“智慧城市”的好处与陷阱 | 行业观察

近期，加拿大记者John Lorinc出版了一本书《Dream States: Smart Cities, Technology, and the Pursuit of Urban Utopias》探讨了技术如何改善和降低我们的城市环境。

自2010年代初以来，所谓的智慧城市的愿景一直处于城市规划和发展的前沿，而为智慧城市提供软件和硬件的科技行业现在每年价值数千亿美元。但支撑智慧城市技术的理念和方法，对城市社区、监控、自动化和公众参与的未来提出了严峻而重要的问题。此外，智慧城市时代坚定地属于一个关于城市的更长的历史故事——一个由乌托邦意识形态、建筑愿景和技术幻想定义的时代。

智能路灯、水和空气质量跟踪、自动驾驶汽车：以纽约、洛杉矶、波士顿、波特兰和芝加哥等世界各地的例子为例，这本书揭示了智慧城市技术的世界，但也将城市建设的这一重要转变置于一个更广泛的故事中，即为什么我们仍然梦想着完美的地方。

本书作者John Lorinc在书中的精辟分析提醒我们，探寻城市乌托邦并不是什么新鲜事。多伦多大学的 Shauna Brail表示：“在整本书中，作者强调了这样一个事实：从智慧城市大型项目到电子政府，再到流行病防范工具，所有的城市创新只有在与城市生活的政治、经济、社会和物理复杂性一起审查时才会带来希望。”

康奈尔科技大学的城市规划师Anthony Townsend表示：“乌托邦可能是城市建设行业中最古老的骗局，但这本书表明，技术是一种永恒的工具，可以将最普通的城市梦想——清洁的空气和水、安全的街道和体面的家园——变为现实。John Lorinc的建议给了我们许多宝贵的建议。”

城市是高度复杂的“系统系统”，人类不一定会对周围的世界做出理性或可预测的反应。

2019 年 11 月，Bercman Technologies 的首席执行官兼创始人 Mart Suurkash 在一个贸易展位前展示了该公司“智能人行横道”的工作原型。

Bercman 的设备看起来与整个欧洲的人行横道标志一模一样：一根柱子支撑着一个方形标志，上面有行人过马路的通用符号。正如他解释的那样，它之所以“智能”，是因为安装在标志内的一组数字设备：面向各个方向的高科技运动检测器，经过编程计算接近人行横道的车辆的速度，以确定车辆是否安全减速当有人过马路时。

该软件包括一个“机器学习”算法，允许检测器学习并预测交通模式，以便它可以“优化”通过特定位置的汽车。Bercman 的智能人行横道还配备了无线传输功能，未来有朝一日会自动向快速行驶的联网车辆发送通知，提醒它们立即刹车。当人行横道信号检测到危险时，它会闪烁并发出哔哔声。

这家初创公司位于爱沙尼亚第二大城市和技术发展中心塔尔图，希望找到解决行人死亡率上升以及自动驾驶汽车最终出现的解决方案。“我们认为这些车辆可能需要智能基础设施的帮助，”Bercman 说。

截至2020年，智能人行横道仍在开发中。该公司创始人Suurkash表示，在实际测试中，大约三分之一的警告信号被证明是误报。

碰巧的是，该公司的设备还配备了测量空气质量、交通流量和行人流量的传感器，以及用于识别车牌的数码相机。他说，这个标志“只是智慧城市“生态系统”的一部分。

自 1960 年代以来，信息和通信技术 (ICT) 的革命——从早期的大型计算机和有线电视到 5G 智能手机和高带宽光缆——已将城市转变为密集的网络中心，数字交互几乎融入了各个方面的城市生活。

智慧城市技术是 ICT 革命的副产品，是一个广泛而无定形的包罗万象的类别。一个共同点是，这些技术旨在收集和综合各种城市活动产生的数字数据——配备 GPS 的交通车辆、巨大的建筑检查记录数据库中的隐藏模式、电力消耗趋势、居民对规划批准的在线反馈等等。

一些专家提倡“智慧民用基础设施”，建议在从道路、桥梁到水管的所有事物上广泛部署无线传感器，其设计目的是在检查员发现系统故障之前检测到系统故障(Goldsmith, Gardner, and Jamieson 2021) 。表面上的目标是让所有数据用于解决一系列城市问题——正如智慧城市技术内部人士所说的“优化”。

