“智慧地球”提出以更智慧的方法,通过新一代信息技术改变人们交互的方式,提高实时信息处理能力及感应与响应速度,增强业务弹性和连续性,促进社会各项事业的全面和谐发展。而IBM“智慧的城市”的行动正成为IBM“智慧地球”从理念到实际的现实举措。
按时间(42亿小时)和燃油(29亿加仑)浪费计算,美国的交通阻塞每年造成的损失高达780亿美元。据一个公共交通倡议组织最近进行的一项研究,纽约市一些街道上45%的交通量来自在街区间往返的人流。另一项研究则发现,在一年当中,仅在洛杉矶市一个小商业区内,轿车在寻找停车位时的车程加起来就相当于38次环球旅行的路程,同时消耗47,000加仑汽油,排放730吨二氧化碳。
而中国(特别是北京)每年在这方面的浪费更是天文数据。
相比之下,斯德哥尔摩的新智能收费系统使交通量减少了22%,排放物减少了12-40%,而且每天搭乘公交系统的人数增加了4万人。
即使是十年前设计和部署的最先进系统也已不能适应目前的现实。当年美国次贷危机的部分原因就在于,银行的现有系统无法处理随着抵押债权证券化、融资和交易而形成的错综复杂的相互联系,致使银行无法得知和管理其风险敞口。他们对市场上正在发生的事情失去了洞察力,因为这些事情是实时发生的而且复杂性过于巨大。
幸运的是,“智慧金融系统”有可能成为现实——例如近期每天交易额达 10 万亿美元的全球货币市场系统。
电力:据美国能源部的研究结果,由于电网效率低下而造成的电能损失高达总电能的67%。为此,美国得克萨斯州、丹麦、澳大利亚和意大利的公共事业公司正在建设新型数字式电网,以便对能源系统进行实时监测。这不仅有助于他们更迅速地修复供电故障,而且有助于他们更“智慧”地获取和分配电力。消费者也能够加强他们对能源消耗的掌控——每户最多可减少25%的能源花费——而且“智慧能源”管理还能够改善可靠性、服务、效率乃至法令透明度。另外还有可能合并传统能源和新能源——风能、插电式混合动力车、太阳能等——以提供对一个社区、一个国家乃至全世界的涉及所有能源形式的端到端洞察力。
石油和天然气:目前世界上现有油井的产量仅占可采储量的20-30%。钻一口新井花费巨大,但其实如果我们能够适当提升已有油井的生产力,其增加的总和也会给生产商带来巨大利润并使消费者获得油价降低的好处。但这是一项信息密集型的任务,仅一个油田或天然气田每天产生的数据量即在1百万兆字节 (TB) 左右。
据联合国统计,单是在美国,食品商和消费者每年浪费的食品价值就高达400亿美元。另外,还有被环保主义者用“食物里程”(foodmiles)来表示的供应链效率低下。在艾奥瓦州,普通胡萝卜来自 1600 英里之外的加利福利亚州,土豆来自 1200英里之外的爱达荷州,而牛肩胛肉则来自 600英里之外的科罗拉多州。而且困难不只是食品供应,还包括保鲜。美国 2007 年共报告了17,883例食物源性感染病例,而医疗保健专家认为这只不过是实际感染病例数量的 1%。而在中国,食品浪费触目惊心,食品安全问题更是严重的挑战。
在北欧地区率先使用的一种食品跟踪解决方案采用射频标识(RFID)技术对肉禽产品从农场到供应链、再到超级市场货架进行全程跟踪,德国现在更是大范围推广这种技术。
据劳伦斯伯克利国家实验室(LawrenceBerkeley National Laboratory) 2004年的一份报告,从 1980年到 2003年,由于气候相关灾难造成的全球经济损失总计达 1万亿美元。而同一时期新兴市场上的相关保险业务仅覆盖气候相关灾难总损失的4%。高收入国家的情况相对好一些,达到40%。但仍有5000亿美元以上的损失不在保险范围之内。
目前也有可能在方圆1-2公里范围内进行局部的高精度天气预报。这些技术经商业化后已应用于若干城市地区,其中包括纽约市、芝加哥、堪萨斯城、亚特兰大、巴尔的摩/华盛顿和迈阿密/劳德代尔堡。
