可持續(xù)智慧城市的演變｜觀察

傳感器技術(shù)、人工智能(AI)和機(jī)器學(xué)習(xí)(ML)正在提高我們對(duì)當(dāng)今城市運(yùn)作方式的理解，釋放巨大的價(jià)值。在整個(gè)城市部署通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)(IoT)連接的傳感器，可以幫助更好地了解許多關(guān)鍵要素，包括人口流動(dòng)、車(chē)輛流動(dòng)和眾多環(huán)境因素。當(dāng)使用機(jī)器學(xué)習(xí)和人工智能分析大量數(shù)據(jù)時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)大的智能，從而導(dǎo)致真正智能和無(wú)限可持續(xù)的城市環(huán)境的發(fā)展。

數(shù)據(jù)分析如何為更可持續(xù)的運(yùn)營(yíng)提供信息？

對(duì)傳感器收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，使我們能夠更好地了解城市中正在發(fā)生的事情。有了這些數(shù)據(jù)，就可以建立城市模型，以便更好地了解可以在哪些方面進(jìn)行改變，從而實(shí)現(xiàn)預(yù)期的改進(jìn)。以污染水平為例，我們可以看看如何改變道路形狀或使用不同的交通燈配置來(lái)改善交通流量以減少擁堵，甚至可以通過(guò)引入更多燈光區(qū)域，例如步行區(qū)，來(lái)限制交通流量。有了傳感器數(shù)據(jù)，我們就可以開(kāi)始進(jìn)行優(yōu)化，提高城市的整體可持續(xù)性。

機(jī)器學(xué)習(xí)和人工智能從何而來(lái)？

當(dāng)在城市規(guī)模上建模時(shí)，這些模型會(huì)變得非常復(fù)雜。這就是我們可以利用機(jī)器學(xué)習(xí)和人工智能的地方。復(fù)雜程度很難大規(guī)模準(zhǔn)確建模，包括所有子模型之間的許多相互作用。機(jī)器學(xué)習(xí)可用于分析大量數(shù)據(jù)，并尋找因果關(guān)系和模式。如果出現(xiàn)任何問(wèn)題，便可開(kāi)始解決它。除了機(jī)器學(xué)習(xí)和人工智能之外，還可以構(gòu)建數(shù)學(xué)表示，并使用流體動(dòng)力學(xué)來(lái)確定材料和其他介質(zhì)如何在空間中移動(dòng)，并使用其來(lái)確定如何進(jìn)行更改和改進(jìn)。

如何決定何時(shí)應(yīng)使用人工智能或機(jī)器學(xué)習(xí)？

重要的是，要牢牢掌握自己想要實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)，并了解實(shí)現(xiàn)目標(biāo)所需的行動(dòng)。從可持續(xù)發(fā)展的角度來(lái)看，這一點(diǎn)尤其重要，真的需要注意能源的使用。如果要使用大量設(shè)備和硬件，這當(dāng)然會(huì)導(dǎo)致能源消耗和熱量產(chǎn)生。還要考慮實(shí)際的計(jì)算成本，機(jī)器、傳感器以及用于這些東西的材料。

如果并不真正需要機(jī)器學(xué)習(xí)系統(tǒng)，那么許多使用傳統(tǒng)或基于信號(hào)處理的分析模型的算法可以提供幫助，且它們?cè)谟?jì)算方面的負(fù)擔(dān)要輕得多。人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)具有巨大的潛力，但如果對(duì)環(huán)境的影響持謹(jǐn)慎態(tài)度，那么為了變得更環(huán)保而消耗能源和資源就沒(méi)有什么意義。這是為了仔細(xì)考慮適合這項(xiàng)工作的正確工具。