人们可以将智慧城市系统视为一种技术，可以观察或倾听城市地区正在发生的事情，然后将这些观察结果转化为行动。然而，虽然我们生活在一个高速通信的超加速世界中，但智慧城市技术要想有效，必须克服所谓的延迟问题——收集地面信息和采取行动之间的滞后——以及总是会进入任何计算机驱动系统的错误或病毒。

当我们生活在一个高速通信的超加速世界中时，智慧城市技术要想有效，就必须克服所谓的延迟问题。

土木工程教授兼多伦多大学交通研究所所长埃里克·米勒（Eric Miller）认为，这些系统“旨在创造更多更好的反馈回路，假设它会带来更好的结果。”但是，他补充说，城市是高度复杂的“系统系统”，充满了人类，他们不一定会对周围的世界做出理性或可预测的反应。“核心问题，”Miller观察到，“是技术系统和人员系统之间的相互作用。”

智能城市系统由多样化且不断增长的技术构建块构建：硬件、软件、基于云的数据仓库和蜂窝网络、人工智能算法等。这些组件涵盖从智能手机应用和廉价传感器到价值数百万美元的交通控制枢纽。一些观察家使用“everyware”一词来描述它们的普遍性。

虽然许多智慧城市技术是为寻求数字化广泛服务的地方或地区政府设计和购买的，但这些系统也可以在医疗保健、教育和公用事业以及私营部门环境中找到，例如“智能”办公楼。

许多人专注于安全和城市交通应用，而其他应用（例如地图、短期租赁或推荐应用程序）本身并不适合市政当局，但结果证明对城市的实际出行方式产生了深远的影响功能。还有一些是使用市政当局通过开放数据门户发布的各种形式的信息构建的——从分区章程和财产线到运输车辆上的 GPS 信号，无所不包。

作为智慧城市系统的组成部分，这些非常便宜、紧凑（拳头大小或更小）的设备可以安装在各种物体上，从电线杆和公共汽车到水管和桥梁。它们可以设计用于收集有关空气质量、振动、乘客负载、交通量或管道泄漏的读数。

传感器配有小型无线电发射器，以无线方式发送读数，信号最终分流到监控供水系统或当地公用事业的控制中心，并使用这些实时数据来管理问题。

例如，在美国费城，十年前该市安装了配备 GPS 传感器的“大肚皮”垃圾箱，可以检测何时需要清空。费城街道专员卡尔顿·威廉姆斯 (Carlton Williams) 表示，这些设备使市政当局能够更有效地安排垃圾车的路线——即它们只能从装满的垃圾箱中取走——并且在某些路线上削减了工作人员的数量，每年可节省 600000 美元。卡车数量的减少也减少了拥堵。“我们认为这是一个巨大的成功，”他说。

微型传感器现在嵌入到各种私人购买的消费品和电子产品中，例如智能恒温器、可穿戴连续血糖监测仪或 Fitbit 或 Apple Watch 等产品中的健身追踪器。这些设备正在家庭或企业的私人领域与更广泛的城市公共领域之间创建全新类型的数据驱动关系。

智慧城市应用还提出了有关隐私保护以及传感器可能被滥用用于监视或营销目的的难题。

例如，智能恒温器中的传感器提供连续的温度读数，这些读数以无线方式发送到中央控制设备。但一些智能供暖系统也以电子方式与当地公用事业公司相连，这些公用事业公司汇总所有这些信息并使用它来管理他们的能源输出，甚至远程调整客户家中的供暖或制冷水平，以响应高峰期的需求。

一些健康传感器将患有糖尿病等疾病的人与医生以及可以预测胰岛素水平变化的智能手机应用程序无线连接起来。2018 年对超过 33000 名糖尿病患者进行的一项研究表明，在配备这些支持 wifi 的设备的人群中，有些人配备了连续血糖监测仪，有些则没有。

反过来，健身追踪器揭示了个人健康和公共设施之间的另一种相互作用。10000 步健身方案的巨大普及促使许多人开始在他们的社区或当地公园定期散步。额外的行人（和骑自行车）活动无疑是一个积极的发展，甚至可以促使地方政府建设行人/自行车基础设施，甚至，正如一些研究人员所说，通过利用这些跟踪器生成的 GPS 数据（通常是智能手机）来确定他们可以在哪里增加或扩大人行道或创建新的小径。

然而，此类应用也引发了有关隐私保护以及此类传感器用于监视或营销目的的潜在滥用的难题。

在世界各地的城市街道以及各种建筑物和其他公共空间中存在数十万个视频监控摄像机并不是什么新鲜事，但这些设备已经变得更小、更便宜、更少静态，并且在一系列设置中更为普遍。例如，带有数码相机的数字门铃，一些由谷歌和亚马逊制造，允许房主使用他们的智能手机甚至笔记本电脑来监视门廊窃贼或关注街上发生的事情。

