智慧的城市在中国.pdf

智 慧 的 城 市 在 中 国智慧的城市在中国IBM “智慧的城市” 愿景 创 立 于1911 年 的 国 际 商 业 机 器 公 司 （IBM ） 是 全 球 最 大 的 信 息 技 术 和 业 务 解 决 方 案 公 司 ， 业 务 遍 及170 多 个 国 家 和 地 区 ， 2008 年 全 球 营 业 收 入 达 到1 ， 036 亿 美 元 。 在 中 国 ， IBM 的 各 类 信 息 系 统 、 软 件 和 服 务 已 经 成 为 中 国 金 融 、 电 信 、 冶 金 、 石 化 、 交 通 、 商 品 流 通 、 政 府 和 教 育 等 许 多 重 要 业 务 领 域 中 可 靠 的 信 息 技 术 手 段 。 IBM 在 中 国 拥 有 六 大 行 业 部 门 ， 近5000 位 研 发 人 员 ， 1000 多 位 咨 询 顾 问 ， 2000 多 位 销 售 ， 3000 多 技 术 专 家 ， 5000 多 人 的 服 务 团 队 ， 近3000 多 家 直 接 面向客户的经销商， 为本地的客户提供从咨询到产品、 从技术到解决方案的全方位服务。 今 天 全 世 界 有50% 的 人 口 生 活 在 城 市 中 ， IBM 坚 信 这 标 志 着 人 类 整 体 上 在 步 入 崭 新 的 “ 城 市 文 明 ” 阶 段 。 随 着 城 市 的 数 量 和 城 市 人 口 的 不 断 增 多 ， 城 市 被 赋 予 了 前 所 未 有 的 经 济 、 政 治 、 和 技 术 的 权 力 ， 从 而 使 城 市 发 展 在 世 界 中 心 舞 台 起 到 主 导 作 用 。 对 于 中 国 来 说 ， 城 市 的 发 展 更 关 系 到 中 国 城 市 化 和 经 济 成 长 大 局 ， 关 系 到 中 国 的 现 代 化 目 标 能 否 顺 利 实 现 ， 意 义 格 外 重 大。 为此， IBM 提出了 “智慧的城市” 愿景， 希望为世界和中国的城市发展贡献自己的力量。 IBM 经 过 研 究 认 为 ， 城 市 由 关 系 到 城 市 主 要 功 能 的 不 同 类 型 的 网 络 、 基 础 设 施 和 环 境 六 个 核 心 系 统 组 成 ： 组 织 （ 人 ） 、 业 务/ 政 务 、 交 通 、 通 讯 、 水 和 能 源 。 这 些 系 统 不 是 零 散 的 ， 而 是 以 一 种协作的方式相互衔接。 而城市本身， 则是由这些系统所组成的宏观系统。 21 世 纪 的 “ 智 慧 城 市 ” ， 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 求做出智能的响应， 为人类创造更美好的城市生活。 具体来说， “智慧的城市” 需要具备四大特征。 全面物联智 能 传 感 设 备 将 城 市 公 共 设 施 物 联 成 网 ， 对 城 市 运 行 的 核 心 系 统 实 时 感 测 。充分整合“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。 激励创新鼓励政府、 企业和个人在智慧基础设施之上进行科技和业务的创新应用，为城市提供源源不断的发展动力。 协同运作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。 IBM 提 出 “ 智 慧 的 城 市 ” 愿 景 之 后 ， 正 在 全 球 积 极 开 展 研 究 、 开 发 、 合 作 和 实 践 。 在 中 国 ， IBM 正 在 与 各 城 市 的 政 府 、 城 市 建 设 相 关 的 企 业 和 相 关 专 家 学 者 展 开 积 极 的 探 讨 和 合 作 。 IBM 希 望 以 自 己 雄 厚 的 技 术 和 业 务 力 量 、 对 于 城 市 发 展 的 深 刻 理 解 和 丰 富 的 全 球 实 践 经 验 为 依 托 ， 为 中 国 政 府 和 企 业 提 供 关 于 城 市 信 息 化 、 智 慧 化 建 设 的 全 面 支 持 和 服 务 ， 为 中 国 城 市 的 发 展 和经济社会的和谐成长贡献自己的力量。