-être le risque le plus sous-estimé. Si les infrastructures intelligentes bénéficient surtout aux quartiers bien équipés, aux habitants connectés et aux entreprises tech installées en centre-ville, elles risquent d'aggraver les inégalités existantes plutôt que de les réduire. La fracture numérique ne s'arrête pas à la possession d'un smartphone, elle touche aussi à la façon dont les politiques urbaines sont conçues, pour qui, et avec qui.
Le Baromètre du numérique 2024 est à ce titre révélateur : 56 % des Français déclarent ne pas faire confiance à l'IA, dont 21% avec une forte méfiance.* Un chiffre qui devrait interpeller n'importe quel élu avant de déployer un système d'optimisation algorithmique dans sa commune, sans concertation publique sérieuse.
La France : un retard à combler, une approche à inventer
La France n'est pas absente du mouvement. Paris, Lyon, Bordeaux, Rennes, Grenoble et Dijon expérimentent activement. Mais le pays reste en retrait par rapport aux précurseurs nordiques ou asiatiques, pour des raisons budgétaires, administratives, et aussi culturelles.
Selon un baromètre de l'observatoire Data Publica (novembre 2024), “Mi-2024, plus d'une collectivité sur deux (51%) annonce avoir mis en place un système d'intelligence artificielle ou en prévoir un dans l'année à venir.”*
C'est encourageant, et encore modeste. Les freins identifiés : manque de compétences en interne, budgets contraints, méfiance des élus face aux prestataires privés, et une certaine méfiance des habitants qu'il faudrait prendre au sérieux plutôt que de contourner.
Sur le plan industriel, des acteurs comme Veolia, EDF et Engie investissent massivement dans les solutions de gestion intelligente des réseaux. Reste à voir si toutes ces initiatives vont se poursuivre et si un véritable mouvement de fond, accompagné d’une gouvernance globale, émergera.
Ce qui arrive vraiment d'ici 2030
Les prochaines années verront probablement trois évolutions majeures :
L'essor des jumeaux numériques à l'échelle nationale. La Côte-d'Or a déjà numérisé ses 8 489 km de routes avec une précision hors norme.* D'autres territoires suivront. Le Cerema travaille à rendre ces outils accessibles aux petites collectivités, pas seulement aux grandes métropoles.
L'intégration de l'IA dans la planification climatique. Face aux canicules, aux crues éclairs et aux sécheresses, les villes auront besoin d'algorithmes capables de modéliser des scénarios climatiques à l'échelle du quartier. C'est déjà en cours à Copenhague et à Amsterdam.
La question de la gouvernance. C'est le point aveugle de toutes les stratégies smart city actuelles. Qui décide des algorithmes ? Qui en contrôle les biais ? Qui a accès aux données ? Ces questions ne sont pas techniques, elles sont politiques. Et elles devront trouver des réponses dans les prochaines années si l'on veut que les villes intelligentes restent des projets collectifs, et non des produits vendus par des entreprises privées aux collectivités publiques.
La smart city idéale n'est pas la plus connectée. C'est celle où la technologie sert un projet de société clair, et où les citoyens ont leur mot à dire sur la façon dont leur ville est pilotée.
FAQ, Villes intelligentes et intelligence artificielle
Qu'est-ce qu'une ville intelligente (smart city) ?
Une ville intelligente est un espace urbain qui utilise des technologies numériques, capteurs IoT, intelligence artificielle, réseaux de communication, pour optimiser ses services (transports, énergie, déchets, eau) et améliorer la qualité de vie de ses habitants, tout en réduisant son empreinte environnementale.
Quelles villes sont les plus avancées dans le domaine des smart cities ?
Singapour est régulièrement citée comme la ville la plus avancée, grâce à son initiative Smart Nation lancée en 2014. Barcelone, Copenhague, Amsterdam, Tokyo et Dubaï figurent également parmi les pionnières. En France, Dijon et Lyon se distinguent par leurs projets concrets de gestion urbaine intelligente.
Comment l'IA améliore-t-elle la gestion du trafic dans les villes ?
Des algorithmes analysent en temps réel les flux de véhicules et adaptent les cycles des feux tricolores à la demande réelle. Des systèmes similaires permettent d'anticiper les incidents et d'orienter les usagers vers des itinéraires alternatifs.
Qu'est-ce qu'un jumeau numérique de ville ?
C'est une réplique virtuelle d'une ville ou d'un quartier, alimentée en continu par des données réelles (capteurs, satellites, flux de mobilité). Il permet de simuler des scénarios d'aménagement, de tester des politiques de transport ou d'anticiper des crises (inondations, canicules) avant de les déployer dans le monde réel.
Les villes intelligentes respectent-elles la vie privée des citoyens ?
C'est l'un des principaux enjeux. En Europe, le RGPD encadre la collecte de données urbaines, et la CNIL surveille les déploiements de capteurs et de systèmes de reconnaissance. Mais le risque de dérive vers la surveillance de masse est réel, notamment si la gouvernance des données n'est pas transparente et démocratiquement contrôlée.
Quelle est la différence entre une ville connectée et une ville intelligente ?
Une ville connectée dispose simplement d'infrastructures numériques (Wi-Fi public, capteurs, réseaux). Une ville intelligente va plus loin : elle analyse les données collectées via des algorithmes pour prendre des décisions ou optimiser ses services en temps réel. L'intelligence est précisément dans le traitement des données, pas dans leur seule collecte.
Les petites villes peuvent-elles devenir des smart cities ?
Oui, à condition d'adapter l'ambition aux moyens. Des solutions modulaires existent : gestion intelligente de l'éclairage public, optimisation de la collecte des déchets, plateforme de signalement citoyen. Des dispositifs comme le FASEP 2025 ou les fonds FEDER financent des projets pilotes pour les collectivités de taille intermédiaire.
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