有许多人因为我们医疗保健系统的现状而受到伤害和死亡。在美国,据估计电子医疗记录每年可帮助防止100,000人因为医疗失误而死亡。
丹麦国家电子医疗保健 (Danish National e-Health)门户网站向医生提供对其患者的健康历史和记录的即时访问。该新系统使相关行政管理成本下降到仅占总花费的1.3%(美国为31%),使丹麦的医疗失误率保持世界最低水平(0.2%),患者满意率94%,为欧洲最高水平。而且,通过使用超级计算能力来预测病毒的基因突变,还有望在疾病甚至流行病发生和蔓延之前就“看见”和预防之。
中国看病难问题一直是个困扰社会的大问题,实施“智慧医疗”将是个惠民工程。
2011年10月底,在最新一届的Web 2.0大会上,IBM新兴技术部总监David Barnes就“如何才能拥有一个更智能的城市和智能的地球”发表了公司观点。IBM想建立一张网,这种网不是平常意义上的互联网,而是可以为政府,医疗机构,商人等提供大量“重要数据”的带有许多感应器的网。
而建立这些网所需要的“重要数据(big data)”不再仅仅是一个文字概念而已,而是一种可以在任何地方都可以测量这个生龙活虎,会呼吸的星球的感应器。在未来五年,这些数据将如何改变世界?以下是IBM的构想:
如今,大量人潮涌向城市,其免疫系统遭到极大威胁,拥挤的城市感染了各种疾病,感应器将会帮助政府机构,学校,医疗机构等提前做好健康防范措施。
建筑物也有系统,加热系统,散热系统,供电系统等等,但是他们都各施其职,没有被整合到一起协同工作。更好的系统应结合所有数据,更有效地为城市提供服务,节省能源,减少对气候环境的破坏。
一个有效的电网应该能更有效地为所有有电交通工具输送电,但这样只能受益部分。如果能从动力学的角度,让交通工具自己发电来后又将电发送回电网,那就更好了,IBM现与丹麦的EDISON Research Consortium合作,准备为交通工具提供更强大的供电网络。
Barnes说:这些数据能帮助解决日益突出的全球缺水问题,IBM欲建立一个下水道管理系统,帮助政府更好地检测水质是否被污染并减少污染风险。
感应器会探测到很小的问题,比如下水道被堵,将之与即将来临的降雨以及附近的交通堵塞联系在一起,告诉政府机构在事态恶化之前重视这些问题。IBM的数据将会为政府及第一救护者创造一个平台,以便在紧急情况发生之前提早发现问题。
2009年9月爱荷华州迪比克市与IBM合作,建立美国第一个智慧城市。利用物联网技术,在一个有六万居民的社区里将各种城市公用资源(水、电、油、气、交通、公共服务等等)连接起来,监测、分析和整合各种数据以做出智能化的响应,更好的服务市民。迪比克市的第一步是向所有住户和商铺安装数控水电计量器,其中包含低流量传感器技术,防止水电泄漏造成的浪费。同时搭建综合监测平台,及时对数据进行分析、整合和展示,使整个城市对资源的使用情况一目了然。更重要的是,迪比克市向个人和企业公布这些信息,使他们对自己的耗能有更清晰认识,对可持续发展有更多的责任感。
韩国以网络为基础,打造绿色、数字化、无缝移动连接的生态、智慧型城市。通过整合公共通讯平台,以及无处不在的网络接入,消费者可以方便的开展远程教育、医疗、办理税务,还能实现家庭建筑能耗的智能化监控等。
新加坡2006年启动“智慧国2015”计划,通过物联网等新一代信息技术的积极应用,将新加坡建设成为经济、社会发展一流的国际化城市。在电子政务、服务民生及泛在互联方面,新加坡成绩引人注目。其中智能交通系统通过各种传感数据、运营信息及丰富的用户交互体验,为市民出行提供实时、适当的交通信息。
美国麻省理工学院比特和原子研究中心发起的FabLab(微观装配实验室)基于从个人通讯到个人计算再到个人制造的社会技术发展脉络,试图构建以用户为中心、面向应用的用户创新制造环境,使人们即使在自己的家中也可随心所欲的设计和制造他们想象中的产品,巴塞罗那等城市从FabLab到FabCity的实践则从另外一个视角解读了智慧城市以人为本可持续创新的内涵。
