智慧城市的愿景引領城市通向繁榮和可持續(xù)發(fā)展

1、智慧城市的愿景:引領城市通向繁榮和可持續(xù)發(fā)展(2011-01-05 10:30:38) 轉(zhuǎn)載標簽： 美國可持續(xù)性二氧化碳水資源國內(nèi)生產(chǎn)總值雜談分類： 天下變局尋根 (IBM商業(yè)價值研究院經(jīng)濟發(fā)展研究中心負責人:Susanne Dirks)世界城市化、全球經(jīng)濟一體化和服務型經(jīng)濟的趨勢意味著城市在其發(fā)展上、經(jīng)濟上和政治上獲得了更多的控制權。越來越多的高新技術被用于構建城市的核心系統(tǒng)，更透徹的感知、更廣泛的互聯(lián)互通、更深入的智能化成為現(xiàn)今城市的特征；同時，城市也面臨眾多的可持續(xù)發(fā)展方面的挑戰(zhàn)和威脅跨越業(yè)務、組織和核心基礎設施(交通、水、能源和通訊等)的城市系統(tǒng)需要整體定位。為了抓住機遇并構建可持續(xù)的

2、繁榮，城市需要變得更加“智慧”。 智慧城市策略就是：在城市發(fā)展過程中，在其管轄的環(huán)境、公用事業(yè)、城市服務、公民和本地產(chǎn)業(yè)發(fā)展中，能夠充分利用信息通信技術(ICT)，智慧地感知、分析、集成和應對地方政府在行使經(jīng)濟調(diào)節(jié)、市場監(jiān)管、社會管理和公共服務等政府職能的過程中，所有的相關活動與需求，從而創(chuàng)造一個更好的生活、工作、休息和娛樂環(huán)境。一個世紀前，全球超過百萬人口的城市不超過20個。1 而今天這個數(shù)字已經(jīng)上升到450個，而且在可預見的未來這個數(shù)字還將持續(xù)上升。2 隨著城市的數(shù)量和城市人口的不斷增多，城市被賦予了前所未有的經(jīng)濟、政治和技術的權力，從而使城市發(fā)展在世界中心舞臺起到主導作用。從經(jīng)

3、濟意義上講，城市正在形成一個全球經(jīng)濟一體化的、以服務為基礎的社會中心；在政治上，城市的職能也在變化，它有著更大的影響，同時也有著更大的責任；從科技的角度說，先進的生產(chǎn)力正為的城市運營和發(fā)展提供更好的指導能力和管控能力。 在操作層面上，城市由關系到城市主要功能的不同類型的網(wǎng)絡、基礎設施和環(huán)境六個核心系統(tǒng)組成：組織(人)、業(yè)務/政務、交通、通訊、水和能源。城市的組織系統(tǒng)包括公共安全、健康和教育，這些是能否給市民提供一個高質(zhì)量的生活的重心；城市的業(yè)務/政務系統(tǒng)代表著業(yè)務所面臨的政策和管制環(huán)境；城市通過交通系統(tǒng)提供給組織和業(yè)務/政務相互移動的能力；并通過通訊系統(tǒng)來共享信息和溝通；城市也將為經(jīng)

4、濟和社會活動提供兩大必要的公用設施水和能源等。這些系統(tǒng)不是離散的，相反，他們以一種協(xié)作的方式相互銜接，有效地促進執(zhí)行力和高效性。這六個核心系統(tǒng)實際上變成了“系統(tǒng)中的系統(tǒng)”。盡管如此，當重要和積極的轉(zhuǎn)變來臨，需要城市提供潛能的時候，“系統(tǒng)中的系統(tǒng)”內(nèi)每個元素都面臨著重要的挑戰(zhàn)和威脅。例如：城市面臨著極其重大的健康保險問題，像嬰兒的死亡率和世界各地流行艾滋病；對于政務來說，城市系統(tǒng)的調(diào)整必須同時滿足減少行政費用支出的要求；低效率的交通系統(tǒng)導致運營費用的增加；居民和商業(yè)通信需求的增加使城市又面臨挑戰(zhàn)；水資源短缺影響社會穩(wěn)定和生活質(zhì)量；當前的能源管理監(jiān)控系統(tǒng)常常不能提供穩(wěn)定的檢測并且管控效能低下，在安

