智慧城市能否拯救日本?
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在实现智慧城市方面,日本雄心勃勃,寄希望此举可以节约能源提高效率,复苏日本经济,但日本国内对此却观点迥异。有专家称,智慧城市实现最终目标存在一个更大的问题,这个问题仅靠政府政策是无法解决的。

全世界的城市人口数量都在持续增加。联合国《世界城市化发展前景报告》2014年修订版预计,截止到2050年,生活在大城市的人口数量或将达到全球人口总数的66%,高出现在12个百分点。

随着城市如此快速的扩张,一系列的挑战也随之而来,包括过度拥挤、环境污染、交通堵塞、基础设施损坏以及能源需求增加。

对日本而言——其他许多城市同样如是——智慧城市被视为解决这些顽疾的万能良方。这些未来智慧城市将推进网络驱动的新工业时代到来,并采取措施提高劳动力及能源部门的效率。

智慧城市的一个显著特点是,它们都建立在信息和通信技术(ICT)的基础上——从无线网络、物联网到大数据、人工智能和云计算。

鉴于智慧城市的战略重要性,人们会认为其概念有一个坚实的基础。然而,即使对智慧城市的基本定义也存在很大的差异,会根据国家甚至机构的不同而改变。

据一家全球商业情报服务提供商IHS技术公司称,“智慧城市涵盖不同领域,范畴广泛,目前已经在城市的的几个区域试点以解决不同问题。”

日本智慧社区联盟采用了相似的定义。智慧社区联盟是一个由经济产业省(METI)扶持的行业服务商。

据IHS公司称,全世界范围内符合上述定义的智慧城市现有88座(2013年这一数字是21座)。并且,2013年全球范围内对智慧城市相关项目的投资已经超过10亿美元。IHS预计,该数字于2025年将超过120亿美元,还有预测称这个数字将达到数万亿美元。数字不同可能是因为依据了不同的智慧城市定义。

在日本,智慧城市的资金主要来源于经济产业省的拨款。智慧城市的市值在2011年约为1.12万亿日元,有望在2020年增长到3.8万亿日元。经济产业省也投资参与全球的智慧城市项目。

在与《杂志》的对话中,富士通的一位发言人称,“我们认为在智慧城市的领域中,可以应用信息和通信技术令社会基础设施更具智慧性,例如能源基础设施。”

这包括解决该地区所面临的问题、与地区自身一起提出振兴方案,并通过倡导可持续发展的社会价值观来实现更好的居民生活标准。

为了实现这些目标,日本政府寻求将智慧城市做为一种工具来创造并试验尖端科技、产品和服务。不仅如此,除了创建活力社区,开发项目还将通过确保跨部门创新、为顾客创造新价值、为当地区民创造新就业来提升产业竞争力。

横滨被日本政府选为“未来城市”,并成为经济合作与发展组织于2015年出版的《城市老龄化》一书中的案例研究对象。

在与《杂志》的对话中,横滨气候变化政策总部的未来城市推广前执行理事Masato Nobutoki解释说,“日本的新兴产业大部分是私营企业在主导,利用这个契机,横滨为解决许多日本目前面临的问题提供了思路,这些问题必须统一处理。”

日本国际地产投资交易会9月将在大阪召开,Nobutoki将在大会上就智慧城市的话题发言。Nobutoki还谈到了环境影响。“会有超过15万人参与到横滨的步行项目中,”他说,“这验证了商业活动在减少二氧化碳排放量上的积极影响。”

为了让老龄化社会更具活力,该项目还帮助城市研究一些因素对环境的影响,这些因素包括人口密度、到最近车站的距离以及社区的平均海拔。

目前日本共有11座智慧城市,上述项目最终将发展这些智慧城市,让它们在寻求解决日本问题方案的道路上起到领导示范的作用,解决方案不仅要能应对国内的挑战,同时还应满足国际上的需要。日本政府希望与全世界其他地区共享其劳动成果。

柏之叶智慧城

能源部门在智慧城市中起着关键作用。例如,位于日本千叶县柏市的柏之叶智慧城占地273公顷,力图领导能源方面的创新。

柏之叶智慧城于2011年被政府选为区域振兴综合特区及环保型未来城市,取得了新的发展,目前有21项行动计划正在进行之中。

该城市的开发者三井不动产的一位发言人告诉《杂志》:“通过柏之叶的能源管理,我们想要纪录下能源优化方法中的最佳可行模式。”

