Ο όρος «έξυπνες» υποδομές αναφέρεται στην ενσωμάτωση προηγμένων τεχνολογιών και μεθοδολογιών για την ενίσχυση της αποδοτικότητας, της αποτελεσματικότητας, της βιωσιμότητας, της ασφάλειας και της ανθεκτικότητας τους. Για το Ινστιτούτο, βασικά συστατικά της «εξυπνάδας» αυτής είναι (ενδεικτικά):

• Προηγμένοι αισθητήρες και IoT: Η χρήση αισθητήρων και συσκευών Internet of Things (IoT) για συλλογή δεδομένων σε πραγματικό χρόνο είναι ιδιαίτερα σημαντική για τις υποδομές. Οι συσκευές μπορούν να παρακολουθούν σειρά παραμέτρων όπως η θερμοκρασία, η πίεση, η ροή της κυκλοφορίας και οι περιβαλλοντικές συνθήκες, παρέχοντας πολύτιμα δεδομένα για μια τεκμηριωμένη λήψη αποφάσεων τόσο σε ζητήματα λειτουργίας όσο και σε θέματα σχεδιασμού υποδομών.
• Τεχνολογίες γεωεντοπισμού, γεωμετρικής τεκμηρίωσης και παρακολούθησης των υποδομών: Η ανάπτυξη, η διαχείριση και διασυνδεσιμότητα κρίσιμων υποδομών προϋποθέτει την αξιοποίηση σύγχρονων μεθόδων και τεχνολογιών γεωμετρικής τεκμηρίωσης, δημιουργίας και ενημέρωσης ψηφιακών υποβάθρων, συστημάτων γεωεντοπισμού και παρατήρησης της κινηματικής / δυναμικής τους κατάστασης και των λειτουργιών τους. Περιλαμβάνει τεχνικές συλλογής και ανάλυσης δεδομένων τοπογραφικών / γεωδαιτικών αισθητήρων (δορυφορικών, αδρανειακών, ραδιομετρικών, οπτικών, κ.α.) στα πεδία των συστημάτων μεταφορών / πλοήγησης οχημάτων, προσωπικής κινητικότητας, ψηφιακής καταγραφής και παρακολούθησης της δυναμικής συμπεριφοράς φυσικών διεργασιών και της υγείας των κατασκευών, δικτύων και εγκαταστάσεων πάσης φύσης.
• Ανάλυση μεγάλου όγκου δεδομένων: Η ικανότητα επεξεργασίας και ανάλυσης μεγάλων όγκων δεδομένων που συλλέγονται από αισθητήρες και άλλες πηγές είναι ιδιαίτερα σημαντική. Η ανάλυση μεγάλων δεδομένων βοηθά στην κατανόηση μοτίβων και στην πρόβλεψη αποτυχιών στη βελτιστοποίηση της λειτουργίας των κρίσιμων υποδομών.
• Μηχανική Μάθηση και Τεχνητή Νοημοσύνη: Οι τεχνολογίες της Μηχανικής Μάθησης και της Τεχνητής Νοημοσύνης επιτρέπουν την προληπτική συντήρηση, την ανίχνευση ανωμαλιών, την προβλεπτική διαχείριση και την αυτοματοποίηση σύνθετων εργασιών. Μπορούν να αναλύσουν δεδομένα για να προβλέψουν μελλοντικά σενάρια, να βελτιστοποιήσουν τις λειτουργίες και να βελτιώσουν τις διαδικασίες λήψης αποφάσεων για υποδομές και συστήματα υποδομών.
• Δικτυακά συστήματα επικοινωνίας και πληροφορικής: Τα ισχυρά και υψηλής ταχύτητας δίκτυα επικοινωνίας είναι απαραίτητα για την απρόσκοπτη μεταφορά δεδομένων μεταξύ διαφόρων συνιστωσών των υποδομών. Εδώ περιλαμβάνεται η χρήση προηγμένων τεχνολογιών όπως 5/6G, Wi-Fi και οπτικές ίνες. Η ενοποίηση με την υπολογιστική υποδομή είναι κρίσιμη για την υλοποίηση του οράματος της ψηφιοποίησης υπηρεσιών και λειτουργιών.
• Τεχνολογίες και μεθοδολογίες κυβερνοασφάλειας: Καθώς οι υποδομές διασυνδέονται όλο και περισσότερο και εξαρτώνται από δεδομένα, η διασφάλιση της κυβερνοασφάλειας τους γίνεται όλο και πιο σημαντική. Εδώ περιλαμβάνεται η προστασία των δεδομένων, των δικτύων και των συστημάτων ελέγχου από απειλές στον κυβερνοχώρο και μη εξουσιοδοτημένη πρόσβαση, διασφαλίζοντας παράλληλα εμπιστοσύνη, ασφάλεια και διαλειτουργικότητα.
• Ψηφιακά δίδυμα και μοντέλα προσομοίωσης: Τα ψηφιακά δίδυμα είναι εικονικά αντίγραφα φυσικών υποδομών που επιτρέπουν την προσομοίωση, την ανάλυση και τη δοκιμή διαφόρων σεναρίων. Εξελίσσονται σε βασικό συνδετικό κρίκο μεταξύ διαφορετικών υποδομών και υπηρεσιών και είναι χρήσιμα στο πλήρη κύκλο ζωής των υποδομών, από το σχεδιασμό και την κατασκευή, μέχρι τη παρακολούθηση και τη συντήρηση.
• Αυτόνομα συστήματα και ρομποτική: Η χρήση drones, αυτόνομων οχημάτων και ρομπότ για την επιθεώρηση, συντήρηση και λειτουργία υποδομών προσθέτει ένα σημαντικό επίπεδο «εξυπνάδας» αλλά και αποτελεσματικότητας και ασφάλειας.
• Ψηφιοποιημένη παραγωγή και προσθετική κατασκευή: Η εφαρμογή τεχνολογιών που βασίζονται στην απευθείας επικοινωνία μοντέλων CAD και BIM με εξελιγμένες μηχανές βιομηχανοποίησης, όπως 3D printing στην κατασκευή, επισκευή, συντήρηση και αναβάθμιση στοιχείων κρίσιμων υποδομών.

Η ανθεκτικότητα, στο πλαίσιο των υποδομών, αναφέρεται στην ικανότητα τους να προετοιμάζονται, να απορροφούν, να προσαρμόζονται και να ανακάμπτουν γρήγορα μετά από σοβαρές πιέσεις και ακραία γεγονότα. Η ανθεκτικότητα δεν διασφαλίζει ότι οι υποδομές δεν αστοχούν ποτέ αλλά ότι συνεχίζουν να λειτουργούν ακόμα και υπό καθεστώς μερικής αστοχίας και ότι επιστρέφουν γρήγορα στην κανονική τους κατάσταση λειτουργίας μετά από μια διαταραχή. Κατά τον σχεδιασμό ανθεκτικών υποδομών, πρέπει να ληφθούν υπόψη διάφορες βασικές απειλές και προκλήσεις:

• Φυσικές καταστροφές: οι υποδομές πρέπει να είναι ανθεκτικές έναντι ακραίων γεγονότων όπως σεισμοί, τυφώνες, πλημμύρες, ξηρασίες και κατολισθήσεις. Οι υποδομές πρέπει να σχεδιάζονται έτσι ώστε να αντέχουν όσο το δυνατόν περισσότερο σε αυτά τα γεγονότα και να ανακάμπτουν γρήγορα μετά από αστοχίες. Το Ινστιτούτο θα αναπτύξει προσεγγίσεις, μεθόδους και εργαλεία για τη προσομοίωση ακραίων γεγονότων ως πιέσεις σε κρίσιμες υποδομές, ώστε να διασφαλιστεί ότι μπορούν να αντέξουν και να ανακάμψουν γρήγορα.
• Κλιματική αλλαγή: Οι υποδομές θα πρέπει να είναι ανθεκτικές στις μακροπρόθεσμες επιπτώσεις της κλιματικής αλλαγής, συμπεριλαμβανομένης της ανόδου της στάθμης της θάλασσας, της αύξησης της θερμοκρασίας, των μεταβαλλόμενων βροχοπτώσεων και των συχνότερων και εντονότερων ακραίων καιρικών φαινομένων.
• Τεχνολογικές αστοχίες και ατυχήματα: Η ανθεκτικότητα έναντι τεχνικών βλαβών, διακοπών ρεύματος και άλλων τεχνικών ζητημάτων είναι ζωτικής σημασίας. Αυτό περιλαμβάνει το σχεδιασμό εφεδρειών (redundancies) και συστημάτων θετικής ασφαλείας (fail- safes) σε κρίσιμες υποδομές.
•  Απειλές στον κυβερνοχώρο: Καθώς οι υποδομές βασίζονται όλο και περισσότερο στις ψηφιακές τεχνολογίες, η ανθεκτικότητα έναντι κυβερνοεπιθέσεων και ψηφιακών διαταραχών γίνονται ολοένα και πιο σημαντικές. Αυτό περιλαμβάνει ισχυρά μέτρα κυβερνοασφάλειας και σχέδια ανάκαμψης. Αναγνωρίζοντας τις αυξανόμενες απειλές στους κυβερνοφυσικούς χώρους, το Ινστιτούτο θα επικεντρωθεί στην ασφάλεια των διασυνδεδεμένων κρίσιμων υποδομών. Υποστηρίζοντας την εφαρμογή Οδηγιών όπως η NIS2 (Network and Information Systems Directive) και η CER (Critical Entities Resilience Directive), στόχος είναι η προστασία των κρίσιμων υποδομών από απειλές στον κυβερνοχώρο και η διασφάλιση της αδιάλειπτης λειτουργίας τους.
• Τρομοκρατία και ανθρωπογενείς καταστροφές: Οι υποδομές πρέπει να είναι σχεδιασμένες και προετοιμασμένες για πιθανές τρομοκρατικές ή άλλες επιθέσεις - ιδιαίτερα αν σχετίζονται με θέματα εθνικής ασφαλείας.
• Οικονομικές Κρίσεις: Οι υποδομές θα πρέπει να είναι ανθεκτικές σε περιόδους οικονομικής ύφεσης ή χρηματοπιστωτικών κρίσεων, διασφαλίζοντας ότι οι βασικές υπηρεσίες μπορούν να διατηρηθούν ακόμη και σε περιόδους οικονομικής πίεσης.
• Κοινωνική και πολιτική αναταραχή: Οι υποδομές θα πρέπει να σχεδιάζονται για να λειτουργούν και εν μέσω κοινωνικής ή πολιτικής αστάθειας, συμπεριλαμβανομένων διαμαρτυριών, απεργιών ή πολιτικών αναταραχών.
• Πανδημίες και κρίσεις στον τομέα της υγείας: Η πανδημία COVID-19 ανέδειξε την ανάγκη οι υποδομές (ειδικά αυτές που σχετίζονται άμεσα με τη Δημόσια Υγεία) να είναι ανθεκτικές έναντι κρίσεων και στον τομέα της υγείας, διασφαλίζοντας τη συνέχεια και το υψηλό επίπεδο των σχετικών υπηρεσιών.
• Διαταραχές της εφοδιαστικής αλυσίδας: Η ανθεκτικότητα έναντι διακοπών στην αλυσίδα εφοδιασμού, είτε λόγω φυσικών καταστροφών, γεωπολιτικών ζητημάτων ή άλλων παραγόντων, είναι επίσης ζωτικής σημασίας για τη διατήρηση της διαθεσιμότητας βασικών αγαθών και υπηρεσιών. Το γεγονός αυτό το οποίο έχει αναδειχτεί ιδιαίτερα τα τελευταία χρόνια, οδηγεί την Ευρωπαϊκή Ένωση προς μια κατεύθυνση στρατηγικής αυτονομίας η οποία πρέπει να μελετηθεί αναλυτικά σε σχέση με τις επιπτώσεις της στις Κρίσιμες Υποδομές.
• Δημογραφικές αλλαγές: Οι υποδομές θα πρέπει να έχουν τη δυνατότητα και την ευελιξία προσαρμογής σε αλλαγές του μεγέθους του πληθυσμού, πυκνότητας, ηλικιακής κατανομής και μεταναστευτικών ροών.