如何設(shè)計(jì)傳感器技術(shù)以與現(xiàn)有架構(gòu)集成？

在大多數(shù)城市，除非是從頭開(kāi)始開(kāi)發(fā)，否則就是改造?？赡苡?0年前的混凝土和150多年前的供水網(wǎng)絡(luò)，必須考慮到所有這些，并解決它們。我們經(jīng)常談?wù)摗皵?shù)字孿生”，這些大模型，在這里將變得非常寶貴。例如，有一根已有150年歷史的管道，想使用任何新材料來(lái)修復(fù)它或嵌入其中。這對(duì)未來(lái)100年有何影響？這對(duì)可持續(xù)性有何影響？可以開(kāi)始提出這些有趣的問(wèn)題，并對(duì)結(jié)果進(jìn)行建模。

物聯(lián)網(wǎng)和傳感器設(shè)備的生命周期是否存在問(wèn)題？

這實(shí)際上是一個(gè)持續(xù)存在的問(wèn)題。我們用來(lái)讓城市變得更加智能的許多技術(shù)的使用壽命不超過(guò)十年，因?yàn)榧夹g(shù)很快就會(huì)過(guò)時(shí)，軟件需要升級(jí)，等等。然而，當(dāng)我們考慮城市基礎(chǔ)設(shè)施時(shí)，談?wù)摰氖?0年、60年、100年甚至更長(zhǎng)的使用壽命。這里有一個(gè)不匹配的地方，需要考慮一下。如果我們要越來(lái)越多地利用所有這些智能技術(shù)來(lái)設(shè)計(jì)智能城市，需要考慮如何確保這些技術(shù)保持可升級(jí)性，從而保持最新?tīng)顟B(tài)。

如何與智慧城市合作，更好地利用資源?

我們?cè)絹?lái)越多地推動(dòng)城市的循環(huán)發(fā)展。隨著技術(shù)及其潛力的不斷增長(zhǎng)，我們能夠更好地評(píng)估資源的使用，對(duì)廢物的產(chǎn)生做出更好的預(yù)測(cè)，并發(fā)現(xiàn)循環(huán)利用的機(jī)會(huì)。然后，只需做出一些關(guān)鍵決策，使城市及其資產(chǎn)更高效、更經(jīng)濟(jì)、更可持續(xù)。例如，數(shù)據(jù)中心是否可以位于城市附近，也許就在公共供暖系統(tǒng)旁邊，以便一個(gè)系統(tǒng)的熱量可以進(jìn)入另一個(gè)系統(tǒng)？我們可以對(duì)此進(jìn)行建模，并了解將數(shù)據(jù)中心移動(dòng)到該位置與使用自然元素冷卻的地方相比是否值得花費(fèi)成本。這些權(quán)衡可以根據(jù)數(shù)據(jù)分析而不是假設(shè)開(kāi)始進(jìn)行。更好地理解循環(huán)性將是不斷發(fā)展的智慧城市的主要好處之一。

這一領(lǐng)域正在進(jìn)行的研究和發(fā)展將把我們帶向何方?

目前有很多關(guān)于城市農(nóng)業(yè)的爭(zhēng)論，雖然有人可能認(rèn)為從商業(yè)角度來(lái)看它不是特別可行，但它可能具有其他可行性，我們可以通過(guò)密集建?；蚴褂脵C(jī)器學(xué)習(xí)來(lái)解決。例如，農(nóng)場(chǎng)自動(dòng)化可以確保精確數(shù)量的食物、水和熱量為植物和農(nóng)作物的生長(zhǎng)創(chuàng)造最佳條件，并且剩余的能源和廢物得到重新利用。這就是下一個(gè)階段：真正會(huì)思考的城市，可以用數(shù)據(jù)來(lái)驅(qū)動(dòng)智能自動(dòng)化的行動(dòng)。這座城市不是為了“生態(tài)”而設(shè)計(jì)的，而是基于能源使用、廢物產(chǎn)生和長(zhǎng)期前景來(lái)權(quán)衡可持續(xù)性收益的能力，這有助于預(yù)測(cè)哪些項(xiàng)目應(yīng)優(yōu)先考慮。“智能設(shè)計(jì)”是一個(gè)術(shù)語(yǔ)，也是我們下一步的目標(biāo)。

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