Giới thiệu
Những thách thức lớn của thế kỷ XXI bao gồm sự phát triển nhanh chóng của nhiều thành phốvà sự suy giảm của các thành phố khác, sự mở rộng của khu vực phi chính thức và vai trò của các thành phố trong việc gây ra hoặc giảm thiểu biến đổi khí hậu . Bằng chứng từ khắp nơi trên thế giới cho thấy quy hoạch đô thị đương đại phần lớn không giải quyết được những thách thức này. Báo cáo toàn cầu về định cư con người năm 2009, Kế hoạch mở đầu các thành phố bền vững của Tổng thư ký Ban Ki-Moon, Liên Hợp Quốc.
Hơn một nửa dân số hành tinh hiện đang sống ở các thành phố . Con số này được dự đoán sẽ tăng lên hơn 70% vào nửa sau của thế kỷ, một con số thậm chí còn gây sửng sốt hơn bởi thực tế là dân số loài người sẽ tăng thêm hai tỷ trong cùng một khung thời gian .
Định nghĩa
Các thành phố thông minh của thành phố này được định nghĩa trong Thành phố thông minh PAS 180: 2014. Từ vựng như ‘… sự tích hợp hiệu quả của các hệ thống vật lý, kỹ thuật sốvà con người trong môi trường được xây dựng để mang đến một tương lai bền vững , thịnh vượng và toàn diện cho công dân của mình.’
Các thành phố thông minh tối ưu hóa việc sử dụng công nghệ trong thiết kế và vận hành cơ sở hạ tầng và các tòa nhà theo cách đáp ứng nhu cầu hiện tại và tương lai của công dân. Các thành phố thông minh thực sự không chỉ là về khai thác công nghệ ; họ yêu cầu xem xét về quản trị và tăng trưởng, phát triển đô thị và cơ sở hạ tầng , môi trường và tài nguyên thiên nhiên , xã hội và cộng đồng . (Tham khảo Buro Happold : Xác định và điểm chuẩn Những thành phố thông minh)
Một số chuyên gia tin rằng khái niệm về các thành phố thông minh đã bị thúc đẩy quá mức bởi các công ty công nghệ cao. Có một số lý do cho việc này:
Sự nhiệt tình của các công ty công nghệ cao để xác định các giải pháp mà phần cứng và phần mềm của riêng họ có thể cung cấp cho các thành phố không hiệu quả .
Các học viên (kiến trúc sư, nhà quy hoạch và đặc biệt là các kỹ sư) không tham gia đúng vào cuộc tranh luận. Các kỹ sư được chỉ ra ở đây là nghề mà trong lịch sử đã giữ vai trò khai thác khoa học và công nghệ mới nổi để cải thiện môi trường .
Một sự thiếu hiểu biết ở cấp lãnh đạo thành phố .
Với tình hình này và một số người tin rằng quy hoạch , thiết kế và xây dựng các thành phốtrong tương lai đòi hỏi một cách tiếp cận tích hợp để đạt được kết quả thành công, thuật ngữ thay thế đã được đề xuất. Thuật ngữ ” Thành phố đáng sống ” dùng để chỉ một cách tiếp cận trong đó công nghệ đóng vai trò quan trọng nhưng vẫn hỗ trợ (Ref Buro Happold : The Living City).
Mối quan hệ giữa Thành phố thông minh và Thành phố đáng sống . Hình ảnh lịch sự Buro Happold .
Lý lịch
Khi các mạng lưới thông tin liên lạc và kết nối giao thông làm cho hành tinh dường như nhỏ hơn bao giờ hết, các ‘nút’ của thành phố đang trở thành cường quốc kinh tế của chúng ta; cạnh tranh để thu hút các doanh nghiệp toàn cầu, nhân viên lành nghề và người tiêu dùng háo hức. Cơ sở của cuộc thi này rất rộng và bao gồm: tiếp cận giáo dục và việc làm, an toàn và an ninh cá nhân , chăm sóc sức khỏe hiệu quả , vận chuyển hiệu quả , môi trường vật lý hấp dẫn và cộng đồng sôi động .
Các thành phố cố gắng để tạo sự khác biệt, phát triển các thương hiệu nhấn mạnh lợi thế kinh tế, văn hóa, thể chất và thậm chí cả khí hậu. Các thành phố có thể tăng cường mong muốn của họ, và vì vậy thành công kinh tế của họ, bằng cách thiết kế và quản lý hiệu quả các dịch vụ cốt lõi và cơ sở hạ tầng cũng như bằng cách tăng cường sự xuất hiện của họ.
