打造未來“自適應(yīng)”智慧城市的 3 個步驟

羅馬不是一天建成的，這是有充分理由的。城市是地球上最復(fù)雜的人工設(shè)計系統(tǒng)。今天，世界上 55% 的人口居住在城市地區(qū)，預(yù)計到 2050 年將有 68%的人口居住在城市地區(qū)。在美國，這一數(shù)字已經(jīng)達到 83%，預(yù)計到 2050 年將達到 89%。

因此，對于我們整個社會和地球來說，城市或許代表著創(chuàng)新和數(shù)字化轉(zhuǎn)型的最重要機會。通過這種轉(zhuǎn)變，我們可以創(chuàng)造一個更可持續(xù)、更有彈性但也更具適應(yīng)性的城市未來。

在本文中，我們探討了為什么智慧城市概念是必要的，但還不夠，以及實現(xiàn)未來適應(yīng)性城市的三個步驟——一個適用于所有人的步驟。

雖然智慧城市的概念長期以來一直是城市的未來愿景，但這也是必要的，但還不夠。科技公司長期以來一直提出智能傳感器的概念，傳感器能夠捕獲數(shù)十億個實時數(shù)據(jù)點，以幫助城市變得智能并能夠?qū)χ車h(huán)境做出反應(yīng)。例如自動駕駛汽車、智能照明，甚至智能垃圾桶。

傳感器和數(shù)據(jù)確實是基石，就像水泥、空氣、水、沙子和礫石一樣，都是混凝土，但它們代表的是原材料，而不是最終的解決方案。

智慧城市概念是一個有益的開端，但未來的城市需要更進一步。它需要成為一個能夠動態(tài)響應(yīng)持續(xù)變化和中斷的適應(yīng)性城市。

近年來，各種形式的破壞已經(jīng)從例外轉(zhuǎn)變?yōu)槌B(tài)。我們今天既有 3D 打印、人工智能 (AI)、機器學(xué)習(xí) (ML)、自動駕駛汽車和數(shù)字孿生等顛覆性技術(shù)，也面臨流行病、極端天氣事件、氣候變化等重大挑戰(zhàn)，甚至還有許多不可預(yù)見的情況，甚至是劇烈波動的政策變化。

智慧城市概念在穩(wěn)態(tài)條件下運行良好，但在一個持續(xù)中斷的世界中，城市的一個關(guān)鍵要求是能夠應(yīng)對變化，并在其運營模式的數(shù)字和物理方面具有內(nèi)在的敏捷性。如果城市的物理基礎(chǔ)設(shè)施仍然脆弱，那么數(shù)字生態(tài)系統(tǒng)的敏捷性就毫無意義。

適應(yīng)性城市平衡生活和生計、復(fù)原力和可持續(xù)性，以及需要不斷分析和采取行動的所有政治、經(jīng)濟、社會、技術(shù)、法律和環(huán)境條件。

通往適應(yīng)性城市的道路是一個多年的旅程。與數(shù)字化轉(zhuǎn)型一樣，它可以快速取得成效，因此每一步都可以實現(xiàn)收益。實施的三個關(guān)鍵步驟涉及建立愿景、設(shè)計適應(yīng)性，然后構(gòu)建內(nèi)在敏捷性。

適應(yīng)性城市的愿景始于其目標(biāo)（圖1），這些對于每個城市來說顯然是不同的。例如，在美國，邁阿密在韌性方面的需求與達拉斯相差甚遠。適應(yīng)性是關(guān)鍵，因為它成為更好地支持所有目標(biāo)的推動力。這意味著可以在更多時間為更多利益相關(guān)者實現(xiàn)更多目標(biāo)。

圖 1. 適應(yīng)性城市目標(biāo)：針對所有利益相關(guān)者進行動態(tài)優(yōu)化。資料來源：WGI Inc.