上篇 : 智慧的地球从城市发生智慧的城市 ： 关于城市的愿景 01 城市发展面临挑战 05 智能城市之道 13 智慧之旅： 千里之行， 始于足下 17 下篇 : 智慧的城市在中国突破智慧助力中国城市发展 23 城市信息化： 通向智慧之桥 29 智慧的根基 35 智慧的医疗 39 智慧的食品 45 智慧的交通 49 智慧的水 53 智慧的电力 57 城市规划 63 城市应急系统 67 绿色供应链 71 智慧的园区和城市一体化平台 75 智 慧 的 地 球 从 城 市 发 生智 慧 的 城 市 ： 关于城市的愿景城市如何能开拓出一条通向繁荣和可持续发展道路 世 界 城 市 化 、 全 球 经 济 一 体 化 和 服 务 型 经 济 的 趋 势 意 味 着 城 市 在 其 发 展 上 、 经 济 上 和 政 治 上 获 得 了 更 多 的 控 制 权 。 越 来 越 多 的 高 新 技 术 用 于 构 成 城 市 的 核 心 系 统 中 ， 并 变 得 被 感 知 和 互 联 互 通 ， 进 而 实 现 高 层 次 的 智 能 ； 同 时 ， 城 市 也 面 临 众 多 的 可 持 续 发 展 方 面 的 挑 战 和 威 胁 跨 越业务、 组织和核心基础设施 （交通、 水、 能源和通讯等） 系统需要被整体定位。 智 慧 城 市 策 略 就 是 ： 在 城 市 发 展 过 程 中 ， 在 其 管 辖 的 环 境 、 公 用 事 业 、 城 市 服 务 、 公 民 和 本 地 产 业 发 展 中 ， 充 分 利 用 信 息 通 信 技 术 （ICT ） ， 智 慧 地 感 知 、 分 析 、 集 成 和 应 对 地 方 政 府 在 行 使 经 济 调 节 、 市 场 监 管 、 社 会 管 理 和 公 共 服 务 政 府 职 能 的 过 程 中 的 相 关 活 动 与 需 求 ， 创 造 一 个 更 好 的 生活、 工作、 休息和娱乐环境。 为了抓住机遇和构建可持续的繁荣， 城市需要变得更加 “智慧” 。 一 个 世 纪 前 ， 全 球 超 过 百 万 人 口 的 城 市 不 超 过20 个 。 而 今 天 这 个 数 字 已 经 上 升 到450 个 ， 而 且 在可预见的未来 这个数字还将持续上升。 随 着 城 市 的 数 量 和 城 市 人 口 的 不 断 增 多 ， 城 市 被 赋 予 了 前 所 未 有 的 经 济 、 政 治 、 和 技 术 的 权 力 ， 从 而 使 城 市 发 展 在 世 界 中 心 舞 台 起 到 主 导 作 用 。 从 经 济 意 义 上 讲 ， 城 市 正 在 形 成 一 个 全 球 经 济 一 体 化 的 以 服 务 为 基 础 的 社 会 中 心 ； 在 政 治 上 ， 城 市 的 职 能 也 在 变 化 ， 有 着 更 大 的 影 响 ， 同 时 也 有 着 更 大 的 责 任 ； 从 科 技 的 角 度 说 ， 先 进 的 生 产 力 正 为 城 市 提 供 更 好 的 指 导 能 力 和 对 城市运营和发展的管控能力。 在 操 作 层 面 上 ， 城 市 由 关 系 到 城 市 主 要 功 能 的 不 同 类 型 的 网 络 、 基 础 设 施 和 环 境 六 个 核 心 系 统 组 成 ： 组 织 （ 人 ） 、 业 务/ 政 务 、 交 通 、 通 讯 、 水 和 能 源 。 城 市 的 组 织 系 统 包 括 公 共 安 全 、 健 康 和 教 育 ， 这 些 是 能 否 给 市 民 提 供 一 个 高 质 量 的 生 活 的 重 心 ； 城 市 的 业 务/ 政 务 系 统 代 表 着 业 务 所 面 临 的 政 策 和 管 制 环 境 ； 城 市 通 过 交 通 系 统 提 供 给 组 织 和 业 务/ 政 务 相 互 移 动 的 能 力 ； 并 通 过 通 讯 系 统 来 共 享 信 息 和 沟 通 ； 城 市 也 将 为 经 济 和 社 会 活 动 提 供 两 个 必 要 的 公 用 设 施 水 和 能 源 等 。 智慧的地球从城市发生 02这 些 系 统 不 是 零 散 的 ， 而 是 他 们 在 以 一 种 协 作 的 方 式 相 互 衔 接 ， 有 效 地 促 进 执 行 力 和 高 效 性 。 这 六 个 核 心 系 统 实 际 上 变 成 了 “ 系 统 中 的 系 统 ” 。 