欧洲的智慧城市更多关注信息通信技术在城市生态环境、交通、医疗、智能建筑等民生领域的作用,希望借助知识共享和低碳战略来实现减排目标,推动城市低碳、绿色、可持续发展,投资建设智慧城市,发展低碳住宅、智能交通、智能电网,提升能源效率,应对气候变化,建设绿色智慧城市。
丹麦建造智慧城市哥本哈根(Copenhagen)有志在2025年前成为第一个实现碳中和的城市。要实现该目标,主要依靠市政的气候行动计划——启动50项举措,以实现其2015年减碳20%的中期目标。在力争取得城市的可持续性发展时,许多城市的挑战在于维持环保与经济之间的平衡。采用可持续发展城市解决方案,哥本哈根正逐渐接近目标。哥本哈根的研究显示,其首都地区绿色产业5年内的营收增长了55%。
瑞典首都斯德哥尔摩,2010年被欧盟委员会评定为“欧洲绿色首都”;在普华永道2012年智慧城市报告中,斯德哥尔摩名列第五,分项排名中智能资本与创新、安全健康与安保均为第一,人口宜居程度、可持续能力也是名列前茅。
台湾:落实“智慧台湾”理念,促进“优质生活”策略。在多界的全球智慧城市评比中,都有城市入选。
2002年—2007年,顺利推动“数字台湾计划(e-Taiwan)”,并圆满实现“6年600万户宽带到家”的目标;
2005年—2009年,顺利推动“移动台湾计划(M-Taiwan)”,规划“移动台湾、应用无限、跃进新世界”的科技愿景,让民众在任何时间、任何地点都可以应用ICT科技,享受优质的信息生活;
2009年—2016年,规划推动“智慧台湾(Intelligent Taiwan)”计划,配合“无所不在运算技术”的发展与应用趋势,以“发展优质网络化社会”为推动方向,加速建设高速宽带网络,并互联互通各个网络系统,再配合有线与无线的感应网络,以实现所有对象都能够连接网络的目标,进而构建完善的宽带基础设施及应用环境。
全球智慧社区论坛(Intelligent CommunityForum,简称ICF)公布的“2013全球7大智慧城市”名单中,台湾有2座城市入选。
ICF创办人罗伯特·贝尔(Robert Bell)介绍说,ICF的智囊团此前通过对400多座城市的经济和社会发展等方面进行综合比较,最终评出了7个智慧城市。
ICF还表示,本次所选出的7个提名城市都代表了21世纪城市在经济和社会等方面的转型趋势。这7个城市,分别是:
1、美国俄亥俄州的哥伦布市;
2、芬兰的奥卢;
3、加拿大的斯特拉特福;
4、台湾地区的台中市;
5、爱沙尼亚的塔林;
6、台湾地区的桃园县;
7、加拿大的多伦多。
由智慧社区论坛(Intelligent Community Forum,简称ICF)公布的2015年全球7大智慧城市榜,其中包括来自5个国家的7个城市或城镇:美国3个,澳大利亚、巴西、加拿大、中国台湾各1个。
以下是这7个城市的简介:
美国 佛吉尼亚州阿灵顿县
阿灵顿县是美国维吉尼亚州东北部的一个“城市”县,位于波托马克河西岸,哥伦比亚特区对岸。原来是特区的一部分,但美国国会在1846年7月9日退回给维吉尼亚州。面积67.7平方公里,是美国面积最小的县级行政单位。阿灵顿国家公墓和五角大楼(美国国防部总部)、国防高级研究计划局(DARPA)都位于本县。
过去,优越的地理位置给阿灵顿县带来了很多好处。但是,接下来的几年,美国国防部要求空出320万平方英尺的土地用于国防科技建设。这对阿灵顿县造成了很大影响,因此,他们一直在试图寻找解决的途径。
“阿灵顿之路”在降低联邦政府决定方面起到了不可估量的作用。这一由40多名市民组成的咨询委员会,可以影响一切用于科技的土地决定;并与电信公司TMP进行合作,改善公民议政的方式。