Trong khi một số thành phố trong cuộc cạnh tranh toàn cầu này phải đối mặt với các vấn đề phát sinh do sự suy giảm dân số, do người dân và doanh nghiệp bị dụ dỗ tìm cơ hội tốt hơn ở nơi khác, thì nhiều nơi khác đang phát triển quá nhanh để cơ sở hạ tầng và dịch vụ của họ đối phó. Thành phố cơ quan chức năng đang được kéo dài đến thời điểm phá vỡ chỉ đơn giản là đáp ứng yêu cầu cơ bản cho sạch nước , đầy đủ chất thải xử lý và cung cấp các năng lượngvà thực phẩm.
Có một thỏa thuận rộng rãi rằng các khu vực đô thị đông dân cư nên bền vững hơn các khu định cư nông thôn ít tập trung . Tuy nhiên, trong khi khoảng 50% dân số toàn cầu sống ở các thành phố , họ chiếm hơn 75% lượng tiêu thụ tài nguyên không tái tạo và tạo ra khoảng 3/4 ô nhiễm toàn cầu .
Tạo ra các thành phố thành công bắt đầu giảm thiểu một số tác động này là sự cân bằng giữa các cơ hội kinh tế, môi trường và kinh tế được cung cấp thông qua quy hoạch , thiết kế và xây dựng thông minh và được củng cố bởi công nghệ thông minh .
Kế hoạch Jeddah 2030. Hình: Tư vấn Happold
Quản trị và tăng trưởng
Tạo các thành phố thông minh là một quá trình lâu dài, phức tạp và thành công của nó phụ thuộc vào cam kết bền vững đối với một quá trình hành động rõ ràng bao gồm:
Lãnh đạo thống nhất .
Một tầm nhìn truyền cảm hứng rõ ràng .
Một tập hợp các chiến lược và mục tiêu được xác định rõ.
Việc tạo ra một mô hình quản trị phù hợp và được chấp nhận .
Sự phát triển của một trường hợp kinh doanh và thẩm định kinh tế để đánh giá tác động của sự phát triển .
Một sự hiểu biết rõ ràng về phát triển đô thị , giao thông và chiến lược cơ sở hạ tầng và các mô hình tái tạo .
Nắm bắt kỹ lưỡng về cách công nghệ có thể được tích hợp giữa các chức năng và phòng ban của thành phố để tạo ra sức mạnh tổng hợp và hiểu biết mới.
Một đánh giá cao của thực tiễn tốt nhất hiện tại và mới nổi trong việc sử dụng các hệ thống thông minh trong các dịch vụ , cơ sở hạ tầng và các tòa nhà .
Một sự đánh giá về bối cảnh và sự hiểu biết về lợi ích của các bên liên quan , văn hóa và phong tục địa phương có thể có ảnh hưởng lớn đến những gì được chấp nhận.
Hiểu biết về quyền sở hữu , an toàn , bảo mật và sử dụng dữ liệu cũng như các mô hình tài trợ cho cơ sở hạ tầng mới .
Các chiến lược cho các thành phố thông minh nên bao gồm:
Xóa thông tin liên lạc
Một tầm nhìn thống nhất trong suốt vòng đời .
Tích hợp với chính sách và cơ cấu quản trị .
Hiểu rõ toàn diện về cách dữ liệu được chuyển và nắm bắt giữa các công nghệ và hệ thống và cách sử dụng dữ liệu của những người ra quyết định.
Phát triển đô thị và cơ sở hạ tầng
Các nhóm thiết kế phải hoạt động trong suốt vòng đời dự án hoàn chỉnh , từ việc đánh giá các cơ hội và ràng buộc vật lý của một trang web và xem xét khả năng tồn tại của các tùy chọn phát triển khác nhau , để làm việc với các nhà quy hoạch và nhà phát triển để thiết kế và xây dựng giải pháp tốt nhất.
Từ các dự án tái tạo đô thị đến tạo ra các thành phố mới , cần phải có một cách tiếp cận đa ngành , đa lĩnh vực để đảm bảo rằng tất cả các khía cạnh của kỹ thuật dân dụng và quy hoạchmôi trường đều được đề cập:
Điều kiện mặt bằng .
Nguy cơ lũ lụt .
Năng lượng .
Cơ sở hạ tầng và chiến lược tiện ích .
Cơ sở hạ tầng và chiến lược chất thải .
Giao thông vận tải và truy cập .