尽 管 如 此 ， 当 重 要 和 积 极 的 转 变 需 要 提 供 潜 能 的 时 候 ， “ 系 统 中 的 系 统 ” 的 每 个 元 素 都 面 临 着 重 要 的 挑 战 和 威 胁 。 例 如 ， 城 市 面 临 着 极 其 重 大 的 健 康 保 险 问 题 ， 像 婴 儿 的 死 亡 率 、 世 界 各 地 流 行 艾 滋 病 问 题 ； 对 于 政 务 来 说 ， 必 须 在 城 市 系 统 调 整 和 以 满 足 减 少 行 政 费 用 支 出 的 要 求 之 间 找 到 一 种 平 衡 ； 低 效 率 的 交 通 系 统 导 致 运 营 智 慧 的 地 球 从 城 市 发 生 费 用 的 增 加 。 随 着 居 民 和 商 业 通 信 需 求 的 增 加 使 城 市 又 面 临 着 挑 战 。 水 资 源 短 缺 影 响 社 会 稳 定 和 生 活 质 量 ； 当 前 的 能 源 管 理 监 控 系 统 常 常 不 能 提 供 稳 定 的 检 测 并 且 管 控 效 能 低 下 ， 在 安 全 和 效 率 方 面 都 需要改进。 当 城 市 面 临 这 些 实 质 性 的 挑 战 时 ， 可 以 见 得 当 前 的 模 式 不 再 是 可 行 的 方 式 。 城 市 必 须 使 用 新 的 措 施 和 能 力 使 城 市 管 理 变 得 更 加 智 能 。 城 市 必 须 使 用 新 的 科 技 去 改 善 他 们 的 核 心 系 统 ， 从而最大限度地优化和利用有限 的能源。 Source: IBM Institute for Business Value analysis of United Nations data. 图1 19902050 年 （预期） ， 居住在城市人口的百分比 智慧的地球从城市发生 03一 个 更 智 慧 的 城 市 所 展 现 的 是 一 种 可 持 续 发 展 的 能 力 。 新 科 技 为 一 个 城 市 核 心 系 统 的 设 施 、 连 接 和 智 能 提 供 了 更 广 阔 的 应 用 范 围 。 纵 观 世 界 ， 主 要 的 城 市 正 在 逐 步 建 立 一 个 更 智 能 的 系 统 ， 例 如Galway s SmartBay 先 进 的 水 资 源 管 理 系 统 ， Songdo 的 宽 带 城 市 计 划 和 新 加 坡 的 eSymphony 交通管理系统。 成 为 一 个 智 慧 城 市 需 要 一 个 渐 进 的 过 程 ， 而 不 是 一 蹴 而 就 的 转 变 。 城 市 必 须 提 前 做 好 革 命 性 转 变 的 准 备 ， 而 不 是 进 化 性 的 转 变 。 因 为 新 城 市 系 统 将 以 一 种 全 新 的 方 式 运 作 下 一 代 的 城 市 系 统 。 城 市 行 政 部 门 必 须 决 定 什 么 是 核 心 ， 什 么 是 他 们 需 要 的 ， 什 么 是 他 们 需 要 摆 脱 的 ； 什 么 是 他 们 需 要 保 留 的 和 扩 展 深 化 的 。 不 仅 如 此 ， 城 市 必 须 配 备 一 个 团 队 ， 这 个 团 队 与 他 们 自 己 的 行 政 部 门 一 起 与 其 他 不 同 行 政 级 别 的 政 府 合 作 ， 特 别 是 国 家 行 政 级 别 的 政 府 ， 以 及 个 人 和 非 盈 利 的 部 门 之 间 的 合 作 。 城 市 管 理 者 也 必 须 考 虑 到 城 市 所 基 于 的 城 市 系 统 之 间 的 内 部关系， 以及系统相互联系中所面临 的挑战。 智慧的地球从城市发生 04城市占据中心舞台的力量和责任 到2008 年 ， 世 界 上 大 多 数 的 人 们 居 住 在 城 市 里 ， 这 种 情 况 是 第 一 次 出 现 在 人 类 的 历 史 上 。 在 可 预 见 的 未 来 ， 城 市 相 对 于 他 周 围 的 乡 村 必 将 以 更 快 的 速 度 发 展 （ 见 图1 ） 。 在 全 球 范 围 ， 有 一 百 万 或 更 多 的 城 市 中 人 口 在1975 年 增 长 了 大 概5 亿 ， 到2025 年 城 市 人 口 将 增 长 到20 亿 。 可 以 看 出 ， 城 市 在21 世 纪 里 已 经 担 当 了 中 心 的 角 色 。 