智慧城市

路易斯·米盖尔·阿里萨

科技在改变着我们生活的同时，也在改变着我们所生活的城市。未来的城市究竟会变成什么样子？让我们一起来畅想一下。

过去的人们也对未来的城市有着很多想象，早在上个世纪四五十年代，美国建筑大师弗兰克·劳埃德·赖特就曾经设想过，未来的城市生活将不再只局限于地面，而是最大程度地向空中延伸。在他描绘的未来城市中，矗立着很多的摩天大楼，城市交通也不再局限于地面，汽车可以在空中不同的高度层行驶，人们甚至可以在高空种植蔬菜，在科技的帮助下，人们可以呼吸到最干净的空气，饮用到最纯净的水源……

当然，不是所有关于未来城市的想象都是那么乐观的，在1982年上映的电影《银翼杀手》中描绘的未来城市就是一个噩梦，其中所呈现的2019年的洛杉矶是一个极度商业化的城市，那里的天空终日被巨大的广告显示屏占据着，雾霾的存在让整个城市没有白天只有黑夜，人类创造出了复制人来为他们工作，但人类自己却迷失在了繁华的都市里，成为了颓废的行尸走肉。同样，1997年上映的电影《第五元素》将镜头推向了2263年的纽约，那里高楼密布，空中行驶着配备了语音和控制系统的飞车，但城市底部却充斥着浓雾和黑暗，住得越高，享受到的空气环境才越干净、优质。

物联网与智慧城市

不过，无论是建筑大师还是科幻电影，对于未来城市的设想都忽略了一个至关重要的因素，那就是互联网的发展对城市生活的影响。在数字化时代背景之下，未来的城市将会是智慧城市。它的实质是利用先进的信息技术，实现城市智慧式管理和运行，进而为城市中的人创造更美好的生活，促进城市的和谐、可持续发展。

未来城市会向智慧城市的方向发展有两大理论依据。首先，随着人类社会的不断发展，世界范围内的城市化趋势不可逆转，未来城市将承载越来越多的人口。专家指出，目前世界上有54%的人定居在城市，到了2050年，世界城市人口的比例可能会达到70%以上。更多的城市人口会给城市带来很多问题：环境、资源、交通和医疗，所以，要达到更高的生产效率、更低的人均资源消耗率和更高密度的创新能力，只有智慧城市才能做到。

其次，互联网和人们的生活正在变得越来越密不可分，人们无时无刻不在通过智能手机、平板电脑和智能手表等设备访问互联网，全世界互联网用户总数已经达到了43亿人，各类手机应用软件的下载总数已经达到了2680亿次。然而，这些都还只是冰山一角，在未来的10年中，在互联网基础上延伸和扩展出的“物联网”将涉及到人们生活的方方面面。顾名思义，物联网就是基于实物的互联网，在不久的将来，人们生活中所有的事物，小到衣服、鞋子、洗衣机、咖啡机、门锁、照明系统、汽车，大到机场、火车站和人们生活的街区都会连接在物联网中，它们通过收集、存储和分享用户信息来形成大量的市政数据，智慧城市可以利用这些大数据来了解居民，并提高城市效率。

物联网的出现离不开无线通信、智能移动设备、大数据、处理器和传感器等技术的快速发展，有物联网平台分析显示，截至2020年，全球将有400到800亿台设备接入物联网，其中政府设备至少占70亿，人均拥有物联网设备至少10台。届时，我们每天24小时内干了些什么，打了几个电话，活动范围有多大，吃了哪些食物，看了什么电影，做了什么运动，这些数据都将被上传到云端并进行分析，然后反馈到我们的物联网设备中去。這样的话，冰箱就能及时提醒我们需要补充哪些食物，汽车就可以知道我们出行路线上的车流实时信息，空调系统就能在我们到家之前自动开启。总之，这一切都会让我们的生活更智能、便捷。

智慧城市面面观

未来的智慧城市到底会是什么样子？对于这个问题，最有话语权的莫过于麻省理工学院可感知城市研究中心的负责人卡罗·拉蒂，这位45岁的意大利建筑师和工程师，多年来一直致力于用数字技术和智慧数据来改变城市生活方式，他和他的团队设计的智慧城市项目已经在全世界多个国家得到了开展。

在拉蒂看来，智慧城市需要利用信息通信技术来增强它的宜居性、发展性和可持续性，它的核心功能是收集数据、传输数据和处理数据，通过获取城市能源、交通、水源、应急响应和环境系统产生的大量数据，加以整合后做到优化行动和预测未来。下面，就让我们跟随拉蒂从几个不同的方面来了解一下智慧城市：