動態(tài)路緣管理是一種解決方案，它使城市規(guī)劃人員能夠使用動態(tài)的、數(shù)據(jù)驅(qū)動的路緣管理政策來平滑路邊的交通和交付，從而使道路更加高效和公平。兩小時的停車位可以成為三分鐘的裝載區(qū)或根據(jù)一天中的時間或其他因素動態(tài)定價的交付區(qū)。

由于城市的商業(yè)目標(biāo)是不斷變化的，自適應(yīng)城市需要支持目標(biāo)本身的動態(tài)優(yōu)化，以便對交通量和二氧化碳排放等相互緊張的目標(biāo)進行主動管理。

為了實現(xiàn)適應(yīng)性設(shè)計，將設(shè)計重點放在城市建筑的數(shù)字和物理元素上是很重要的。軟件適應(yīng)性可以通過云計算、人工智能、機器學(xué)習(xí)、數(shù)字孿生、軟件定義網(wǎng)絡(luò)、智能合約和平臺業(yè)務(wù)模型等方法來實現(xiàn)。

物理適應(yīng)性可以通過模塊化設(shè)計和構(gòu)造、多功能設(shè)計、機器人和無人機以及支持快速集成和互操作性或動態(tài)配置的技術(shù)來實現(xiàn)（表 1）。

例如，Ample的機器人電池更換站可以在 10 分鐘內(nèi)更換電動汽車的電池模塊和電池組。然后是“即插即用城市主義”，它采用人行天橋等元素，并根據(jù)需要使其可移動。美國得克薩斯州的沃思堡市通過一座橫跨 80 英尺寬的小溪的可移動橋梁改善了街景。在更大的范圍內(nèi)，卡塔爾的集裝箱足球場可以在賽后拆卸和重新組裝。

停車設(shè)施的運營優(yōu)化不僅意味著事半功倍（例如在大流行期間需求下降了 90% 之多），而且還意味著尋找替代方法，例如將車庫層轉(zhuǎn)換為鍛煉設(shè)施、為流行音樂提供空間、為餐廳外賣和食品配送增加零售或集結(jié)區(qū)。

這種物理適應(yīng)性擴展到建筑環(huán)境中的特定資產(chǎn)以及整個結(jié)構(gòu)。多功能路燈，例如加利福尼亞州安大略省紐黑文計劃開發(fā)社區(qū)中的路燈，配備了 USB 充電端口、環(huán)境傳感器、Wi-Fi、尋路等。

為了建設(shè)或更新城市基礎(chǔ)設(shè)施，這些數(shù)字和物理推動者將提供急需的內(nèi)在敏捷性。通過在施工或翻新過程中使用它們，可以在其整個使用壽命期間通過設(shè)計進行適應(yīng)性調(diào)整。一個及時的例子是微電網(wǎng)，如果電網(wǎng)的一部分損壞，它可以對沖擊做出反應(yīng)，就像一個自我修復(fù)的有機體。

在整合方面，重要的是要追求一種平臺商業(yè)模式，讓初創(chuàng)公司和其他成員的知識產(chǎn)權(quán)可以像蘋果應(yīng)用商店一樣發(fā)揮平臺的服務(wù)。適應(yīng)性城市可以擁有并運營該平臺作為一項公共服務(wù)，但它也支持無需許可的創(chuàng)新，以便包括市民在內(nèi)的其他人可以輕松地進行創(chuàng)新并在此基礎(chǔ)上進行建設(shè)。

因此，現(xiàn)在是時候重新定義建筑物、道路、汽車甚至人類在自適應(yīng)城市中的角色了。

作為這一旅程的一部分，自然環(huán)境需要與堅硬的（建筑）環(huán)境更加融合：綠色和灰色的融合。作為一個社會，長期以來，我們幾乎完全依賴灰色基礎(chǔ)設(shè)施，而沒有利用綠色基礎(chǔ)設(shè)施自然過程的好處。

隨著如此多的技術(shù)構(gòu)建塊為未來的適應(yīng)性城市提供如此多的用例，也許主要的挑戰(zhàn)將在于將這一切變?yōu)楝F(xiàn)實的平臺業(yè)務(wù)模型的治理和編排。在這一點上，適應(yīng)性城市將成為自己的軟件公司——毫不夸張地說，它將幫助世界變得更美好。有人說“每個公司都是軟件公司”，也許現(xiàn)在是每個城市都成為軟件公司的時候了。

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