他 们 拥 有 更 大 的 经 济 力 量 ， 发 挥 更 大 的 政 治影响， 不断地利用更先进的科学技术来增强城市的发展和运行能力。 如 今 世 界 经 济 是 以 城 市 为 中 心 的 全 球 一 体 化 的 和 以 服 务 为 基 础 的 经 济 Source: IBM Institute for Business Value analysis of OECD and US Census data 图2 在城市与乡村之间对比， 其所雇佣的劳动力受过高等教育的百分比 （2005 至近期） 。 智慧的地球从城市发生 05从1990 年 发 展 至 今 ， 全 球 贸 易 额 中 的 出 口 贸 易 额 占 全 球 贸 易 额 的2/3 ， 相 对 于20 年 前 的 出 口 贸 易 额 只 占1/3 ， 我 们 已 经 能 够 感 到 商 业 本 质 已 经 在 转 变 。 在 发 达 经 济 体 中 ， 服 务 供 应 已 经 代 替了产品供应成为了主要的经济活动， 占据了几乎全部贸易额的3/4 。 在 全 球 一 体 化 中 ， 以 服 务 为 基 础 的 世 界 经 济 的 商 业 活 动 处 于 资 本 积 聚 的 区 域 。 这 种 积 聚 包 括 人 力 和 物 力 。 比 如 说 城 市 就 具 备 了 这 样 聚 集 能 力 。 3/5 的 商 业 活 动 显 示 出 需 要 人 力 资 本 和 有 形 资 本 作 为 必 须 的 要 素 。 相 对 于 城 市 周 围 的 郊 区 ， 城 市 拥 有 更 高 层 次 的 人 力 资 本 和 有 形 资 本 。 城 市 能 更 好 的 吸 纳 受 过 高 等 教 育 的 劳 动 力 （ 见 图2 ） ， 使 得 城 市 地 区 有 着 很 强 的 创 新 能 力 ， 因 为 超过81% 的OECD （经济合作和发展组织） 专利都在城市地区产生。 随 着 城 市 角 色 的 变 化 ， 城 市 的 政 治 体 制 也 随 之 发 生 了 转 变 在 政 治 上 ， 世 界 各 地 的 城 市 系 统 改 变 了 上 一 世 纪 盛 行 的 单 一 国 家 的 模 式 。 这 导 致 出 现 了 多 级 管 制 ， 使 城 市 有 更 大 的 自 由 度 。 新 形 式 的 垂 直 协 同 显 现 在 不 同 级 别 的 政 府 机 构 。 国 际 大 都 市 地 区 ， 组 织 都 选 择 了 一 定 层 次 的 通 过 非 正 式 网 络 的 合 作 ， 例 如 ， 在 西 班 牙 的 毕 尔 巴 鄂 和 德 国 的 莱 茵 鲁 尔 ， 澳 大 利 亚 的 墨 尔 本 和 加 拿 大 的 蒙 特 利 尔 ， 这 就 扩 大 了 跨 越 国 界 的 国 际 城 市 的 增 长 ， 还 有 瑞 士 的 巴 塞 尔 、 法 国 的 牟 罗 兹 、 德 国 的 弗 赖 堡 ， 以 及 哥 本 哈 根 和 马 尔 默 （ 丹 麦 和 瑞 典 ） 。 城 市 也 承 担 更 大 的 法 律 和 财 政 权 力 。 另 外 现 在 有 更 多 的 城 市 的 市 长 直 接 选 举 产 生 ， 而 不 是 政 治 任 命 等等。 科 技 的 进 步 意 味 着 城 市 能 更 好 地 利 用 新 科 技 指 导 和 控 制 他 们 的 运 行 和 发 展 城 市 的 管 理 者 没 有 办 法 去 预 测 和 影 响 城 市 的 运 行 和 发 展 ， 更 无 法 影 响 和 适 应 城 市 日 益 增 加 的 数 字 化 进 程 。 随 着 科 技 的 进 步 ， 这 种 数 字 化 进 程 使 管 理 者 能 更 好 运 用 新 科 技 来 管 理 城 市 。 比 如 ， 怎 样 提 高 一 个 城 市 的 水 资 源 利 用 和 交 通 系 统 管 理 的 高 效 性 ； 怎 样 使 城 市 系 统 中 的 各 个 不 同 的 信 息 得 到 交 流 和 共 享 。 随 着 一 个 城 市 核 心 系 统 的 数 字 化 和 通 信 的 发 展 ， 新 获 得 的 信 息 通过智能化手段得到应用， 并 且为管理者的决策制定提供依据。 智慧的地球从城市发生 06智慧的地球从城市发生 3 城市发展 面临挑战城市基于 6 大核心系统 城 市 建 立 在 一 系 列 不 同 的 系 统 之 上 ， 像 城 市 基 础 设 施 ， 网 络 结 构 和 环 境 。 