Nest恒温器是一款具有自我学习功能的智能温控装置，它能通过记录用户的室内温度数据，智能识别用户习惯，并将室内温度调至让用户最舒服的状态，不仅如此，它还可以检测到用户是否已经出门，在室内无人一段时间的情况下，会自动关闭，为用户节省电能。

1.智能家居

智能家居也是建立在物联网基础上的，它通过物联网技术将家中的各种设备（比如照明系统、温控系统、窗帘控制、安防系统、网络家电等）连接到一起，然后实现家电控制、照明控制、电话远程控制、防盗报警、环境监测和定时控制等多种功能。智能家居的主要目的，就是提升家居安全性、便利性、舒适性、艺术性，实现环保节能。

之前，Google公司就以32亿美金高价收购了Nest智能家居公司，这家公司最著名的产品就是Nest恒温器，这是一款具有自我学习功能的智能温控装置，它能通过记录用户的室内温度数据，智能识别用户习惯，并将室内温度调至让用户最舒服的状态，不仅如此，它还可以检测到用户是否已经出门，在室内无人一段时间的情况下它就会自动关闭，为用户节省电能。

拉蒂自己也设计了一款名为lift-bit的智能沙发，它是世界上第一款运用了物联网概念并搭载手机应用程序的智能可调节沙发。这款沙发由一个个模块化的可升降六边形座椅组成，每个模块既可以单独使用，又可以组合成任意形状，比如传统的沙发、懒人沙发、躺椅，甚至是一张床。这款沙发还有一个配套的手机应用程序，通过手机你就可以任意改变其中每一个模块的高度，组合出自己想要的形状。试想一下这样的场景：有一天当你醒来的时候，你的lift-bit就开始自动变形，有一块区域专门放倒，方便你侧卧，还有一个平面供你放咖啡和报纸。在家远程办公的时候，lift-bit会把自己变成办公室里那样的工作椅，方便你在用电脑办公的时候身体保持挺直。当你要办派对的时候，lift-bit又会变成舞厅里那样的长沙发，或者把自己变成小块分散在角落里，为你的聚会提供场地。在谈到设计这款沙发的初衷时，拉蒂说道：“我们的生活是每天都在变化的，所以我希望我们的家具也能不停地变化来满足我们的需求。”

2.垃圾处理

拉蒂指出：“垃圾处理问题将是未来城市最关注的问题，它不仅会直接影响环境，垃圾问题在某种意义上也反映了人们对待环境的行为态度。”可是，每天产生的大量垃圾在被人们抛弃之后，究竟去了哪儿？它们有没有被好好地再次利用？还是终结在了某一个垃圾堆场？

2009年，拉蒂的团队与纽约、西雅图的城市规划师和计算机学者合作，开始了一项名为“垃圾追踪”的计划，他们为当地90户家庭和6所学校产生的2000多件垃圾贴上了“电子标签”，这些标签每隔15分钟就会将自己的位置信号发送给实验室主机，这些信号都会在主机屏幕上的地图中实时显示出来，形成一幅动态的“垃圾旅行地图”。研究者们发现，不同的垃圾去的地方各不相同，据“垃圾旅行地图”显示，进行“短途旅行”的主要是塑料、橡胶等材料，它们主要进入了城市附近的材料加工厂；进行“中途旅行”的主要是餐厨垃圾、有机垃圾等，它们穿越100到300公里来到了俄勒冈州哥伦比亚瑞吉垃圾填埋场；进行“长途旅行”的则主要是电子垃圾、有害废弃物和金属制品，它们的行动轨迹将近有1500多公里，穿越了整个美国来到东海岸的专业回收和再生工厂，最后被送到远洋港口，输送去往亚洲和非洲。

研究者们也让生产这些垃圾的家庭和学校参与到了实验当中，他们可以访问到“垃圾旅行地图”的数据，查看自己的垃圾都去向了何处。在看到自己随手丢弃的一个星巴克纸杯，居然穿越了整个华盛顿州，最后停留在了美国东南部的填埋场后，这位参与者表示：“以前我经常喝完咖啡就把纸杯丢了，我从没考虑过这个纸杯会去哪里，对我来说，在把它丢掉的那一刻它就从我的人生中消失了。但是这一次我能看到它的去向，在看到这么一个小小的纸杯要辗转如此多的地方才能被处理掉后，我决定以后要用自带的杯子买咖啡喝。”