5、全和效率方面都需要改進。當城市面臨上述諸多實質(zhì)性的挑戰(zhàn)，可以得出一個結論當前的模式不再是可行的方式。城市必須采取新的措施加強自身能力，使城市管理變得更加智能；城市必須使用新的科技去改善它們的核心系統(tǒng)，從而最大限度地優(yōu)化和利用有限的資源。一個更智慧的城市所展現(xiàn)的是一種可持續(xù)發(fā)展的能力。新科技為一個城市核心系統(tǒng)的設施、連接和智能提供了更廣闊的應用空間?？v觀世界，主要的城市正在逐步建立一個更智能的系統(tǒng)，例如Galway's SmartBay先進的水資源管理系統(tǒng)，Songdo的寬帶城市計劃和新加坡的eSymphony交通管理系統(tǒng)。成為一個智慧城市是一個漸進的過程，而非一蹴而就的轉(zhuǎn)變。城市必須提

6、前做好革命性變革的準備，而不是進化性的轉(zhuǎn)變。因為新城市系統(tǒng)將以一種全新的方式運作下一代的城市系統(tǒng)。城市行政部門必須決定什么是核心，什么是他們需要的，什么是他們需要擺脫的；什么是他們需要保留的和擴展深化的。不僅如此，城市必須配備一個團隊，這個團隊與他們自己的行政部門一起與其他不同行政級別的政府合作(特別是國家政府)，以及個人和非盈利的部門之間的合作。城市管理者也必須考慮到城市所基于的城市系統(tǒng)之間的內(nèi)部關系，以及系統(tǒng)相互聯(lián)系中所面臨的挑戰(zhàn)。 城市占據(jù)中心舞臺的力量和責任到2008年，世界上大多數(shù)的人們居住在城市里，這種情況是第一次出現(xiàn)在人類的歷史上。3 在可預見的未來，城市相對于他周圍的

7、鄉(xiāng)村必將以更快的速度發(fā)展(見圖1)。在全球范圍，有一百萬或更多的城市中人口在1975年增長了大概5億，到2025年城市人口將增長到20億。4 可以看出，城市在21世紀里已經(jīng)擔當了中心的角色。他們擁有更大的經(jīng)濟力量，發(fā)揮更大的政治影響，不斷地利用更先進的科學技術來增強城市的發(fā)展和運行能力。當今世界經(jīng)濟是以城市為中心的全球一體化的、以服務為基礎的經(jīng)濟從1990年發(fā)展至今，全球貿(mào)易額中的出口貿(mào)易額占全球貿(mào)易額的2/3，相對于20年前的出口貿(mào)易額只占1/3，5 我們能夠感到商業(yè)本質(zhì)已經(jīng)在轉(zhuǎn)變。在發(fā)達經(jīng)濟體中，服務供應已經(jīng)代替了產(chǎn)品供應成為了主要的經(jīng)濟活動，占據(jù)了幾乎全部貿(mào)易額的3/4。6在全球一體化中

8、，以服務為基礎的商業(yè)活動處于資本積聚的區(qū)域。這種積聚包括人力和物力。比如說城市就具備了這樣聚集能力。3/5的商業(yè)活動顯示出需要人力資本和有形資本作為必須的要素。7 相對于城市周圍的郊區(qū)，城市擁有更高層次的人力資本和有形資本。城市能更好地吸納受過高等教育的勞動力(見圖表2)，使得城市地區(qū)有著很強的創(chuàng)新能力，因為超過81%的OECD(經(jīng)濟合作和發(fā)展組織)專利都在城市地區(qū)產(chǎn)生。8隨著城市角色的變化，城市的政治體制也隨之發(fā)生了轉(zhuǎn)變在政治上，世界各地的城市系統(tǒng)改變了上一世紀盛行的單一國家的模式，出現(xiàn)了多級管制，使城市有更大的自由度。新形式的垂直協(xié)同顯現(xiàn)在不同級別的政府機構之間。國際大都市政府組織之間通過