系 统 运 行 和 发 展 的 核 心 因 素 是 ： 组 织 （ 人 ） ， 商 业 、 政 务 ， 交 通 ， 通 讯 ， 水 和 能 源 。 这 些 系 统 的 高 效 性 和 有 效 性 决 定 一 个 城 市 如 何 运 作 和 如 何 实 现 自 身 目 标 以 获 得 城 市 发 展 上 的 成 功 。 这 些 系 统 不 是 独 立 存 在 的， 而是必须要看到系统的整体性， 同时每个系统之间又存在着个性化和差异性。 人 ： 城 市 中 人 的 系 统 涉 及 到 人 和 社 会 网 络 。 这 些 包 括 公 共 安 全 （ 火 情 ， 警 情 和 疾 病 ） ， 医 疗 ， 教 育和生活质量。 商 业 ： 城 市 的 商 业 系 统 遵 循 着 一 定 的 行 政 规 章 和 政 治 环 境 因 素 ， 包 括 商 业 计 划 的 调 节 ， 对 外 开放和投资， 劳工立法和产品市场的立法。 运输： 城市的运输系统包括城市路网的各个方面， 公共交通网络， 海运和空运。 通 信 ： 城 市 的 通 信 系 统 包 括 电 子 通 讯 的 基 础 架 构 ， 比 如 电 话 ， 宽 带 和 无 线 网 络 。 这 种 接 触 和 传达信息的能力是现代经济的关键， 也是一个智能城市的关键。 水： 城市的水系统是非常 重要的系统， 包括整个的水循环， 水供应和水清洁。 能 源 ： 城 市 的 能 源 系 统 ， 正 如 它 的 水 系 统 一 样 重 要 ， 包 括 能 源 的 产 生 ， 能 源 运 输 的 体 系 以 及 能源废弃物的处理。 这 些 核 心 系 统 是 相 互 联 系 并 且 是 交 互 利 用 的 。 了 解 一 个 系 统 并 使 它 能 更 有 效 地 工 作 就 意 味 着 必须要建立一个更加宏大的规划图， 其中要显示各种系统是如何相互关联协作的。 每 当 城 市 的 可 持 续 性 发 展 面 临 着 重 要 的 挑 战 和 威 胁 时 ， 城 市 有 能 力 去 维 持 六 个 系 统 之 间 的 内 部相互关联， 并且能够采取行动来确保将来的繁荣发展。 智慧的地球从城市发生 08 人 ： 从 人 口 统 计 转 变 到 人 口 健 康 ， 城 市 的 可 持 续 性 发 展 面 临 着 重 要 的 挑 战 和 威 胁 虽 然 世 界 平 均 城 市 人 口 数 量 在 逐 渐 增 长 ， 但 是 发 达 国 家 的 城 市 人 口 数 量 却 在 逐 渐 减 少 。 在 过 去30 年 里 ， 发 达 国 家 中 很 多 城 市 的 人 口 是 缩 少 的 而 不 是 增 长 的 。 因 此 这 些 城 市 需 要 新 的 方 式 去 维 持 其 在 全 球 的 竞 争 性 ， 同 时 吸 引 有 技 术 的 劳 动 力 。 在 发 展 中 国 家 的 城 市 ， 即 使 其 不 断 发 展 ， 其 科 技 也 面 临 着 挑 战 ， 其 原 因 很 大 程 度 是 受 制 于 技 术 创 新 能 力 的 缺 乏 。 在 很 多 领 域 ， 技 术 被 认 为 是 能 为 经 济 发 展 提 供 更 大 的 动 力 的 因 素 。 城 市 同 样 也 面 临 着 居 民 健 康 的 巨 大 挑 战 ， 从 婴 儿 的 死 亡 率 到HIV/AIDS 流 行 病 。 随 着 这 种 挑 战 的 增 强 ， 政 府 财 政 来 维 护 和 运 行 健 康 系 统 的 能 力 将 被 推 到 极 限 。 在 北 美 地 区 ， 比 如 在 美 国 地 区 ， 健 康 保 健 的 花 费 剧 增 到 国 内 生 产总值的20% ， 在加拿大此项花费占到了省级税收入的一半以上。 图3 2007/2008 年 ， 在 不 同 的 城 市 中 ， 开 展 同 一 种 的 商业活动所花费的时间 （天） 。 Source: Word Bank Doing Business Sub-national reports. 智慧的地球从城市发生 09 商 业 ： 城 市 的 发 展 需 要 从 满 足 城 市 系 统 复 杂 的 调 整 性 要 求 和 满 足 减 少 不 必 要 的 行 政 性 开 支 的需 要 之 间 找 到 平 衡 城 市 以 商 业 系 统 作 为 它 繁 荣 的 基 础 。 