拉蒂表示：“通常来说，城市垃圾的回收率大约只有30%，回收效率过于低下，而且垃圾的长途运输造成了严重的利益耗损。我们希望通过垃圾追踪计划能为未来的城市提出一种可能性，即通过智能电子标签的普遍使用，让100%的垃圾回收率在未来成为现实。”作为麻省理工学院可感知城市研究中心的负责人，拉蒂认为，垃圾追踪计划就是一个关于人和事物“感知”的例子，在未来的智慧城市，人们有必要知道自己的物品来自何方，去向何处，这些人和事物的“感知”汇集起来，才能组成一个真正具备感知能力的智慧城市。

智慧城市的构建就像人的身体机制一样，需要多个器官协同运作。

3.智能交通

100多年前，全世界第一个交通信号灯在美国俄亥俄州克利夫兰出现，从那以后，交通灯成为了道路基础设施的必要组成部分，它帮助监管机构疏理交通，防止交通事故的发生，但同时，它也带来了大量的交通拥堵。

目前，美国麻省理工学院可感知城市实验室、瑞士苏黎世联邦理工学院和意大利国家研究委员会正在合作设计新型的十字路口，将交通灯彻底淘汰。据拉蒂介绍，他们正在研究的狭槽式智能十字路口，可以允许自动驾驶汽车调整速度快速通过交叉点，不需要停车或者减速，这样不仅可以减少汽车等红灯的时间，提升交通效率，还可以节省汽車燃料，削减废气排放，既对人们有利，也对环境有利。

智能十字路口的实现需要安装着传感器的自动驾驶汽车，还有“汽车到汽车”和“汽车到基础设施”通信系统的支持，这些高科技听上去很遥远，但实际上已经在实现的过程中。

目前，美国麻省理工学院可感知城市实验室已经和新加坡自动驾驶公路交通委员会开始合作测试狭槽式智能十字路口，淘汰掉交通信号灯想必不会太遥远。据拉蒂预测，无人驾驶技术和智能十字路口的推广将会使新加坡路上的私家车减少30%以上，而更少的车辆就意味着更少拥堵和更小的环境影响。现在，大量的城市用地都被停车场和公路占据着，将来它们可能会被改造成为拥有全新功能的公共区域。

4.城市与自然融合

智慧城市的构建就像人的身体机制一样，需要多个器官协同运作。在未来的智慧城市中将林立着一栋栋智能大楼，这些大楼的窗户可以将白天收集到的光能转化为电能储存起来，大楼里装的恒温器会为人们调节感觉最舒适的体感温度……但是，智慧城市仅靠着高科技的支撑就足够了吗？不是的，我们的生活还需要一点绿意，而这一点那些智慧城市规划者们也早就考虑到了。

19世纪法国著名思想家埃利泽·雷克吕思曾经说过：“理想的城市应能将田园之趣与城市之乐融合在一起。”这和智慧城市规划者们的想法不谋而合，据拉蒂介绍，在未来，城市和乡村的边界会慢慢消失，生活在智慧城市中的人们既可以享受到城市生活的便捷与高效，也可以享受到乡村生活的舒适与安逸。

这些并不只是空想，因为就在最近，英国剑桥大学建筑系的3名研究生设计出的海藻房屋在建筑设计界引起了不小的轰动，他们的设计理念是在建筑中嵌入含有海藻的玻璃管，通过反光系统控制海藻生存所需的光量，并将藻类产生的氢气转化为电能供房屋使用。据估计，这种房屋每年能产生4100千瓦时的电能，可供一辆电动汽车从伦敦开到北京往返两次。海藻房屋的设计方案在国际智能绿色房屋设计竞赛中获得了一等奖，这种设计不仅显示了利用海藻等植物为房屋提供能源是可行的，还激发了其他很多关于绿色建筑的设计想法，在未来的城市中，人们或许可以在高楼上种树和各种蔬果，这样不仅减少了建筑内部能耗，还将自然融入了城市。

5.便捷化生活

为了让市民的生活更便捷，智慧城市需要投入大量的传感器来收集城市数据，比如，将传感器装在路灯上就可以收集到城市路面信息，其中包括空气质量、光照强度、噪音水平、地面温度和湿度等。不仅如此，还可以利用物联网将传感器收集到的所有关于水、电、油、气、交通、公共服务等资源数字化，进而通过监测、分析和整合各种数据智能化地响应市民需求，这样不仅可以解决市民关于衣、食、住、行等各方面的生活问题，让其生活更便捷，还可以降低整个城市的能耗和成本。

早在1927年上映的科幻电影《大都会》中，就已经出现了关于无人飞机的构想，而在90多年后的今天，这一构想终于成为了现实。美国亚马逊公司就发布了一款无人飞机，同时还申请了“无人飞机输送系统”的专利，其中包括通过无人机完成接单和收货的整套流程。在这套流程中，无人飞机会利用买家所提供的位置资料，搭配其智能手机的实时定位，将货品直接交付到买家手中，无论买家是在家或是在其他什么地方，即使买家临时更改收货地址也没有关系。这种无人飞机送货的方式让买家的收货时间和地点有了更多的弹性，避免了以往买家只能在某个指定时间和地点收货，一旦临时不在就会导致无人可收货的窘境。

亚马逊公司设计的这款无人飞机装有传感器、摄像头、雷达以及其他能保证无人飞机安全着陆的多项装置，既能实时规划飞行路线，还可以准确避开人类和其他障碍物。不过，目前的无人飞机输送系统还存在一定风险，包括货物从高空坠落或者是被有心人士拦截等。所以，无人飞机输送系统还需要经过进一步的改良和修正，才会正式开始投入运行。

6. 抵御天灾

过去，一场地震、一次飓风或是其他任意一种自然灾害，都会对我们的生活造成毁灭性的打击。但是，随着建筑材料和建筑工艺的不断改善，城市建筑的抗灾性能也在逐步提高，未来这些天灾对我们造成的影响可能将变得微乎其微。

2004年12月26日，印尼海啸发生后，拉蒂和他在麻省理工的研究团队开始着手为渔民们设计一款能够抵御风浪的简易房屋，他们在房屋内部结构上多采用稳定的直角形状，还在房屋外部设计了疏通引流的结构，这样即使有大浪过来，房屋也只受到最低程度的冲击。这种房屋的牢固程度是传统房屋的10倍，造价却比传统房屋还便宜。

不过，拉蒂表示：要想更好地抵御天灾，关键还是建立有效的灾害预警机制。有了准确高效的灾害预警，人们才有足够的时间做好抗灾准备，才能最大程度地降低灾害带给人们的影响。

过去，一场地震、一次飓风或是其他任意一种自然灾害，都会对我们的生活造成毁灭性的打击。但是，随着建筑材料和建筑工艺的不断改善，城市建筑的抗灾性能也在逐步提高，未来，这些天灾对我们造成的影响可能将变得微乎其微。

7.摩天大楼

当前全世界最高的摩天大楼是位于迪拜的哈利法塔，总高达828米，有163层。与此同时，迪拜还有一座建造中的通天塔，预计会突破千米，超越哈利法塔成为世界第一高楼，这座通天塔是阿联酋为2020年的世博会建的。

不过，东京也不甘示弱，据报道，东京计划修建一栋超级摩天大楼，名叫“天空英里塔”（Sky Mile），高度将达到1600多米，比现有的世界最高摩天大楼哈利法塔高了整整一倍。“天空英里塔”的方案又名为“下个东京2045”，它指的并不是现在这个坐落在陆地上的东京，而是在东京湾的海埔新生地发展起来的新东京，其中“2045”指的是这座摩天大楼将针对2045年的生态条件而设计，因为当前的东京就像世界上其他低海拔的海滨城市一样，面临着海平面上升、地震和台风风险增加等各种不利因素，而“天空英里塔”可以凭借它的高度优势自成为一个生态小区。预计塔内将能容纳5.5万居民，在必要时，比如地震和台风等自然灾害发生的时候，有望容纳50万避灾的居民。

报道称，“天空英里塔”的技术问题已经大体解决，只剩下建筑资金筹措和兴建细节还有待研究。不过，对于超过一公里高的建筑来说，供水将是个大问题，如果从地面直接打水，不仅费时而且经济成本太高。拉蒂认為，要解决供水问题，可以从人造雨的方面着手，扩大大楼结构体的表面积，从而方便各楼层汲取和储存人造雨。同时，还可以在大楼中建设空中垂直花园，不仅美化环境，还有利于改善空气质量。

“世界高层建筑与都市人居学会”的报告显示，未来的城市发展都将往“上”走，而不再局限于平面发展。所以，未来的智慧城市也会是一座不断向上发展的城市。