智慧时代正向我们走来(三)

原创
2010/10/11 08:37
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智慧城市 从现在到未来

未来我们将生活在一座座智慧而又聪明的城市里,基于智慧的基础设施,城市里的各个关键系统和参与者进行和谐高效地协作,达成城市运行的最佳状态。

本刊记者 吴倩

城市进化史

我们生活在城市里,是我们为城市带来了无尽的生机和发展的活力,如果没有我们,城市只不过是一片钢铁森林,毫无生气。我们大多数人的生活是忙碌、焦急而低效的,我们渴望更加便捷的生活,因此我们不断地推动城市发生变革。

从根本上说,城市的出现和发展直接反映了人类的发展进程。我们的老祖先没有生活在城市里。他们居无定所,渔猎而食,为抵抗体型庞大的凶猛动物联 合起来而逐渐强大,后来猎物丰富了,需要贮存,我们的祖先才开始了定居生活。伴随交换行为和工商业的发展,城市崛起,城市文明开始传播。工业革命之后,城 市获得了前所未有的发展。

进入现代社会,随着人口数量的不断增长,我们的城市变得越来越大,也越来越拥挤。过去的100多年,全球经历了史无前例的城市化进程。1900 年,全球仅13%的人口居住在城市,当时百万级人口的城市仅12个;20世纪中叶,全球30%人口居住在城市,百万级人口城市数量增至83个。2007 年,城市人口第一次占到总人口数量的一半以上。现在,百万级人口城市已超过400个,其中20个都市圈人口超过1000万。

据预测,到2050年,全球将有超过70%的人口生活在城市,这意味着每一年地球上都会增加7个纽约。亚洲城市化尤为迅猛,在印度,每分钟有30个人进入城市。到2030年将有11亿亚洲人进入城市。

城市是一个由众多系统组成的系统,人们在这样的系统中工作生活。在城市中能源、金融、医疗、交通、教育、公共安全、政府等不同的系统每天都在运 行。由于历史问题,大多数城市在建设之前缺乏充分的设计,因此人口膨胀、饮水卫生、食品安全、医疗和教育、环境污染和交通拥挤等问题都在严重制约着城市的 发展。城市的规模在扩张,人们的生活质量却在降低。交通堵塞会耗费掉GDP的1%-3%,60%的二氧化碳排放来自于城市。在发达国家,根据一项国际经合 组织的调查,1995年-2004年年间,教育成本上涨了42%。

于是城市迎来了它的又一次变革。无数人致力于解决城市的各种问题、提高人们的生活质量、保证城市可持续发展的能力,信息技术的突破将使生活在未来智慧城市的居民生活变得非常便捷。

随着城市变革的深入,我们可以假想未来的城市形态。未来我们将生活在一座座智慧而又聪明的城市里,在这里网络是最基本的基础设施,它无处不在, 就像城市的神经系统,而一个强大的数据处理中心将成为城市的“大脑”,它能够按照规定的程序自动帮助我们思考怎样让我们的生活更加便捷高效。

我们姑且将这样的城市称为Smart City——智慧城市。它是城市的信息化和一体化管理,是全球信息化高速发展的典型缩影,是信息基础设施和实体基础设施的高效结合,利用网络技术和IT技 术实现的城市智能化。我们通常所说的数字城市、无线城市都可以纳入Smart City的范畴。它的运作形态是:遍布各处的传感器和智能设备组成“物联网”,对城市运行的核心系统进行测量、监控和分析,随时随地进行全面感测;“物联 网”与互联网系统完全连接和融合,将数据整合为城市核心系统的运行全图,提供智慧的基础设施;基于智慧的基础设施,城市里的各个关键系统和参与者进行和谐 高效地协作,达成城市运行的最佳状态。

我们可以设想Smart City的重点领域将包括智慧的基础设施、智慧政府以及智慧的公共服务等。智慧的基础设施包括智慧的信息通讯系统、智慧的交通运输系统、智慧的能源供应和 管理系统以及智慧的环保系统等;智慧政府架构在电子政务公共服务体系之上,全面覆盖街道、社区和乡村;智慧的公共服务则涵盖了智慧医疗系统、智慧教育系 统、智慧社保系统、智慧生态系统和智慧安防系统等。届时,城市将充分借助物联网和传感网连接方方面面。而这其中最根本的一点,是以“城市居民”为中心,利 用先进的信息技术随时随地感知、捕获、传递和处理信息,以信息化来服务大众,进而创造安全、便捷、高效、环保的人类生存环境。