一 个 没 有 效 率 的 行 政 系 统 可 能 在 某 些 经 济 领 域 内 要 花 费 国 内 生 产 总 值 的6.8% 。 行 政 花 费 减 少25% （ 比 如 缩 短 填 表 的 时 间 、 并 联 审 批 等 ） ， 可 以 节 省 国 内 生 产 总 值 的1.5% 或 更 多 （ 大 约2090 亿 美 元 ） 。 如 图3 所 示 ， 在 不 同 的 城 市 中 ， 完 成 同 样 一 个 交 易 的 程 序 所 花 费 的 时 间 是 完 全 不 同 的 ， 甚 至 在 一 个 国 家 内 也 是 不 同 的 。 随 着 城 市 在 政 治 和 经 济 领 域 里 扮 演 了 一 个 更 重 要 的 角 色 ， 如 何 解 决 在 哪 些 领 域 需 要 制 定 法 律 和 怎 样 执 行 的 问 题 变 成 了衡量一个城市商业系统有效性和高效性的核心问题。 运 输 ： 在 城 市 没 有 采 用 有 效 的 交 通 管 理 措 施 的 情 况 下 ， 效 能 低 下 的 交 通 系 统 会 导 致 运 输 成 本 的 增 加 都 市 化 和 全 球 化 在 世 界 的 港 口 间 创 造 了 更 多 的 货 运 交 通 方 式 。 在2005 年 ， 交 通 拥 堵 使 美 国 经 济 活 动 中 的 运 输 环 节 多 花 费 了780 亿 美 金 ， 导 致 拥 堵 的 几 小 时 内 就 可 损 失 掉42 亿 美 金 ， 而 且 还 产 生 了 污 染 和 能 源 的 浪 费 问 题 。 这 种 浪 费 以 每 年8% 的 速 度 在 增 长 。 在 纽 约 ， 拥 堵 的 交 通 每 年 要 花 掉40 亿 美 金 。 据 估 计 ， 交 通 拥 挤 的 花 费 在 发 达 国 家 和 发 展 中 国 家 占 国 内 生 产 总 值 的1% 到3% 。 在 新 型 的 城 市 中 ， 汽 车 拥 有 的 比 率 当 前 占OECD 国 家 的75% 到90% 。 随 着 汽 车拥有数量从以前的1/10 到现在的1/3 或者更高， 会使一个城市的交通体系变得不堪重负。 通 讯 ： 城 市 为 满 足 对 连 接 性 更 大 的 需 要 面 临 着 挑 战 在 过 去 的20 年 里 ， 我 们 见 证 了 通 讯 发 生 了 革 命 性 的 转 变 ， 特 别 是 在 国 际 网 络 范 围 内 的 信 息 共 享 能 力 。 但 是 当 网 络 使 用 的 人 数 量 从2000 年 到 现 在 增 长 了350% ， 仍 然 有51 亿 人 没 有 使 用 到 网 络 并 且 没 有 享 受 到 网 络 信 息 通 信 给 他 们 的 生 活 带 来 的 好 处 （ 见 图4 ） 。 网 络 的 连 接 速 度 也 日 益 变 得 非 常 重 要 。 在2009 年3 月 ， 全 球 宽 带 网 络 速 度 是 各 不 相 同 的 ， 在 亚 洲 是 每 秒4.6MB ， 而 在 非 洲 是 每 秒1.1MB 。 随 着 东 京 和 横 板 的 居 民 准 备 接 受 每 秒GB 级 的 网 络 连 接 速 度 时 ， 城 市 的管理者必须着手为TB 级的网络连接速度提前制定规划。 智慧的地球从城市发生 10 水 ： 水 的 有 效 利 用 率 问 题 ， 水 流 失 问 题 ， 水 质 量 问 题 ， 洪 水 问 题 都 对 城 市 的 可 持 续 性 发 展 形 成 非 常 重 要 的 威 胁 水 是 人 类 维 持 生 命 的 基 本 元 素 。 每 一 次 商 品 交 易 中 其 本 质 都 会 涉 及 到 水 问 题 。 随 着 城 市 的 增 长 ， 水 变 得 更 加 紧 缺 。 城 市 分 配60% 的 水 资 源 被 用 于 饮 用 水 。 但 是 在 全 球 范 围 中 ， 少 于 一 半 的 水 资 源 被 有 效 地 利 用 （ 见 图 5 ） 。 水 资 源 的 泄 漏 通 常 占 可 利 用 水 的60% 。 全 球 范 围 内在水问题方面的花费每年需要140 亿美元。 当 前 ， 28 亿 人 或 者 说44% 的 全 世 界 人 口 面 临 着 用 水 紧 缺 的 问 题 。 