9、非正式網(wǎng)絡進行一定層次的合作，例如在西班牙的畢爾巴鄂和德國的萊茵魯爾，澳大利亞的墨爾本和加拿大的蒙特利爾，這就擴大了跨越國界的國際城市的增長，還有瑞士的巴塞爾、法國的牟羅茲、德國的弗賴堡，以及哥本哈根和馬爾默(丹麥和瑞典)。城市也承擔更大的法律和財政權力。另外，現(xiàn)在有更多的城市的市長由直接選舉產(chǎn)生，而不是通過政治任命?？萍嫉倪M步意味著城市能更好地利用新科技指導和控制其運行和發(fā)展城市的管理者沒有辦法去預測和影響城市的運行和發(fā)展，更無法影響和適應城市日益加快的數(shù)字化進程。隨著科技的進步，這種數(shù)字化進程使管理者能更好地運用新科技來管理城市。比如，怎樣提高一個城市的水資源利用和交通系統(tǒng)管理的高效性；怎

10、樣使城市系統(tǒng)中的各種不同的信息得到交流和共享。隨著一個城市核心系統(tǒng)的數(shù)字化和通信的發(fā)展，新獲得的信息通過智能化手段得到應用，并且為管理者的決策制定提供依據(jù)。當今城市所面臨的挑戰(zhàn)使城市在壓力下運行城市基于6大核心系統(tǒng)城市建立在一系列不同的系統(tǒng)之上，像城市基礎設施，網(wǎng)絡結構和環(huán)境。系統(tǒng)運行和發(fā)展的核心因素是：組織(人)，商業(yè)、政務，交通，通訊，水和能源。這些系統(tǒng)的有效性和高效性決定一個城市如何運作和如何實現(xiàn)自身目標以獲得成功的城市發(fā)展。這些系統(tǒng)不是獨立存在的，它們相互關聯(lián)協(xié)作形成一個整體，同時每個系統(tǒng)之間又存在著個性化和差異性。 人：城市中人的系統(tǒng)涉及到人和社會網(wǎng)絡。這些包括公共安全(火情，警情和

11、疾病)，醫(yī)療，教育和生活質(zhì)量。 商業(yè)：城市的商業(yè)系統(tǒng)遵循著一定的行政規(guī)章和政治環(huán)境因素，包括商業(yè)計劃的調(diào)節(jié)，對外開放和投資，勞工立法和產(chǎn)品市場的立法。 運輸：城市的運輸系統(tǒng)包括城市路網(wǎng)的各個方面，公共交通網(wǎng)絡，海運和空運。 通信：城市的通信系統(tǒng)包括電子通訊的基礎架構，比如 ，寬帶和無線網(wǎng)絡。這種接觸和傳達信息的能力是現(xiàn)代經(jīng)濟的關鍵，也是一個智能城市的關鍵。 水：城市的水系統(tǒng)是非常重要的系統(tǒng)，包括整個的水循環(huán)，水供應和水清潔。 能源：城市的能源系統(tǒng)，正如它的水系統(tǒng)一樣重要，包括能源的產(chǎn)生，能源運輸?shù)捏w系以及能源廢棄物的處理。這些核心系統(tǒng)是相互聯(lián)系并且是交互利用的。了解這些系統(tǒng)并使它們能更有效地工

12、作就意味著必須要建立一個更加宏大的規(guī)劃圖，其中要顯示各種系統(tǒng)是如何相互關聯(lián)協(xié)作的。每當城市的可持續(xù)性發(fā)展面臨著重要的挑戰(zhàn)和威脅時，城市必須有能力去維持六個系統(tǒng)之間的內(nèi)部相互關聯(lián)，并且能夠采取行動來確保將來的繁榮發(fā)展。人：從人口統(tǒng)計轉(zhuǎn)變到人口健康，城市的可持續(xù)性發(fā)展面臨著重要的挑戰(zhàn)和威脅雖然世界平均城市人口數(shù)量在逐漸增長，但是發(fā)達國家的城市人口數(shù)量卻在逐漸減少。在過去30年里，發(fā)達國家中很多城市的人口是縮少的而不是增長的。9 因此這些城市需要新的方式去維持其在全球的競爭性，同時吸引有技術的勞動力。發(fā)展中國家的城市即使在不斷發(fā)展，在科技上也面臨著挑戰(zhàn)，其原因很大程度是受制于技術創(chuàng)新能力的缺乏。10