智慧城的星星之火

Smart City是全球信息化高速发展的必然趋势,在一些地区,智慧城市的“星星之火”已经初见雏形并开始为居民服务。据不完全统计,全球已启动或在建的 Smart City已达一千多个,未来还会以每年近20%的复合增长率增长,新加坡的“智慧国”计划,德国的T-CITY等都是其中的典型代表。从这些城市中我们可 以窥见未来智慧城市的身影,一“触”即达的便利生活将借助智慧政府、智慧的基础设施以及智慧的公共服务得以迅速实现。

新加坡的电子政府公共服务架构(Public Service Infrastructure)已经可以提供超过800项政府服务,真正建成了高度整合的全天候电子政府服务窗口;其网络建设现有130万用户,其中 35%的用户每周平均用网超过3.6小时,迄今为止,网速达1千兆/秒的新一代全国宽带网络已覆盖新加坡35%的房屋和建筑,并将于2012年实现 95%;作为有线宽带的补充,“无线@新加坡”项目通过7500多个热点提供速度高达1Mbps的无线Wi-Fi上网服务,相当于每平方公里就有10个公 共热点,2009年6月,新加坡政府宣布将其免费服务期延长至2013年3月31日。

在德国南部小城Friedrichshafen则正在进行一场名为T-CITY的实验,在这次5年期的Living Lab大型实验计划中,德国电信投入了8000万欧元。三年过去了,这个城市的居民已经为我们呈现了智慧城市的生活样貌:想游湖,按一下手机就可以买到船 票;在博登湖上如果有事情想呼救,按一下手机发出求救信号,GPS定位将使水上警察5分钟内到你身边;城市里随处可见多媒体信息站,你可以免费上网、打电 话、视频联机、收发E-mail、发短信息……在这里我们的手提电脑将无用武之地了。大多数家庭里都安装了All-in-one 的“智慧电表”,它结合了水表、电表、燃气表和太阳能电力表,可以说是一“表”通吃的典范。通过智能系统,用户所用水、电、燃气和太阳能的信息都会被登录 在家庭网络平台上,这样大家就知道自己家的能源都用在了哪些地方,哪些是被浪费的,从而实现能源的节约。这个计划使社区居民节约了4-20%的电力,同时 居民还能因节约能源而得到奖励。

马耳他国家电力和水设施机构与 IBM 合作建立的世界上第一个全国性的智能网络和完整的电力水力系统也可以达到与“智慧电表”相同的作用。该系统可检出漏水和电力损失现象,帮助设施机构在网络 中制定更加智能的投资计划。25万个交互式仪表将实时监测电力使用,设定可变速率,水电耗费较少的客户将得到奖励。数千个智能传感器可以收集并分析数据, 帮助降低成本、减少耗费和温室气体的排放。

除了政务和基础设施,建筑也是智慧的,能够“自动”降低能耗、实现节能减排。2008年6月,东京二氧化碳排放量最大的地方——东京大学开始实 施“绿色东京大学计划”。以东京大学工程院2号楼信息网络为样板试验平台,通过利用传感器等先进的元器件及互联网平台,将建筑内的空调、照明、电源、监 控、安全设施等子系统联网,形成兼容性系统综合数据并进行智能分析,对电能控制和消耗进行动态配置和管理:当学生进入研究室时,其所经过的照明系统和其独 享的空调设施会及时开启,而当其离开系统则会立即关闭。此举极大地减少了电能消耗。相同的装置地出现在北京奥运会场里,松下电器在北京奥林匹克公园的主要 体育场内安装了IPv6照明控制系统,对奥运主场馆区域的1.8万盏照明灯进行有效控制和检测,直接降低了10%的电能消耗。

智慧的银行也在智能化的推动下初见端倪。流计算软件、深度计算可视化和高级分析学可以将数字的海洋转变成可实际操作的智慧,货币很少再需实际转 手,只有少量交易使用现金。实际上,硬通货仅占美国货币供应量的 11%,其余的“货币”则以数字方式产生于付薪水的支票,由此流向银行、零售商,然后贯穿零售商的整个供应链,最终存入另一家企业的帐户中……

此外还有智慧的医疗、智慧的教育、智慧的安防……与城市居民息息相关的每一个方面都充满了智慧。其实我们提到的这种种智慧系统都只不过是 Smart City当中很微不足道的一些部分,它们的协调、配合与统一运作才构成了完整的智慧城市。可是这样的一个Smart City,它又该怎样开展运作呢?

谁来驱动智慧城?