目 前 这 种 趋 势 可 能 到2030 年 上 升 到 40 亿 （ 见 图6 ） 。 全 球 水 资 源 的 紧 缺 估 计 每 年 致 使 损 失 了 3.6% 的 经 济 增 长 。 在 加 利 福 利 亚 洲 ， 水 资 源 问 题 的 花 费 已经占全州花费的2% 。 图4 2008 年 ， 在 各 大 洲 中 ， 各 洲 使 用 互 连 网 的 人 数 与 各 洲 总 人口数的对比 Source: Instrnetworldstats; UNCTAD. 图6 全球面临水资源紧缺的人口数量 Source: World Economic Forum. 图7 分别在1990 ， 2010 ， 2030 年中， 在城 市与非城市地区中的二氧化碳排放量 （吨） Source:U.S. Energy Information Administration Annual Outlook 2008; IBM Institute for Business Value estimates. 智慧的地球从城市发生 11图5 全 球 水 资 源 的 有 效 利 用 率 和 每 年 在 水资源消耗上的花费 Source: World Bank ， 2006. 能 源 ： 城 市 意 识 到 当 前 能 源 系 统 的 不 稳 定 性 ， 不 充 分 性 和 不 可 持 续 性 由 于 二 氧 化 碳 大 量 地 被 排 放 ， 温 室 效 应 从1990 年 到2010 年 已 经 增 长 了 多 于45% 。 大 部 分 的 原 因 归 因 于 城 市 的 扩 建 （ 见 图7 ） 。 因 为 城 市 中 往 往 会 产 生 了 大 量 的 二 氧 化 碳 。 因 此 减 少 二 氧 化 碳 排 放 对 于 一 个 健 康 的 地 球 是 十 分 必 要 的 。 在 从 满 足 居 民 要 求 到 投 资 者 要 求 方 面 ， 城 市 的 政 策 制 定 者 面 临 着 不 断 增 大 的 压 力 。 把 减 少 温 室 问 题 考 虑 到 政 策 制 定 的 问 题 里 面 ， 从 而 达 到 自 然 环 境 的 可 持 续 性 发 展 和 对 温 室 效 应 的 有 效 控 制 。 欧 洲400 多 个 城 市 的 市 长 提 出 温 室 问 题 威 胁 到 了 城 市 的 可 持 续 性 发 展 。 比 如 ， 他 们 在2009 年2 月 声 称 确 保 二 氧 化 碳 的 排 放 量 到2020 年 将 有 大 幅 度 的 减 少 。 为 居 民 提 供 够 安 全 的 和 可 持 续 性 的 能 源 是 一 个 城 市 所 面 临 的 最 重 要 的 挑 战 。 全 球 中 几 乎 三 个 人 里 面 就 有 一 个 人 没 有 电 用 ， 而 在 能 源 被 广 泛 利 用 的 大 多 数 发 达 城 市 里 ， 能 源 的 供 给 还 是 很 不 稳 定 。 在 美 国 ， 由 于 总 体 能 源 的 储 备 从90 年 代 的30% 下 降 到2007 年17% ， 能 源 供 给 中 断 的威胁正大大增加。 城 市 间 面 临 着 相 互 关 联 的 挑 战 对 于 城 市 的 可 持 续 性 发 展 而 言 ， 面 临 挑 战 和 威 胁 的 因 素 不 仅 非 常 重 要 ， 而 且 这 些 因 素 之 间 又 是 相 互 关 联 的 。 （ 见 图8 ） 。 比 如 一 个 城 市 的 信 息 和 通 讯 基 础 架 构 是 吸 引 商 业 和 投 资 的 关 键 。 一 个 城 市 的 运 输 系 统 对 于 商 业 来 说 是 十 分 重 要 的 保 障 因 素 。 能 源 消 耗 和 温 室 效 应 所 产 生 的 气 体 ， 单 是 楼 宇 和 交 通 就 占 总 排 放 量 的25% 。 当 前 能 源 的 产 生 在OECD 中 占 水 资 源 退 缩 的30% 至40% 。 在 欧 盟 和 美 国 ， 假 设 经 济 保 持 不 变 ， 但 对 水 资 源 的 消耗在今后20 年将翻一倍。 水支撑着所有 的 经 济 活 动 ， 像2000 加 仑 的 水 用 来 生 产 一 加 仑 的 牛 奶 或 者39 ， 000 加 仑 的 水 用 来 制 造 一 台 车 。 