13、 在很多領域，技術被認為是能為經(jīng)濟發(fā)展提供更大的動力的因素。城市同樣也面臨著居民健康的巨大挑戰(zhàn)，從嬰兒的死亡率到HIV/AIDS流行病。隨著這種挑戰(zhàn)的增強，政府財政來維護和運行健康系統(tǒng)的能力將被推到極限。在北美地區(qū)，比如在美國地區(qū)，健康保健的花費劇增到國內(nèi)生產(chǎn)總值的20%，在加拿大此項花費占到了省級稅收入的一半以上。11商業(yè)：城市的發(fā)展需要從滿足城市系統(tǒng)復雜的調(diào)整性要求和滿足減少不必要的行政性開支的需要之間找到平衡城市以商業(yè)系統(tǒng)作為它繁榮的基礎。一個沒有效率的行政系統(tǒng)可能在某些經(jīng)濟領域內(nèi)要花費國內(nèi)生產(chǎn)總值的6.8%。12 行政花費減少25%(比如縮短填表的時間、并聯(lián)審批等)，可以節(jié)省國內(nèi)生產(chǎn)總

14、值的1.5%或更多(大約2090億美元)。13 如圖3所示，在不同的城市中，完成同樣一個交易的程序所花費的時間是完全不同的，甚至在一個國家內(nèi)也是不同的。隨著城市在政治和經(jīng)濟領域里扮演了一個更重要的角色，在哪些領域需要制定法律和怎樣執(zhí)行的問題變成了衡量一個城市商業(yè)系統(tǒng)有效性和高效性的核心問題。運輸：在城市沒有采用有效的交通管理措施的情況下，效能低下的交通系統(tǒng)會導致運輸成本的增加都市化和全球化在世界的港口間創(chuàng)造了更多的貨運交通方式。在2005年，交通擁堵使美國經(jīng)濟活動中的運輸環(huán)節(jié)多花費了780億美金，幾小時的擁堵就可能損失掉42億美金，而且還產(chǎn)生了污染和能源的浪費問題。14 這種浪費以每年8%的速

15、度在增長。15在紐約，擁堵的交通每年要花掉40億美金。16 據(jù)估計，交通擁擠的花費在發(fā)達國家和發(fā)展中國家占國內(nèi)生產(chǎn)總值的1%到3%。17 OECD國家的新型的城市中，汽車擁有率高達75%90%。隨著汽車擁有數(shù)量從以前的1/10到現(xiàn)在的1/3或者更高，城市的交通體系將變得不堪重負。 通訊：為滿足對更大的連接性需要，城市正面臨挑戰(zhàn)在過去的20年里，我們見證了通訊發(fā)生了革命性的轉(zhuǎn)變，特別是在國際網(wǎng)絡范圍內(nèi)的信息共享能力。雖然從2000年至今，全球網(wǎng)絡使用人數(shù)增長了350%，仍然有51億人沒有使用到網(wǎng)絡并且沒有享受到網(wǎng)絡信息通信給他們的生活帶來的好處(見圖表4)。網(wǎng)絡的連接速度也變得日益重要

16、。2009年3月，全球?qū)拵ЬW(wǎng)絡速度是各不相同的，在亞洲是每秒4.6MB，而在非洲是每秒1.1MB。18 隨著東京和橫板的居民準備接受每秒GB級的網(wǎng)絡連接速度時，城市的管理者必須著手為TB級的網(wǎng)絡連接速度提前制定規(guī)劃。19水：水的有效利用率問題，水流失問題，水質(zhì)量問題，洪水問題都對城市的可持續(xù)性發(fā)展形成非常重要的威脅水是人類維持生命的基本元素。每一次商品交易的本質(zhì)都會涉及到水問題。隨著城市的增長，水變得更加緊缺。城市分配60%的水資源被用于飲用水。但是在全球范圍中，僅有不到一半的水資源被有效地利用(見圖表五)。水資源的泄漏通常占可利用水的60%。20 全球范圍內(nèi)在水問題方面的花費每年需要140億