除了柏之叶城,三井不动产还在东京的日本桥及日比谷区域内发展智慧城市型社区。发言人还补充说,海外项目的计划也在进行当中。

除了促进健康意识和支持创业,柏之叶智慧城还计划成为生态友好型的环境共生城市。这在某种程度上意味着要从当地的电力生产、储备及电力消耗层面上节约电能。

为此,该城从三大平台入手施行节能及优化措施,即:能源管理系统(EMS)、二氧化碳减排路线图以及可持续设计和可再生能源政策。

能源管理系统是电力公司用来监测、控制并优化电力生产和运输的计算机平台。随着物联网和人工智能的发展进步(这实现了不同设备之间的实时通信),客户可以更好地监测并控制电能在电力公司与家或办公室之间的运输。

例如,家庭能源管理系统(HEMS)会在家庭中安放一个“智能阅读器”,它可以显示“能源消耗量,所以居民能更清晰地意识到他们为节能做出了多少贡献,从而培养起他们的环境友好型生活方式。”他们还可以让家里的不同设备——例如电视、冰箱、烤箱、吹风机、照明设备等——彼此互通并提供实时数据。

这些信息可以在平板电脑、电脑、智能手机及其他设备上显示。客户还可以控制例如空调等设备的照明或设置,即使是不在家的时候。

家庭能源管理系统的另一用途是通过需求响应函数来加强灾害管理,这要求居民在发生紧急情况时减少能源需求。这项功能会在特定情况下起作用,例如2011年福岛第一核电站泄漏事件后日本面临窘境,需要将能源消耗量减少15%。核泄漏导致日本关闭了核设施,使得全国发电量下降了30%。

同时,建筑能源管理系统(BEMS)为整座建筑(例如办公室或工厂)提供相似的功能。地区能源管理系统(AEMS)允许公共事业公司在全市范围内控制并管理供应及需求。柏之叶城建立起了这样的能源管理系统。

自动化

日本为提升能源效率做了许多努力,能源供需循环的自动化就是其中的关键部分。在需求方面,截止到2024年,日本将为全国所有家庭安装智能电表,智能电表可以实时监控家庭能源消耗量。同时,日本计划于2030年之前在全国范围内安装家庭能源管理系统。但是,大多数行业分析人士认为,实现这一目标非常困难。

在对应的供给方面,日本计划在2018到2020年间通过建设智能电网来分开电力生产与电力运输这两个环节。这要建立在能源零售市场自由化的基础上。能源市场自由化已经在2016年4月份实现,消费者们可以自主选择能源提供商。

然而,Ken Haig在接受《杂志》采访时称:伴随提供商改变而来的是对安装智能电表的需求(如果现有提供商还没有计划安装电表)。Haig是美国在日商会(ACCJ)能源委员会的副主席。他和美国在日商会都十分欢迎市场的自由化。

日本政府希望通过这些措施节约成本并提高效率,并将剩下的资金投入到日本经济的其他领域。经历了2011年的三重灾难打击,日本经济尚未完全恢复。

正如经济产业省在其(2014年)战略能源计划中所指出的:“2011年后核电站的关闭导致日本贸易逆差扩大。这是因为与震前时期相比,日本对化石燃料的进口增加。”

“对化石燃料依赖的上升导致能源成本增加,这给经济活动和家庭经济增加了负担,甚至影响到了就业和人们的可支配收入。”

东京电力公司是日本最大的电力供应商,旗下就包括命途多舛的福岛第一核电站。为了解决上述问题,东京电力公司计划在全国范围内安装2700万台智能电表,作为其能源优化战略的一步。

Haig称,总而言之,日本期望截止到2024年(原定日期是2020年),在家庭和企业中共安装约7000万台智能电表。

柏之叶城正在利用大型蓄电池“稳定能源供给,并使用不稳定能源,例如太阳能。”其目标旨在通过丰富能源类型来提升能源自给率,包括使用太阳能和天然气发电。

柏之叶城还进行了一系列新型智慧交通系统的试验,包括停车换乘系统、按需公车服务、轻轨交通服务以及应用双轮、电动汽车,通过这些来优化并减少能源消耗。

安全性与智能性

“在一个许多设备都连接到物联网的世界,谁能确保其安全性?”日本信息处理发展中心的发言人在接受《杂志》采访时问道。日本信息处理发展中心属于一般财团法人。其目标旨在建立机制和结构,以确保物联网相关产业的安全。

Minoru Etoh认为,这个问题的答案部分潜藏于确保问责制度。Etoh说,“我们需要创造一个能够对社区负责的角色,例如首席咨询官或首席数字官。”

Etoh是日本电信电话都科摩公司的高级执行官以及都科摩风投有限公司的首席执行官。在风投公司,他看到了智慧城市内对创业的投资情况。

同时,风险资本家及政府顾问William Saito称,智慧城市的最终目标存在一个更大的问题,这个问题仅靠政府政策是无法解决的。

“这个问题是,‘智慧’的基本定义会以摩尔定律提到的速度随着时间而发生变化,”他解释说。根据摩尔定律,在技术领域,处理能力每18个月就会翻一倍。“你做的事情在某一年可能是智慧的,第二年就过时了。所以问题就在于:怎样在假定摩尔定律真实的情况下实现我们的目标?”