Đánh giá tác động môi trường , và làm thế nào chúng có thể được giảm thiểu.
Hiện tại, nhiều hệ thống thông minh, hoặc lưới thông minh được liên kết với cơ sở hạ tầng , hoạt động trong các silo chức năng, với phần cứng và phần mềm cụ thể của riêng chúng, được vận hành bởi các công ty có kiến thức chuyên môn về lĩnh vực cụ thể đó. Mỗi hệ thống có các điều khiển riêng và mạng lưới cảm biến.
Lý tưởng nhất là một hệ thống điều khiển chung, “thông minh”, không chỉ tránh trùng lặp – với mức tiết kiệm chi phí đáng kể – mà còn cung cấp một bức tranh phong phú hơn nhiều về những gì đang xảy ra; cho phép đưa ra quyết định sáng suốt hơn và triển khai nhanh hơn các biện pháp để đối phó với các tình huống mới nổi. Đây khái niệm đã làm tăng ý niệm về một ‘ đô thị hệ điều hành’ (ref Living PlanIT: Urban Operating System), một cái gì đó giống như các hệ điều hành sử dụng bởi các ngành công nghiệp máy tính và liên quan đến một lớp của ‘trung’ mà nằm giữa thành phố cơ sở hạ tầng ‘phần cứng’ và ‘phần mềm’ hoạt động Ứng dụng.
Có một số vấn đề liên quan đến việc tích hợp các hệ thống tập trung vào chức năng cá nhân, bao gồm việc thiếu các giao diện và hệ điều hành chung và khả năng đối phó với lượng dữ liệu khổng lồ được tạo ra. Tuy nhiên, các doanh nghiệp công nghệ đang sống với tiềm năng và một số đang cố gắng phát triển các hệ điều hành đô thị hoặc thành phố tích hợp nhằm tận dụng lợi thế của kết nối 2 máy thông minh, thông minh. Rõ ràng là kiến trúc CNTT mở với giao diện chuẩn các giao thức và khả năng cắm các ứng dụng và phần cứng mới sẽ giúp việc liên kết các hệ thống cũng như dễ dàng hơn nhiều cũng như mở cửa thị trường cho những người mới tham gia với tư duy mới có giá trị.
Hiện tại vẫn còn rất ít ví dụ hoạt động về phương pháp tiếp cận CNTT thông minh toàn thành phố . Nhưng mặc dù vậy, những tiến bộ trong CNTT đã đóng góp đáng kể vào hiệu quả của thành phố , bao gồm; quản lý giao thông , xây dựng và hệ thống quản lý khuôn viên và cung cấp các tiện ích .
Tài nguyên và môi trường
Tài nguyên thiên nhiên đang cạn kiệt với tốc độ đáng báo động . Sự xuất hiện của ‘ dầu đỉnh ‘, mà một số nói là sắp xảy ra, sẽ đẩy chi phí của nhiên liệu và các carbon dựa trên sản phẩmlên mức cao hơn nhiều, tăng vận chuyển chi phí , gây thiệt hại hiện hậu cần chuỗi kinh tế và mô hình và ngăn chặn các nước đang phát triển từ việc đạt được mức độ thịnh vượng và cơ hội tương đương với các nước phát triển.
Đồng thời, việc khai thác các trữ lượng dầu còn lại có nghĩa là carbon dioxide và các khí nhà kính khác sẽ tiếp tục được bơm vào khí quyển. Thiệt hại đối với bầu khí quyển của trái đất mà các khí thải này gây ra đã được chứng minh bằng sự biến động ngày càng tăng của các kiểu thời tiết gây ra hạn hán, lũ lụt , thay đổi nhiệt độ bất hợp pháp và tốc độ gió lớn. Một số nhà chức trách cho rằng việc quản lý nhiệt độ trung bình toàn cầu tăng lên dưới hai độ đã là một nguyên nhân đã mất ( Hội nghị Thay đổi Khí hậu Doha màu đỏ – tháng 11 năm 2012).
Tất cả những người làm việc trong môi trường được xây dựng đều phải ngăn chặn vòng xoáy cạn kiệt tài nguyên và sản xuất chất thải này và bắt đầu sửa chữa một số thiệt hại:
Xác định các phương pháp tiếp cận phát triển đô thị làm giảm đầu vào tài nguyên và giảm đầu ra chất thải .
Thiết kế các tòa nhà và khu phố tiêu thụ ít tài nguyên hơn.
Tối ưu hóa các quy trình tạo và mạng lưới phân phối.