美国 俄亥俄州哥伦布
哥伦布市是美国俄亥俄州政府所在地,位于俄州的中心地带,也是该州最大的城市,它是美国第十五大城市。人口有822553(2013年),大都会区人口超过1,967,066(2013年)。
哥伦布市工商业发达。哥伦布市是美国千强公司最集中的地区,高技术人才的大量需求也使其成为低就业、低收入人群聚集的地区。哥伦布一直在试图通过加强政府、教育、商业之间的合作,来缩小严重的两极分化。
哥伦布市在美国位置居中,交通便利,许多公司企业都把它选作市场开拓、销售集散和物资囤置的中心。快速发展计划、业务指导、启动资金和招商引资的展开,使哥伦布在2007-2009年,一改以往的人才外流局势,迅速成为美国少数的都市圈之一。在过去10年里,制造业的就业率已超过35%。
哥伦布科教事业多年来一直起着先导作用。在哥伦布市区内有16所大学和学院。2013年,哥伦布被评为美国应届毕业生人数排名前10的城市之一。
澳大利亚 昆士兰伊普斯威奇
伊普斯威奇(Ipswich)是英国东部萨福克郡的一个城镇,位于奥尔韦尔河河口。
2011年,伊普斯威奇市发布“20年经济发展计划”。据该计划预计,将会增加29.2万新居民、12万个工作岗位。目前,正在进行市中心的重建工作,主要是将数字技术用于招商引资和公共安全保障。该计划的环保标准将使伊普斯威奇成为澳大利亚最可持续发展的城市。2031年,计划完成后,将标志着澳大利亚一个新型城市的出现。
美国 南达科他州米切尔
米切尔是借助农业经济发展起来的城镇。米切尔技术学院(MTI)投资4千万美元,建设新技术为支撑的校园,可培养百余名通信和数据技术人员;天使投资网络的兴起以及新通讯公司的孵化,促进了资金的流动和技术的发展;工程咨询和软件公司,使米切尔成为专业知识和服务中心和ICT人才的培养基地。
中国 台湾 新北市
新北市,台湾六大直辖市之一,位于台湾本岛最北端。新北全境环绕台北市,东北与基隆市为邻,东南接宜兰县、西南邻桃园市,其前身为台湾省台北县,2010年12月25日台北县正式改制升格为院辖市,定名为“新北市”。
新北市第二次入选全球7大智慧城市。新北市正在着力发展知识经济。发展的重点主要是宽带,目标是:家庭宽带服务普及率达到91%,100Mbps服务达到87%。此外,新北市还将宽带接入200多所学校,使平板电脑和电脑可带入教室使用。并在全市便利店覆盖超过10000个Wi-Fi热点。
新北市还大力投资高速公路和铁路,建设环形城市。宽带的发展堪称促进产学研合作项目、提供人才与工作匹配的“知识桥梁”工程。
巴西 里约热内卢
里约热内卢州不仅是巴西乃至南美的重要门户,同时也是巴西及南美经济最发达的地区之一,素以巴西重要交通枢纽和信息通讯、旅游、文化、金融和保险中心而闻名。
2014年巴西世界杯决赛的成功举办,以及2016年第31届夏奥会举办权的获得,带动了里约热内卢的发展,促进了交通系统的完善和基设施问题的解决。
一些ICT工程,诸如“里约数据挖掘”等开放式数据系统,也为城市的经济发展做出了巨大贡献。该市已经在40个低收入、犯罪猖獗的地区建立了科技广场,还包括32处数字设施,可对6.9万名市民进行科技素养培训。此外,得益于海洋石油领域的发现,目前已有两家外国投资商直接投资里约热内卢。
加拿大 不列颠哥伦比亚萨里
萨里市位于加拿大不列颠哥伦比亚省南部,是温哥华大区的一个城市,也是不列颠哥伦比亚省(温哥华市所在省)第二大城市,面积约317平方公里,人口近47万。
萨里是加拿大发展最快的城市之一。为了进一步促进发展,萨里市启动名为“创新大道”(Innovation Boulevard)的项目,由市卫生技术工作组( Mayor’s Health Technology Working Group)负责,包括来自高校、卫生局、非营利机构、行业协会、政府、开发商等机构的50名代表。市区、大学和商业区都在建设卫生技术、清洁技术和先进制造业并存的建筑群。这一系列智能化的城市系统大大改善了公民的生存环境。萨里市的目标是,将当地就业率提高近50%。
