本期报道
可持续智慧城市春桥
2023年3月15日
世界城市面临着越来越多的自然灾害威胁, 老化的基础设施, 交通, 资源限制. 本期文章探讨智能基础设施, 可持续性, 净零碳方案, 自动驾驶, 智能和可持续城市的其他方法.

客座编者注:可持续智慧城市工程

星期一,2023年3月20日

作者: 柴K. (音)

这个词 智能城市 最近出现在新闻和媒体上,但很少有人清楚地理解它的含义和它的必要性. 例如,这个词 聪明的 在这种情况下并不特指人工智能. 而且因为可持续性是全世界日益关注的问题, 国际电信联盟(ITU)将智慧可持续城市定义为“利用信息通信技术(ict)和其他手段提高生活质量的创新型城市”, 城市运营和服务效率, 和竞争力, 同时确保它在经济方面满足今世后代的需要, 社会, 环境和文化方面.”[1]

在过去的几年里,世界各国政府都开始了智慧城市项目, 投资金额达数百万或数十亿美元, 解决交通挤塞等问题, 空气污染, 健康危害, 基础设施不足或过时, 行人安全.

用于创建智慧城市的技术包括高速无线通信, 人工智能(AI), 传感器, 物联网, 光纤, 地理空间工程, 仅举几个例子. 它们结合了电气方面的先进技术, 电脑, 民事, 以及环境工程, 还有行为科学和地球科学. 因此,智慧城市需要多学科知识, 在大多数大学的教育结构中,哪些是罕见的. There is a need to cultivate more talent with multidisciplinary background; I hope this will be addressed in future 研究.

鉴于人们对智慧城市日益增长的兴趣和势头,这个问题恰逢其时. 文章描述了一个“城市元结构”,“净零碳城市战略”, 智能基础设施, 资源管理的供需框架, 人形建筑结构的可能性, 以及智能城市的车辆-基础设施合作自动驾驶.

在第一篇文章中, 安妮Kiremidjian[2] 和斯坦福大学的Michael leech提出了一种智慧和可持续城市的城市元结构方法. 利用传感和数据收集, 计算, 和参与, 元结构负责物理基础设施, 数字技术, 法规和政策, 融资机制, 社区参与, 业务和商业模式, 以及支持高质量城市生活的伙伴关系. 认识到智慧城市实施和部署面临的挑战, 作者列举了一些成功的例子.

Karen Seto(耶鲁大学环境学院)的《净零碳城市战略》回顾了高科技和低科技战略,这些战略可以结合起来使用,以实现净零碳城市. 除了使用数据, 技术, 和系统, 城市可以通过建造自行车和人行道来减少能源消耗和碳排放, 将工作和住房安排在一起,以减少通勤交通, 保护树冠, 积极地让居民改变他们的行为.

在《智慧城市的智慧基础设施》一文中, Kenichi苏 加州大学伯克利分校提出了智能监控的必要性, 学习, 期待, 应对基础设施威胁, 无论是预期的还是不可预见的. 他讨论了利益相关者在智能基础设施的四层中的角色:传感器和数据收集, 数据分析与解释, 资产, 和系统. 数字的双胞胎, 机器学习, 人工智能可以在设计上提供很大的帮助, 适应性, 监控, 操作, 智能基础设施的寿命.

下一个, 信息技术促进可持续智慧城市:资源管理框架和行动呼吁,——卡伦·巴什, Ninad Hogade, 以及惠普实验室的Dejan Milojicic 主管Chandrakant Patel 惠普公司总裁. 讨论信息技术(IT)在城市规模资源管理中的集成,通过优化供应实现可持续性. 他们引入了一个整体的城市供需框架, 将供给侧资源分解为城市规模的垂直资源,比如电力, 水, 废物管理, 运输, 还有医疗保健, 考虑到设计, 实现, 和管理. 评估生命周期, 他们的框架使用了“净积极影响”和“净积极碳影响”的指标.作者最后提出了政府应采取的行动, 行业, 和学术界共同解决智慧城市的可持续基础设施问题.

“人形建筑结构”(HAS)的概念和组成部分由陈祥生解释, 长庆夏, 弘治崔, 渝香港, 以及深圳大学的朱敏. 他们解释了利用HAS来实现智能弹性基础设施,通过人类的特征,如一个健壮的, 灵活的, 和自我修复的“身体”,“敏锐”的感官知觉,“智能”用于自我诊断和决策, 和自我保护("豁免"). HAS的一个重要应用是在地下隧道中, 在哪里,它可以检测并立即着手“修复”裂缝或水位上升等威胁.

“城市自动驾驶的智能基础设施,周谷岳说, Guobin商, 以及清华大学和百度的张亚勤, 公司., 阐述了中国车辆-基础设施合作式自动驾驶(VICAD)的现状. 作者解释了VICAD如何提高道路安全, 减少车辆碰撞, 并通过增强感知来减少交通延误, 来自传感器和云的协调输入, 数据分析, AI, 协作决策. 本文总结了需要克服的挑战和下一步的实施步骤.

这个问题考虑了智慧城市的重要方面, 从基础设施到能源再到交通, 并就它们在实现净零碳排放和可持续发展方面的作用和战略提供见解. 我感谢作者们深思熟虑的贡献,感谢他们愿意分享他们的知识和见解.

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[1]  ITU-T - Y建议.4900

[2]  粗体表示NAE成员.

作者简介:柴K. (音) (feng)是电子工程与计算机科学荣誉讲座教授, 国立清华大学.