17、美元。21當前，28億人或者說44%的全世界人口面臨著用水緊缺的問題。22 根據(jù)這一趨勢，到2030年這一數(shù)字可能到上升到40億 23(見圖表六)。據(jù)估算，全球水資源的緊缺每年會損失掉3.6%的經(jīng)濟增長。24 在加利福利亞洲，水資源問題的花費已經(jīng)占全州花費的2%。25能源：城市意識到當前能源系統(tǒng)的不穩(wěn)定性，不充分性和不可持續(xù)性。由于二氧化碳大量地被排放，在19902010年間溫室效應的增長超過45%。大部分的原因在于城市的擴建(見圖7)，城市往往會產(chǎn)生大量的二氧化碳。因此減少二氧化碳排放對于一個健康的地球是十分必要的。在從滿足居民要求到投資者要求方面，城市的政策制 定者面臨著不斷增大

18、的壓力。把減少溫室問題納入政策制定的考慮范疇內(nèi)，從而達到自然環(huán)境的可持續(xù)性發(fā)展和對溫室效應的有效控制。歐洲400多個城市的市長提出溫室問題威脅到了城市的可持續(xù)性發(fā)展。比如，他們在2009年2月聲稱確保二氧化碳的排放量到2020年將有大幅度的減少。為居民提夠安全的、可持續(xù)性的能源是一個城市所面臨的最重要的挑戰(zhàn)。地球上幾乎三個人里面就有一個人沒有電用，而在能源被廣泛利用的大多數(shù)發(fā)達城市里，能源的供給還是很不穩(wěn)定。在美國，由于總體能源的儲備從90年代的30%下降到2007年17%，能源供給中斷的威脅正大大增加。27城市面臨著各種因素相互關聯(lián)的挑戰(zhàn)對于城市的可持續(xù)性發(fā)展而言，面臨挑戰(zhàn)和威脅的因素不僅非

19、常重要，而且這些因素之間又是相互關聯(lián)的。(見圖8)。比如一個城市的信息和通訊基礎架構是吸引商業(yè)和投資的關鍵。一個城市的運輸系統(tǒng)對于商業(yè)來說是十分重要的保障因素。能源消耗和溫室效應所產(chǎn)生的氣體中，單是樓宇和交通排放就占總排放量的25%。28 對于OECD經(jīng)濟體，當前能源生產(chǎn)需要消耗30%至40%水資源。29 在歐盟和美國，假設經(jīng)濟保持不變，但對水資源的消耗在今后20年將翻一倍。30 水支撐著所有的經(jīng)濟活動，像2000加侖的水用來生產(chǎn)一加侖的牛奶或者39,000加侖的水用來制造一臺車。31 水對于城市的健康也是一個非常重要的因素，隨著水污染影響著全世界成百上萬的人。這些錯綜復雜的內(nèi)部關系詳見圖8。

20、智慧城市知道如何轉(zhuǎn)變其系統(tǒng)，從而最大化利用有限的資源上述挑戰(zhàn)貫穿了城市的核心系統(tǒng)。這意味著商業(yè)不再是一個有效可行的選擇。即使面臨這些挑戰(zhàn)，城市仍然有一定的能力去滿足居民的需求。它們努力地為他們的居民提供健康的，愉快的，安全的生活環(huán)境。它們同時努力地去吸引商業(yè)從而幫助自身在全球競爭中更加繁榮，同時也能以一種可持續(xù)性發(fā)展的方式提供一個充分、高效的基礎設施。為了實現(xiàn)所制定的目標，城市必須關注城市運行中所依靠的系統(tǒng)，從而使它們更充分并且有效地工作，也就是變得更加智慧。智慧的城市可以使其系統(tǒng)實現(xiàn)更透徹的感知、更廣泛的互聯(lián)互通、更深入的智能化不斷發(fā)展的信息和通信技術意味著城市在更廣泛領域可以享有這些新科技