2009年8月,IBM发布了《智慧地球赢在中国》计划书,正式揭开 IBM“智慧地球”中国战略的序幕;同月,IBM又发布了《智慧的城市在中国》白皮书(如下图)。
IBM 在《智慧的城市在中国》白皮书中,是这样定义“智慧城市”的:“能够充分运用信息和通信技术手段感测、分析、整合城市运行核心系统的各项关键信息,从而对于包括民生、环保、公共安全、城市服务、工商业活动在内的各种需求作出智能的响应,为人类创造更美好的城市生活”。
全面物联,充分整合,激励创新和协同运作是其四大特征。
I BM智慧城市的创新理念、先进技术手段和系统解决方案与当时中国政府城市信息化的总体规划、政策支持和具体工作方案,二者高度契合,也和随后中国的城镇化战略相吻合,是千载难逢的历史契机。IBM智慧城市的提出和实践会加速推进中国城市信息化进程,使中国城市的信息化、现代化水平不断提高,推动中国经济社会的全面、持续发展。
2010年9月20日,宁波市委召开工作会议,做出了建设智慧城市的战略决策,出台了《中共宁波市委宁波市人民政府关于建设智慧城市的决定》。中央媒体对此进行了报导,宁波作为中国第一个在政府层面全面推动下实施智慧城市建设的城市,对中国智慧城市建设起到了引领及示范带动作用。
2010年11月2日,备受业界关注的“2010中国智慧城市论坛大会”在武汉召开,是中国智慧城市发展史上的标志性事件。本次论坛以“发展更科学,管理更高效,社会更和谐,生活更美好”为主题,来自国内的专家、学者和企业家们,就国内外智慧城市发展的最新动态;我国发展智慧城市的机遇和战略选择;信息通信技术、地球观测与导航、现代服务技术与集成在智慧城市中的应用;智慧城市规划与评价体系、技术标准研究等等发表了专题演讲。此后,中国智慧城市建设开始进入快车道。
2012年,中国智慧城市进入快速发展期,首批90个城市进入国家智慧城市试点名单。
2013年10月10日,在工信部的指导支持下,中国智慧城市产业联盟在京成立。为贯彻落实国家推进智慧城市有关规划和指导意见,促进中国智慧城市产业及新型城镇化建设健康有序快速发展,推动中国信息消费和“新四化”建设,经国家工业和信息化部批准(工信信函【2013】22号),成立“中国智慧城市产业联盟”。中国智慧城市建设进入高峰期。
2014年,国务院台了《国家新型城镇化规划(2014-2020年)》,规划中提出了推进智慧城市建设。
2014年8月27日国家八部委联合印发了《关于促进智慧城市健康发展的指导意见》。从此,中国智慧城市建设从快速发展向有序健康发展转变。在指导意见中,对智慧城市做了定义:智慧城市是运用物联网、云计算、大数据、空间地理信息集成等新一代信息技术,促进城市规划、建设、管理和服务智慧化的新理念和新模式。
2015年9月12日下午,由《智慧城市》杂志社、智慧城市头条网联合宁波市经信委举办的第三届中国智慧城市建设创新交流大会举行。大会期间开展了“2015年度中国十大智慧城市”“2015年度中国智慧城市杰出厂商”“2015年度中国智慧城市最佳解决方案”评选活动。其中,北京、上海、广州、宁波、南京、杭州、厦门、苏州、威海、湖州入选“2015中国十大智慧城市”。
2015年11月17日在中国深圳举行的2015年亚太区智慧城市发展论坛将举办“2015领军智慧城市(亚太、中国)和领军解决方案商”颁奖晚宴。其中有20个城市获得领军智慧城市奖(下表)。
IDC 2015度“中国领军智慧城市” |
|
城市 |
特色领域 |
北京 |
经济可持续发展 |
杭州 |
信息惠民 |
银川 |
PPP建设模式 |
上海 |
智慧交通 |
无锡 |
大数据建设 |
秦皇岛 |