但我们又为什么要讨论电动汽车的使用呢,Saito问道。几年后,共享经济与交通自动化将让汽车和停车场成为明日黄花。

此外,Saito还说道,“你可以自称智慧城市,但如果没有人愿意住进去,能算完成目标吗?如果去看一看那些成功企业的聚集地或硅谷式的地方,你会发现它们之所以能够以可持续的方式实现并保持成功,是因为它们是智慧城市的混合,并且具有吸引并留住企业和高智商人才的能力。”

Saito认为,智慧城市的“智慧”一词应当更注重人,而不是政策或技术。

未来展望

未来的城市可能有多种形式,例如KPF建筑师事务所设计的“未来东京2045”。但是在一个为居民和环境提供更好服务的城市中,技术是否必须是唯一的驱动力?《杂志》邀请了两位科幻小说作家分享他们对智慧城市的看法。

Una McCormack博士的观点:

城市一直以来都存在贫富差距的问题。城市里有太多的人,却缺乏足够的空间。文化资本附加到了某些地区,因为这些地区历史悠久,或者拥有资源、景区或时尚潮流。一些人可以进入这些地区,另一些人则被越推越远。

怎样能使城市看起来不再有上述的隔阂?我认为,要建设分散型城市,例如英国20世纪初的花园城市,或者像堪培拉、巴西利亚这样更大的试验城市,又或者米尔顿凯恩斯。但是,城市从来不是一开始就全部规划好的。城市建设中的一些情况是自发的、计划外的,这也正是其吸引力的一部分。

我认为,未来的城市看起来将更像我们现在的城市。穷人和富人都生活在一起,绿地遍布城市。人们在过去经过几千年累积而成的化石层上过着短暂的一生。

McCormack博士具有英国萨里大学的社会学博士学位,现在英格兰的安格利亚鲁斯金大学教授创意写作课程,曾在剑桥大学工程系任教。她是纽约时报电视改编小说最畅销作者。

Athena Andreadis博士的观点:

城市实际是一个脆弱的开放生态系统,很大程度地依赖环境的功能(不信可以看一看洛杉矶附近的荒漠化情况以及塌陷的地下水位)。智慧城市现在的概念完全集中在网络化专家系统。这很具潜力,但也会增加结构固有的脆弱性和僵化度,即使他们想要对其进行优化。还可能带来加剧功能失调倾向的危险(例如实施方式僵化、缺乏人力问责机制、监管过度、选择性治安管制以及贫民区问题)。

我自己对智慧城市的观点是:智慧城市能够尽可能地实现自给自足,以自然的方式建造(而不是自上而下地规划建造),依靠的是强大的、影响很小的非侵入性技术。我们已经知道,我们需要运转协调的信号灯、地铁和自行车道;我们需要具有可靠备用发电机的医院;我们需要智能停车场、商店和位于街区附近的学校。我们也需要耐用的回收、堆肥和高效加热/冷却系统;需要混合使用分区,从而更好地维护共享空间的安全;街边树木的数量要和路灯一样多,太阳能电池板的数量要与燃气驱动的锅炉一样多;需要社区和屋顶花园(种植蔬菜,而不只是种植鲜花);甚至还需要与野生动物合理接触,不只是与鸽子老鼠、还要与隼和土狼接触。

智慧城市不会只依靠IT技术的进步;材料科学的突破,公民意志的振奋以及当地工作中心的复兴也会促进智慧城市的发展。城市永远都不会达到最佳或变得更具效率(事实上,进行此类尝试往往会适得其反)。最好的情况是,城市是适宜居住且充满活力的,并留下一个较小的足迹。

Andreadis博士是一位分子生物学家,曾在麻省大学医学院任副教授。她还是《寻找新生命:星际旅行生物学》一书的作者,为哈佛评论及其他出版物撰写文章,并通过Starship Reckless及自己的出版公司Candlemark & Gleam发表科幻小说。