Giới thiệu các nguồn năng lượng tái tạo .
Thiết kế các tòa nhà và khu vực lân cận để tái sử dụng hoặc tái chế các sản phẩm phụcủa nhiệt và tái chế nước .
Sử dụng công nghệ thông minh để tạo ra các tòa nhà hiệu quả .
Áp dụng kỹ thuật hệ thống tích hợp .
Đảm bảo phù hợp với nhu cầu và bên cung .
Hiệu quả môi trường tốt hơn và cách tiếp cận bền vững hơn có thể đạt được bằng cách áp dụng phát triển theo cách phù hợp hơn. Một sáng kiến như vậy mang tên ” Lean Green “, được thiết kế để thiết lập một quy trình hợp lý và hiệu quả về chi phí để cải thiện tính bền vữngcủa sự phát triển và bắt đầu đạt được những giảm thiểu có ý nghĩa về dấu chân carbon và nước .
Để có hiệu quả đầy đủ, bất kỳ cách tiếp cận nào như vậy đòi hỏi nhiều công việc hơn trong một số lĩnh vực chính và khuôn khổ rộng hơn để hoạt động bên trong. Cho dù đó là tuân thủchính sách phát triển tốt hay tự điều chỉnh để đạt được các mục tiêu quản trị doanh nghiệp, cần phải giám sát các đầu ra thực tế, khuyến khích cải tiến liên tục và điều chỉnh các hành vi. Tại mỗi điểm trong phương pháp tích hợp này, có cơ hội giới thiệu các công nghệ trong vai trò cho phép chính – trong việc cảm biến, giám sát, lưu trữ dữ liệu , kiểm soát và quản lý , trong phân tích, tự học và thông qua giao diện giữa máy với máy .
Xã hội và cộng đồng
Đã có 3,5 tỷ người – tức là 50% dân số toàn cầu – sống ở các thành phố , và con số đó sẽ tăng thêm hai đến hai tỷ rưỡi trong 25 năm tới. Để phù hợp với những con số này, chúng tôi sẽ cần xây dựng mười thành phố có quy mô của Luân Đôn mỗi năm.
Động lực chính cho ‘đô thị hóa’ này là cơ hội kinh tế, nhưng có những yếu tố khác đang diễn ra, bao gồm:
Tiếp cận giáo dục tốt hơn.
Tiếp cận các cơ sở y tế.
An toàn xã lớn hơn .
Tự thể hiện cá nhân nhiều hơn.
Cải thiện khả năng tiếp cận .
Cải thiện khả năng vận động.
Trong khi việc di chuyển đến các thành phố có thể được cho là để cải thiện các tình huống cá nhân của những người di chuyển, nó có thể gây ra những căng thẳng lớn cho các cá nhân khác, cộng đồng của họ và xã hội rộng lớn hơn . Điều này có thể được nhìn thấy trong khoảng cách ngày càng tăng giữa người giàu và người nghèo, bởi sự phát triển của ghettos và thị trấntồi tàn , bởi sự thiệt thòi của các cá nhân và các nhóm, bởi trình độ học vấn thấp hơn, và sự gia tăng của nhiều khu vực đô thị của tội phạm, bệnh tật , và tử vong giá .
Các thành phố phải mong muốn mở rộng truy cập đến lối sống mà cung cấp một mức độ phổ biến của giáo dục, đào tạo và việc làm, để cải thiện chất lượng của môi trường và do đó cải thiện sức khỏe và hạnh phúc , và để cung cấp an toàn và an ninh .
Điều cũng quan trọng là phải nắm bắt những lợi ích của cuộc sống đô thị , nơi quy mô và mật độ sẽ giúp việc cung cấp tiến bộ thông minh, dựa trên công nghệ trở nên dễ dàng hơn và chia sẻ chúng với các cộng đồng biệt lập hơn . Trong lĩnh vực giáo dục, phần mềm miễn phí ở định dạng nguồn mở và miễn phí, các hướng dẫn trực tuyến đã cho phép giảng dạy chất lượng truy cập rộng hơn và cung cấp các tiêu chuẩn cao hơn .
Việc tập trung vào thiết kế để cải thiện khả năng di động là đạt được những cải tiến đáng kể và cần thiết trong lối sống và sức khỏe. Sự tăng trưởng trong quyền truy cập tới dữ liệu và thông tin liên lạc được cải thiện cũng sẽ cung cấp cơ hội cho công dân để tương tác với một và khác với hiệu quả cao hơn và sẽ thiết lập minh bạch hơn giữa họ và những người quản lý thành phố đại diện cho họ.