水 对 于 城 市 的 健 康 也 是 一 个 非 常 重 要 的 因 素 ， 随 着 水 污 染 影 响 着 全 世 界 成 百 上 万 的 人 。 这 些 错 综 复 杂 的 内 部 关 系 详 见 （ 图8 ） 。 图8 城市核心系统之间关系的样图 智慧的地球从城市发生 12智 能 城 市 之 道城 市 所 面 临 的 挑 战 范 围 ， 贯 穿 在 城 市 的 核 心 系 统 。 这 意 味 着 商 业 本 身 不 像 过 去 一 样 是 一 个 有 效 可 行 的 选 择 。 即 使 面 临 这 些 挑 战 ， 城 市 仍 然 有 一 定 的 能 力 范 围 去 满 足 居 民 的 需 求 。 它 们 努 力 地 为 他 们 的 居 民 去 提 供 健 康 的 ， 愉 快 的 ， 安 全 的 生 活 环 境 。 它 们 同 时 努 力 地 去 吸 引 商 业 从 而 帮 助 它 自 己 在 全 球 竞 争 中 更 加 繁 荣 ， 同 时 也 能 以 一 种 可 持 续 性 发 展 的 方 式 提 供 一 个 充 分 、 高 效 的 基 础 设 施 。 为 了 实 现 所 制 定 的 目 标 ， 城 市 必 须 关 注 城 市 运 行 中 所 依 靠 的 系 统 ， 从 而 使 它 们 更 充 分并且有效地工作， 也就是更加智能。 智 能 的 城 市 可 以 使 它 们 的 系 统 具 备 有 效 的 运 行 方 式 ， 具 备 系 统 内 部 间 相 互 关 联 性 和 具 备 系 统 的 智 能 化不 断 发 展 的 信 息 和 通 信 技 术 意 味 着 城 市 在 更 广 泛 领 域 可 以 得 到 的 这 些 新 科 学 技 术 带 来 的 好 处 。 一 个 城 市 系 统 的 数 字 化 意 味 着 把 整 个 工 作 系 统 转 变 成 一 定 的 数 据 ， 从 而 使 整 个 系 统 具 有 可计 量 性 。 到2010 年 可 能 每 一 个 人 类 将 拥 有 有10 亿 晶 体 管 ， 我 们 将 步 入 数 字 化 时 代 。 系 统 的 内 部 关 联 性 意 味 着 核 心 系 统 的 各 个 部 分 可 以 连 接 起 来 并 且 可 以 彼 此 “ 对 话 ” ， 把 数 字 信号转化成信息。 智 能 涉 及 到 有 能 力 使 用 所 构 建 的 数 据 ， 建 立 行 为 的 模 型 或 者 把 数 据 结 果 转 化 成 有 用 的 信 息， 进行信息传送。 更 智 能 的 城 市 转 变 他 们 的 系 统 和 他 们 “ 系 统 中 的 系 统 ” 一 个 更 智 能 的 城 市 能 够 利 用 科 学 技 术 去 转 换 它 的 核 心 系 统 并 且 能 从 它 有 限 的 资 源 里 获 得 最 大 的 优 化 。 以 一 种 更 智 能 地 利 用 资 源 的 方 式 将 大 大 的 推 动 创 新 ， 因 此 智 能 系 统 在 巩 固 竞 争 力 和 经 济 增 长 中 是 一 个 非 常 重 要 的 因 素 。 投 资 于 一 个 智 能 的 系 统 ， 并 通 过 这 种 可 持 续 地 利 用 资 源 的 投 资 方 式 可 以 创 造 更 多 的 就 业 机 会 。 据 估 计 ， 在 美 国300 亿 美 元 投 资 在 更 智 能 的 网 络 通 讯 ， 健 康 和 能 源 系 统 中 能 够 产 生 大 约100 万 工 作 岗 位 。 想 像 一 下 这 种 方 式 在 全 球 范 围 内 的 各 个 城 市的可行性。 智慧的地球从城市发生 14每 一 个 可 被 鉴 别 的 核 心 系 统 通 过 利 用 潜 在 的 数 字 化 系 统 的 优 势 可 以 变 的 更 加 智 能 ， 从 而 使 产 生更多有用信息来帮助决策。 智慧的地球从城市发生 15智慧的地球从城市发生 16 城 市 作 为 “ 系 统 中 的 系 统 ” 非 常 重 要 的 是 在 城 市 核 心 系 统 里 面 的 相 互 关 系 ， 它 使 得 这 个 系 统 中 的 系 统 更 “ 聪 明 ” 了 ， 没 有 系 统 可 以 在 孤 立 的 情 况 下 操 作 。 相 反 ， 相 互 连 络 的 网 络 是 存 在 的 。 举 个 例 子 ， 运 输 ， 商 业 和 能 源 三 方 是 密 切 相