商业模式驱动力。Smart City的主要参与方是最终用户、开发商、运营商和电信管制机构,因此,其商业模式实质上也就是开发商、运营商和管制机构之间的利益博弈。开发商和运营商 的最终目标是为了获取利润,而管制机构则需保持两者之间的平衡,既要促进消费者利益最大化,又要让运营商有利可图,同时避免重复建设。在欧洲,运营商共享 网络给第三方的模式获得了普遍的应用。

对于通信运营商来说,国家宽带战略将对其形成巨大挑战。新加坡政府计划要在全国范围内铺设一张最高连接速度可达1Gbps的全国性超高速光纤到户(FTTH)网络——下一代全国宽带网络(NBN),新加坡政府将为其提供高达10亿新元的资金。

这样一个主要由国家投资的项目,其价值链有着全新的模式:最基础的是无源基础设施建筑商NetCo,负责建设暗光纤;之上是有源设备的运营商 OpCo,负责运营网络,点亮光纤;OpCo之上是零售服务提供商RSP,负责开发新的应用和服务,直接面向消费者和企业用户。这种模式使价值链各层完全 分开,将避免自然垄断和不公平竞争,但势必对电信行业传统的垂直整合运营模式形成巨大冲击。在这个新的网络体系中,电信运营商可以抓住机会,根据自身优势 拥有股权,提供管道并凭借丰富的用户资源和运营通信、互联网等服务的经验成为大型的服务提供商。随着越来越多的政府把宽带提上国家战略的高度,运营商应该 对自己未来的定位作出判断以规避风险,把握新的机会。

由于电信管制的趋势是越来越开放的,所以未来在Smart City中开发商可以选择运营商建设网络,所有合法业务提供商都可以在该区域通过此网络提供业务。目前受金融危机冲击,开发商自己建设网络的热情降低了很 多,他们更倾向于与运营商合作,由运营商来建设和运维网络。

技术驱动力。Smart City有一个共同的基因即基于FTTx光纤承载的ICT融合网络,须具备融合、超带宽、环保、运营级等特征。在技术上,目前Smart City建设者的主流选择是GPON(Gigabit-Capable PON)——宽带无源光综合接入标准。作为新时代的标杆,绿色和环保是智慧城市的突出特点,GPON因为使用无源分光器,可多个用户共享一个GPON端 口,不仅降低了企业的固定资产投入,更节约了能耗,降低了运营成本。技术方面GPON有天然的优势,它支持TDM/ATM/IP并且集这些传统业务接口和 以太网接口于一身;另外Smart City的接入网需要承载终端用户的所有业务,GOPN可以根据不同的业务选择不同的承载模式,同时它可以根据不同的业务需求灵活分配带宽。

对于企业用户的统一通信(UC),IMS-based的Hosting Centrex是Smart City建设者为多个企业提供的Hosted PBX业务解决方案。在业务上,IMS提供符合TISPAN和3GPP标准的开放的接口,不仅易于部署新业务,而且向第三方开放,大大缩短了业务面市的时 间。在接入上,IMS已经被WiMAX等各种标准组织接纳为共同的核心网。此外IMS还可以随用户数增长线性平滑扩容,支持从几千用户到几千万用户,不仅 保护投资,而且实施方便。建设Smart City,IMS-based Centrex在运营级和融合性上都占有极大的优势。

政府驱动力。在中国平均每年有1%的人口迁往城市。2012年,中国将有50%的人口生活在城市,并且这一进程还会持续20~25年,到2040年,我国城市化水平将达到80%。未来中国城市功能、城市关联和城市建设都将进入一个新的时期。

建设智慧城市有赖于我们的政府进行大量的资金投入。建设信息通信设施离不开大量的投资,这些投资有可能在未来较长的一段时间内才能收回,城市则会在经济价值、城市品牌价值和社会价值等方面给予我们回报。

以新加坡政府为例,仅2008年在新的信息通信项目和开发商就投入约16亿新元(约80亿人民币),到目前为止,总投资额已经超过40亿新元, 主要用于建立超高速、广覆盖、智能化、安全可靠的资讯通信基础设施以及发展从业人员的资讯通信技能。今天,信息通信每年为新加坡贡献约6%的国民生产总 值,并与经济同步稳健增长。

同时,政府身体力行推动电子政务公共服务体系至关重要。传统城市和政府是按业务、管理职责分别设定的,各个部门各司其职。在新一代城市政府向服 务转型的过程中,都用“E-government”作为首要目标。目前在我国虽然推行了电子政务,但是范围和层次有限,很多事务都需要人们到现场才能办 理。在信息通信设施普及的同时,电子政务将在我国得到进一步推广。届时电子政务公共服务体系将以公民和企业为对象、以互联网为基础,采用多种技术手段将电 子政务延伸到街道、社区和乡村,形成全面覆盖、高效灵敏的社会管理信息网络,城市政府运行、服务和管理将会更加高效。

智慧城市在世界各地已初见端倪,每一个城市都在实体基础设施的基础上或多或少地进行着信息基础设施建设,利用网络和IT技术实现的城市智能化将使我们的城市更加开放和具有创新性。最重要的是,城市发生真正变革的条件已经具备,我们将在通往智慧城市的道路上执着前行!

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