Nhìn về phía trước
Đô thị hóa thể hiện một cái gì đó của sự phân đôi – thành phố nên là mô hình bền vững nhất cho dân số đông người, và các thành phố chiếm tới 3/4 diện tích carbon toàn cầu . Với sự thay đổi khí hậu đe dọa nhiều thành phố thông qua mực nước biển dâng cao, mô hình thời tiết ngày càng biến động và tài nguyên giảm dần, chính phủ của cả các nước phát triển và đang phát triển phải đối mặt với nhu cầu không chỉ về điều kiện xã hội được cải thiện và triển vọng kinh tế tốt hơn mà còn có khả năng phục hồi tốt hơn và môi trường hơn hình thức thành phố âm thanh .
Sự cần thiết phải đảm bảo rằng các thành phố là bền vững , tiết kiệm năng lượng tác động và thấp được đặt tăng tập trung vào việc cung cấp chính xác, có trách nhiệm và mục tiêu chuyên nghiệp tư vấn. Cần phải tạo ra ” các lớp thông minh”, không chỉ là hiệu quả tài nguyên mà còn là sức khỏe, sự ổn định kinh tế, ý thức về cộng đồng chung và khả năng thích ứng với các thách thức trong tương lai. Và ngoài ra, để liên kết các lớp này để khai thác dữ liệu để nâng cao hiệu quả của hoạt động thành phố và cuộc sống đô thị hơn nữa.
Cách tiếp cận thành phố thông minh bao gồm từ một giải pháp thành phố hoàn chỉnh bao gồm cơ sở hạ tầng , giao thông , quản trị, kinh doanh, kinh tế và quy hoạch sử dụng đất và quy hoạch kỹ thuật số cho các dự án riêng lẻ cho dù xây dựng , khuôn viên, quận hoặc khu vực công cộng . Chủ đề chung là sự hiểu biết sâu sắc về cách các dịch vụ chuyên nghiệp có mối quan hệ với nhau, kết hợp chúng lại với nhau để hoạt động hiệu quả nhất đồng thời tạo ra cơ hội lớn hơn cho hiệu quả thông qua ứng dụng công nghệ .
Chi phí vốn và lợi tức đầu tư sẽ trở thành các khía cạnh ngày càng quan trọng của việc ra quyết định trong quản trị thành phố . Định lượng doanh thu được tạo ra bởi cơ sở hạ tầng bắt đầu điều chỉnh tính kinh tế của các lựa chọn đầu tư và có tiềm năng mang lại một bước thay đổi lớn trong hoạt động của thành phố . Một ví dụ tuyệt vời về điều này là dự án High Line ở New York , nơi một dự án đã biến đổi một khu vực bị tàn phá của thành phố và là chất xúc tác cho 2 tỷ đô la đầu tư tư nhân , thêm hàng ngàn mớidân cư đơn vị , hàng ngàn công ăn việc làm mới, một ngàn mới khách sạn phòng , nhà hàng mới, phòng trưng bày và cửa hàng.
Trong khi điều này bắt đầu gợi ý về một cách tiếp cận phát triển đô thị mới , có một số thách thức cần được giải quyết nếu cần thực hiện tiến bộ thực sự:
Những loại mô hình quản trị nào phù hợp với các thành phố thông minh và làm thế nào để bạn đo lường sự thành công của chúng?
Ai tài trợ cho khoản đầu tư cần thiết để cho phép các thành phố thông minh được tạo ra và làm thế nào để nhà tài trợ có được lợi tức từ khoản đầu tư đó?
Có gì đảm bảo cho sự an toàn và an toàn của các mạng thông minh?
Làm thế nào để chúng ta sử dụng một cách tiếp cận hệ thống tích hợp để cung cấp tối đa từ lưới điện thông minh?
Ai sở hữu dữ liệu được tích lũy bởi lưới và mạng thông minh ?
Làm thế nào để các hệ thống thích ứng với sự mơ hồ trong hành vi của con người và vẫn mang lại lời hứa về hiệu quả rất cao?
Đô thị hóa đang diễn ra với một tốc độ chưa từng thấy và sẽ ảnh hưởng đến tất cả chúng ta cho dù chúng ta sống ở đâu. Nếu chúng ta hợp tác và xem những thách thức này là cơ hội, các giải pháp thành phố thông minh có thể cung cấp cho chúng ta một con đường phía trước.