21、帶來的好處。 更透徹的感知：意味著把整個工作系統(tǒng)轉(zhuǎn)變成定量的數(shù)據(jù)，從而使整個系統(tǒng)具有可計量性。到2010年可能每一個人將擁有10億晶體管，我們將步入數(shù)字化時代。32 更廣泛的互聯(lián)互通：意味著核心系統(tǒng)的各個部分可以連接起來并且可以彼此“對話”，把數(shù)字信號轉(zhuǎn)化成信息。 更深入的智能化：涉及到有能力使用所構建的數(shù)據(jù)，建立行為的模型或者把數(shù)據(jù)結果轉(zhuǎn)化成有用的信息，進行信息傳送。智慧的城市能夠轉(zhuǎn)變其系統(tǒng)和 “系統(tǒng)中的系統(tǒng)”一個智慧的城市能夠利用科學技術去轉(zhuǎn)換它的核心系統(tǒng)并且使有限的資源最優(yōu)化。以一種更智慧的方式利用資源將大大的推動創(chuàng)新，因此智慧系統(tǒng)是鞏固競爭力和經(jīng)濟增長的重要因素。投資于一個智慧的系統(tǒng)，

22、并通過這種可持續(xù)地利用資源的投資方式能夠創(chuàng)造更多的就業(yè)機會。據(jù)估計，在美國，對更智慧的網(wǎng)絡通訊，健康和能源系統(tǒng)投資300億美元能夠產(chǎn)生大約100萬工作崗位。33 想象一下這種方式在全球范圍內(nèi)的各個城市的可行性。每一個核心系統(tǒng)都可以利用潛在的高科技和數(shù)字化的優(yōu)勢而變得更加智慧，從而產(chǎn)生更多有用的信息來幫助決策。城市是一個“系統(tǒng)中的系統(tǒng)”需要強調(diào)的是各個城市核心系統(tǒng)之間的關系，這種相互關系使得這個系統(tǒng)中的系統(tǒng)更“智慧”了。沒有一個系統(tǒng)可以在孤立的情況下操作。相反，相互連接的網(wǎng)絡確實存在。舉個例子，運輸、商業(yè)和能源三方是密切相關的 運輸和商業(yè)系統(tǒng)是能源的主要用戶。把這些系統(tǒng)連接在一起可以達到更大的效

23、率并致力于對可持續(xù)性的發(fā)展。更智能的水和能源系統(tǒng)之間的關系用另外一個例子來證明系統(tǒng)中連接的存在大量的電用來抽水和處理水。舉個例子，在馬耳他，一個新的電業(yè)系統(tǒng)會告訴人們和商業(yè)用戶他們用了多少的能源和水，幫助他們更好地計劃能源的消耗。 變得“智慧”是一個長遠的過程，而不是在一夜之間轉(zhuǎn)變很多城市的資源是有限的。為了達到更加智慧的目標，城市必須充分考慮面前諸多相互關聯(lián)的挑戰(zhàn)和他們身在其中的相互關聯(lián)的系統(tǒng)。這是一個城市的旅程，而不是一夜之間轉(zhuǎn)變。但是第一步，城市需要思想的轉(zhuǎn)變，需要突破以往的傳統(tǒng)思維模式。這意味著，城市管理部門應制定一個綜合城市規(guī)劃的框架，確定城市自身的發(fā)展專長即城市的核心競爭力，并在必要時引進專業(yè)人才。(見圖9)城市管理者需要對當前城市活動及職能進行必要的調(diào)整。也就是說，城市必須考慮哪些活動需要去除，哪些需要保留，哪些可以重組以及哪些新的活動需要深入擴展。結構建模工具，如組件化業(yè)務模型，可以幫助城市行政部門確定他們各個系統(tǒng)里的活動并識別哪一部分是需