智慧医疗 |
深圳 |
平安城市 |
宁波 |
智慧医疗 |
大连 |
智慧商业 |
南京 |
智慧交通 |
西安 |
智慧旅游 |
成都 |
信息惠民 |
贵阳 |
大数据建设 |
苏州 |
智慧教育 |
广州 |
电子政务 |
福州 |
智慧政务 |
武汉 |
智慧旅游 |
万宁 |
智慧旅游 |
敦煌 |
智慧旅游 |
青岛 |
电子政务 |
2016年 11月17日,由国家信息中心、国际数据集团(IDG)联合主办“的2016亚太智慧城市发展高峰论坛”在深圳会展中心隆重召开。在2016亚太智慧城市颁奖评选活动中,公布了“中国领军智慧城市”获奖名单,16个中国内地城市以综合得分排名获得“2016中国领军智慧城市奖”。此次共有16个中国内地城市(北京、成都、敦煌、福州、杭州、南京、青岛、上海、沈阳、深圳、苏州、武汉、无锡、西安、银川、珠海)凭借其在智慧城市建设中的成就获奖。
顶层设计最早是个工程学概念,也是工程设计最基本的方法论。智慧城市顶层设计的本质内涵就是站在全局高度,着眼从根本上、总体上解决问题,对智慧城市进行统筹谋划、设计,应用系统化、结构化的思维,按照统一性、标准化的原则,确立科学的方略和思路,形成自上而下层层衔接、环环相扣的合力,实现智慧城市建设的目标。
顶层设计是自上而下,而具体实施是自下而上,两者关系一定不能搞反。具体实施如果也是自上而下,那就会形成无源之水。
按照IT规划的设计思路,结合智慧城市的业务模型,笔者总结出智慧城市的总体设计思路如下图所示:
智慧城市4+1体系可以概括为一句话:“以VIDC(城市级的互联网数据中心IDC,是公云的概念)为基础,实现智能感知、互联互通、协调共享和城市运营”,简称“智慧城市4+1体系”,由智慧城市运营商贝尔信董事长郑长春先生提出。
1.智能感知
运用视觉采集和识别、各类传感器、无线定位系统、RFID、条码识别等顶尖技术对城市要素进行智能感知、自动数据采集,涵盖关于城市人口、车辆、设施、资源、能源、环境、经济、民生等方方面面;将采集的数据可视化和规范化,让管理者用从视觉上能清晰明了,并能用统一规整的语言进行统计,交流和存储。
2. 互联互通
城市信息的互联互通。将采集到的城市各层级数据与电信运营商实现互联互通,实现三网+四屏的融合,让城市各层级数据能相互通讯和联结。这是中国电信,中国移动,中国联通,以及广电等网络运营商相互接驳,相互兼容,也就是信息在应用层面打通了信息孤岛,在纵身信息化的基础上实现横向之间贯通。
3. 协同共享
政府,企业和非商业组织团体和居民个人三者都能在尽可能透明和对称的信息条件下实现步调协同,信息共享和视频资源共用。它有二个落脚点:一是全面支持政府,市长日常的决策办公,提升办公效率;当有紧急事件出现时,可以启动应急系统实行应急调度指挥;二是方便市民衣食住行,旅游,理财等等活动,增强市民的生活便捷性和幸福感。
4. 城市运营
城市级运营,实时更新城市基础数据,发布公众信息,在线值班运营,支持政府决策办公和应急指挥,服务市民。这是给城市带来增益的落地方式,也就是通过日常运营,实时更新基础数据,有效维护和升级城市信息化水平。反观所谓数字城市建设,老百姓谁知道其所在,谁享用其好?没有!而贝尔信构建的智慧城市,是可以让政府和市民都能感受到城市级运营的存在!
VIDC:城市级的互联网数据中心IDC,是公云的概念。贝尔信提出基于视觉的VIDC,是混合云,是支撑智慧城市运营的物理方式。它由贝尔信实现的一站式“智慧城市基础信息平台”所组成。
参考业界对智慧城市业务的理解,笔者根据社会三大领域的划分抽象出GBC业务模型(如下图所示):
1) 政府(G)—政务管理需求
2) 企业(B)—产业应用需求
3) 公众(C)—公共服务需求
参照各智慧城市供应商的设计,结合笔者对智慧油田的架构设计,总结出智慧城市通用结构模型如下: