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智慧城市新图景

作者: 辛妍

  城市化是21世纪的一个决定性的趋势,并已经成为最重要的经济特征,而地球已经成为了一个巨大的城市联盟网。
  当今世界城市发展面临的两大主要问题是城市化和信息化。信息及网络已经渗透到城市的方方面面,从居住、交通,到工作和休息,对城市的功能和结构均产生了巨大影响。新的生产力和生产关系导致产生新的城市发展模式和路径成为必然。一个理想的城市,对管理者而言,要易于管理,也就是要便于监控、便于修改、便于实施同时便于升级。而对城市的使用者居民而言,城市需要生活方便、设施完善、服务齐全而且价格合理。这正是智慧城市的一个图景。
  智慧城市可以定义为将技术融入到可持续发展、公民福利和经济发展的战略方针,它是一系列的智慧计算技术在各种关键基础设施和服务上的应用,比如城市管理、教育、医疗保健、公共安全、房地产、交通和公用事业等。通过采用提高城市系统的使用效率和有效性的智慧技术,生活在这些城市的人的生活可以得到改善,而这种增长对环境的影响会减少。
  派克研究预测,2010到2020年间对智慧城市技术基础设施的投资总额将超过1000亿美元。智慧城市技术市场将从2012年的每年61亿美元增长到2020年的每年202亿美元。智慧城市市场涉及的主要行业包括智慧建筑、智慧家庭、智慧交通、智慧电网、智慧医疗、智慧教育、智慧安防、智慧工业自动化等。
  目前智慧城市模型还处在起步阶段,在世界各地的不同地方,智慧城市将会有多种不同的形式。正在进行中的试点项目可以为亚洲、中东的新城市中心设计提供模板,也可以为欧洲和北美的古老城市提供覆盖基础设施的框架,让它们变得更智慧。从数字城市(digital city),到智能城市(intelligent city),再到智慧城市(smart city),这是一个必然趋势。
  发展意义和侧重点
  就全球来说,城市消耗了75%的能源,60%的水资源,排放了80%的温室气体。随着城市的扩张,现代城市面临着巨大的挑战。
  在发达国家,比如欧洲,其城市和区域政策中已经确定将未来数年的三个主要的城市和区域目标作为第一要务(欧洲委员会,2008):第一,竞争力将继续成为欧洲区域政策的核心,由研究、创新和技能提升来维持的竞争力要全力走向知识经济;第二,维持就业、减少贫困风险的积极的劳动力市场也同样具有优先级,因为在很大程度上,失业的后果是贫困;第三个目标是环境的可持续性发展,包括节能的需要、使用替代能源、确保降低二氧化碳排放、减少城市和建筑的碳足迹以及维持有活力的生态系统。
  智慧城市将有助于应对发展中国家面临的挑战,并且提供更有效的解决方案;维持发达国家的知识经济,为发展中国家的快速城市化进程提供解决方案。
  各国发展智慧城市的侧重点不同。比如美国智慧城市的建设以IBM、Cisco等大的信息企业集团为主导。政府用财政资金推进重点智慧城市基础设施的投资和建设,而企业作为主体,在上述基础上进行业务和产业模式等的创新。以IBM为例,它在2008年提出了智慧地球的概念,其后于2009年公布了智慧城市的概念并先后推出多项软件解决方案,包括智慧医疗、智慧电网、智慧企业等。目前,IBM的智慧交通系统已经在斯德哥尔摩、布里斯班、新加坡等地应用,而智慧安防系统也在纽约、圣巴巴拉等地应用。
  自20世界90年代起,欧洲的一些城市就开始了智慧城市的建设,如阿姆斯特丹、斯德哥尔摩等。它们关注的重点是绿色、低碳。目前欧盟的政策也对智慧城市表现出越来越大的兴趣。主要的关注是源于欧盟的未来互联网计划:智慧城市是未来互联网计划的催化剂,因为密集的社会生态系统严重依赖于对社会互动的回报有深刻影响的互联网技术。在多个欧盟计划中,思路和策略正在形成中,包括“生活实验室”。
  各国智慧城市案例
  “智慧城市”最初是指在田野上或者沙漠里建立一个闪亮的新的大城市的雄心勃勃的项目。最著名的是要在阿布扎比的马斯达尔的一个巨型的台子上建立一个最终成为4万人的家园的城市。另一个同样雄心勃勃的项目是韩国首尔附近的松岛市(Songdo City),它曾被称为一个奇幻的房地产项目。虽然现在说这些项目失败还为时过早,但他们确实都遇到了问题。比如完成马斯达尔的时间已被至少推迟到2025年,这不仅是因为受金融危机影响,更是很少有企业和个人愿意搬到那里。
  虽然这些所谓的全面性的试点项目效果不尽如人意,但却有很多已有的城市在智慧城市的发展上取得了良好的成果。
  在瑞典的首都斯德哥尔摩建立的智慧交通系统可以根据拥堵级别对车辆收费。该系统由IBM实施,于2007年1月开始运行,至当年7月短短半年的时间,斯德哥尔摩的总车辆使用降低了22%。由于系统的实施,人们的出行模式相应地发生了改变,公交用户增加了4万,碳排放量减少了12%,并且对环境保护和减少污染产生了出乎意料的影响。斯德哥尔摩的人均碳排放量已经降低到了4吨/年,是欧洲的领先者。欧洲平均每人每年是6吨,美国是20吨。经过公民投票,瑞典政府决定从2007年8月起,该城市正式永久性地运行这个城市拥堵收费系统。
  荷兰首都阿姆斯特丹的“阿姆斯特丹智慧城市”是一个阿姆斯特丹居民、企业和政府之间独特的合作,旨在说明在现在和未来如何节省能源。阿姆斯特丹的“智慧城市平台”是帮助企业和公民开发和测试绿色项目的机构和基础设施的组合。在项目的倡议网站列出了30个项目,从安装智能电表到船舶电网连接,从而在城市的港口停泊时不再需要使用柴油发电机。其他想法包括一些所谓的“气候街道”,其目的是减少整个的购物街的能源使用。据统计,在直辖市中,40%的能源开支是路灯。智慧公共照明网络可以将路灯的能源消耗减低40%,并且将整体系统成本降低30%。通过阿姆斯特丹智慧城市项目,该市期望到2025年,二氧化碳排放量比1990年减少40%,能源使用比1990年减少20%。   哈德森河(Hudson River)从北向南贯穿纽约的曼哈顿。这条520多公里长的河流沿岸有超过1200万人居住,是美国东部最富庶的区域。但是在过去20年里,河水污染日益严重。为保护和重建哈德森河的生态系统,纽约市政府推出了在河上全面安装传感器的新一代水资源管理项目。传感器将监测到的实时的、不同水位的各种物理、化学和生物数据传回计算机中心,科学家、教育工作者和政府决策者可以通过这些数据了解生态系统、观察沉积物和污染物,从而深入了解人类生活对水质和鱼类迁移的影响,最终修订区域发展政策和发展模式。
  2011年8月,美国的帕塔鲁马市(Petaluma)的水资源和保护部(WRC)开始推广“智慧后院项目”,旨在实现帕塔鲁马市水资源的可持续利用。该项目将为房主提供高效用水的技术,可以让房主很容易地优化景观健康,同时减少户外用水。水资源和保护部的目标是在未来5年,提高灌溉水利用效率,节约超过4500万加仑的水。
  到目前为止,世界上最智慧的城市很可能是新加坡。地理环境的限制迫使它较早地朝着这个方向发展。20世纪70年代初,城市中央区变得太拥挤,新加坡随之推出了世界上第一个手动城市道路收费系统。1998年它成为第一个自动化系统。在新加坡,人们像听天气预报一样可以随时知道交通拥堵预报。通过地下传感器和交通信号灯上的摄像头,司机不仅可以知道哪儿有交通堵塞,而且可以提前10到20分钟就知道哪儿有交通堵塞,从而选择一条更顺畅的路线。现在它正在规划打造更高级的版本,将使用卫星来确定车辆的位置。从2006年开始,新加坡启动并实施《智慧国2015计划》,以期提升新加坡的创新能力,并利用无处不在的ICT将新加坡打造成一个智慧的国家,一个全球化的城市。
  发展障碍
  智慧城市将创新的方案汇集在一起,为解决现代城市面临的问题提供了一个远景,但是,仍然有许多挑战需要解决。如果智慧城市要真正成为城市发展的蓝图,将会有大量的技术、财务和政治上的障碍需要破除。
  发展智慧城市的一个主要障碍是资金缺乏。尽管发展人力越来越被证明大大有利于经济增长,但不幸的是,许多投资者和机构都不愿意为发展人力投入大量资本。其次,大量的政府问题也需要加以解决。今天的税收、监管和组织结构已经远远过时,迫切需要改革。
  另外,缺乏标准化阻碍了智慧城市的发展进程。尽管全球有100多个城市在测试智能基础设施,但对于到底是什么构成一个智慧城市仍然没有全球的共识。智慧城市的定义被那些在智慧城市的概念下营销其产品和服务的公司进一步模糊化。目前,许多企业只是将智慧城市的发展当成销售其产品的一种手段。最后,是智慧城市的使用者——居民——对智慧城市的认识不足,他们对解决方案的有效性没有信心,因此不采取行动。毕竟,智慧城市归根结底是为了人。
  发展方法及发展趋势
  人们一直很困惑智慧城市到底由什么构成,因为大家大多数都是关注不同的结果。比如,知识型城市更关注教育,终生学习,个人成长,创新和知识资产的发展。而数字城市更多的是由大的ICT提供商驱动,比如Cisco、IBM和Siemens等,旨在让每个人、每件物品都可以通过高速网络、服务器和仓库的复杂排列而相互联系起来。生态城市更关注的是通过大量的使用可再生能源实现环境的可持续发展。实际上,真正的智慧城市需要三个方面有机地、系统地结合起来。任何适当的智慧城市的模型都必须是多维度的,涵盖不同方面的智慧,并强调跨多个领域的融合和互动的重要性。城市是一个系统的系统,任何试图界定其动态特征的模型必须能够代表这些元素的多样性。
  建设智慧城市,需要相应的技术支持。一是无处不在的信息通信技术(ICT)基础设施,包括有线和无线的高速互联网接入以及无处不在的传感器和执行部署。二是ICT服务支持套件,包括智能媒体服务引擎和城市范围内的对传感信息的开放式访问。要实现这些,必须要推动整个ICT基础设施的水平化,同时需要创建跨产业的交汇点。实行标准化的时候,必须考虑多个行业和应用领域,可能需要交叉标准化组织甚至是产业联盟。另外,需要推动涉及不同的配套产业的范例、试点和实地试验的展示,从而创造合作并推动“想要如何”的水平化案例。
  智慧城市必须在经济上可行,这意味着要在全球知识经济中竞争。达到和保持世界一流的水平需要一个根深蒂固的创新、学习、合作的文化,以及吸引和留住不同的知识工作者和创业者的氛围。
  最终,智慧城市项目的成功在于社会参与。如果公民不准备使用它,最先进的智慧基础设施将一无是处。专家们认同,发展的道路上的第一步应该是让人们认识到智慧城市的优点。完成了这一步,公民、企业和政府官员将会在智慧城市的愿景下团结在一起。
  达到智慧城市要注意三点:一是改善经济和政治效率,促进社会文化和城市发展中网络基础设施的利用水平;二是通过多角色、多领域和多层次的城市发展,创建有竞争力的城市的愿景和战略;三是重视城市进步的社会资本,创建一个可持续发展的、有包容性的城市的方法。
  智慧城市理念对城市的空间结构将产生巨大的影响。一方面,城市空间有集聚化趋势。为满足多功能、高质量的协同合作的需求,城市会出现各种功能在中心区进一步集聚的趋势,这会促进城市中心区进一步繁荣,功能更为强大和多样。另一方面,城市空间也将有扩散化趋势。智慧城市的完善的信息化会导致经济运行对空间的依赖度降低,从而加大城市空间向外的能力。这一趋势会导致城市人口和产业向城市外围疏散,城市职能外移,在地域分布上延伸城市范围。
  这两方面的趋势共同作用,集聚化趋势使高层管理机构向城市中心区集中,从而加强了CBD的功能和作用,而分散化的趋势使得制造业与城市分离,在城市周边形成研发中心、产业园区等。
  虽然有很多创新的试点项目和小规模的发展从整体角度来看待智慧城市,但至今世界上还没有一个可以支持几十万,更别说是数百万人的智慧城市的例子,因此智慧城市的规划者们还面临着许多挑战。
论文来源:《新经济导刊》 2013年6期
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