面部识别系统以及可以识别个人步态的相关软件的使用在某些制度下变得越来越普遍。在许多北美城市，警察配备了随身摄像头和行车记录仪，用于记录互动并上传视频以进行临时存储。越来越便宜和放松管制的无人机配备了高分辨率视频。这些可用于从房地产列表到失踪人员搜索以及监测高层建筑外部的裂缝或能量损失的所有事情。在英国，警用无人机使用面部识别软件来协助执行此类任务。

专门的摄像头也被安装在车辆上，用于远远超出谷歌街景的地图应用。例如，英特尔旗下的以色列上市公司 Mobileye 与汽车制造商合作，在卡车和公共汽车的前挡风玻璃上安装专用摄像头。摄像机记录街道上的一切，流媒体视频不断上传到基于云的地图数据库。这些地图可以由需要实时信息的自动驾驶汽车无线访问。

但是，针对监控技术（包括那些嵌入流行社交媒体平台的技术）的迅速蔓延，促使一些全球科技公司停止或停止了他们的面部识别程序，其中包括 IBM、微软和 Meta/Facebook，它们删除了到 2021 年底将有 10 亿用户的面部数据。“需要权衡面部识别可能有用的许多具体实例，以及对整体使用这项技术的日益担忧，”Meta 人工智能高级主管在博客中谈到该公司的决定时写道。

与互联网无线连接的物体和传感器的集合构成了“物联网”（IoT），包括各种设备，如带有应用程序的蓝牙连接电动牙刷、电热水器、智能冰箱等。

近年来，思科和 IBM 等科技巨头估计了此类设备的数量，其中包括手机。根据巴塞罗那物联网隐私和信息政策研究员 Gilad Rosner 的说法，这些数字令人震惊：截至 2020 年，全球有 200 亿到 500 亿，尽管数字因所包含的内容而有很大差异，但实际数字“很难确定”。

智慧城市系统越来越多地建立在数字基础之上，其中包括广泛部署连接到物联网的支持 wifi 的传感器。这些网络可以让工程官员和结构工程师远程监控主要桥梁或物业经理的振动，以跟踪智能办公楼中的机械系统。

根据 IoT Analytics 2020 年 8 月对全球 50 个城市的调查，最流行的城市应用包括互联公共交通、交通、洪水和天气监测、视频监控、街道照明和空气质量传感器。

然而，公共空间中的物联网引发了有关安全的关键问题——这些小巧而廉价的设备是否以无线方式连接到广泛的数字网络，容易受到黑客攻击？——以及隐私，或者罗斯纳所说的“隐匿权”。“问题在于监控，”他说。“传感器越多，监控就越多。”

尽管一些智能技术（例如视频会议）已经解决了实际问题，并且似乎已成为我们社会的永久固定装置，但其他智能技术仍在开发中，它们承诺提供简单的解决方案，但不太适合繁忙城市不整洁的现实。

多伦多大学土木工程助理教授 Shoshana Saxe 引用了 NASA 和巴斯大学联合开发的基础设施监控系统。这个想法是使用卫星雷达上的远程无线传感设备来检测桥梁上的细微结构振动，这可能表明存在恶化的弱点。官员和控制系统可以监控传感器是否有故障迹象。

但是，正如她指出的那样，这个想法的问题在于它对数字设备、无线网络和电网的依赖。她问道，如果断电或传感器无法接收到由潜在的灾难性裂缝产生的振动，会发生什么？其他智慧城市观察人士也对安东尼汤森所描述的“漏洞百出”技术的风险提出了警告。

Saxe在 2019 年《纽约时报》专栏中写道，智慧城市“管理起来非常复杂，存在各种不可预测的漏洞。在我们的城市基础设施中，新技术总会有一席之地，但我们可能会发现，“愚蠢”的城市往往会比智能城市做得更好。”

她观察到普通的消费电子产品——例如配备某种数字功能的手机或厨房电器——很快就会过时，智慧城市技术也不例外。

“与其追逐最新闪亮的智慧城市技术，”Saxe 警告说，“我们应该将部分精力转移到建设优秀的传统非智能城市——以一流的、持久的基础设施和公共领域方法来规划和建设的城市……科技在城市中占有一席之地，但那个地方并非无处不在。”

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