寻找城市系统的智慧

　　“19世纪是帝国的世纪，20世纪是国家的世纪，21世纪将成为城市的世纪。”
　　——Wellington E.Webb，美国科罗拉多州丹佛市前市长
　　
　　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，在世界中心舞台起到主导作用。
　　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大必要的公用设施——水和能源等。
　　这些系统不是离散的，相反，它们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，当转变来临，需要城市提供潜能的时候，“系统中的系统”内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，像嬰儿的死亡率和世界各地流行艾滋病：对于政务来说，城市系统的调整必须同时满足减少行政费用支出的要求；低效率的交通系统导致运营费用的增加；居民和商业通信需求的增加使城市又面临挑战；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。
　　当城市面临上述诸多实质性的挑战，可以得出一个结论——当前的模式不再是可行的方式。城市管理必须更加智能；必须使用新的科技去改善城市的核心系统，从而最大限度地优化和利用有限的资源。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。
　　成为智慧城市是一个渐进的过程，而非一蹴而就的转变。城市必须提前做好革命性变革的准备，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。城市行政部门必须決定什么是核心，什么是它们需要的，什么是它们需要摆脱的；什么是它们需要保留的和扩展深化的。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。
　　
　　城市的六大核心系统
　　
　　每当城市的可持续性发展面临着重要的挑战和威胁时，城市必须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(见图1)。
　　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漸增长，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减少的而不是增长的。因此，这些城市需要新的方式去维持其在全球的竞争性，吸引有技术的劳动力。发展中国家的城市即使在不断发展，在科技上也面临着挑战，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，技术能为经济发展提供更大的动力。
　　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，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。
　　商业：满足城市系统复杂的调整性要求与减少不必要的行政性开支之间的平衡城市以商业系统作为繁荣的基础。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2 090亿美元)。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更为重要的角色，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。
　　运輸：效能低下的交通系统会导致运输成本的增加 2005年，交通拥堵使美国经济活动中的运输环节多花费了780亿美元，几小时的拥堵就可能损失掉42亿美元，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40亿美元。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％～3％。OECD国家的新型城市中，汽车拥有率高达75％~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，城市的交通体系将变得不堪重负。
　　
　　
　　通讯：为满足更大的连接性需要，城市正面临挑战 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。虽然从2000年至今，全球网络使用人数增长了350％，仍然有51亿人没有享受到网络信息的好处，网络的连接速度也变得日益重要。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。随着东京和横滨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。
　　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威胁水是人类维持生命的基本元素。每一次商品交易的本质都会涉及到水问题，随着城市的增长，水变得更加紧缺。城市分配的60％的水资源被用于饮用水。伹是在全球范围中，仅有不到一半的水资源被有效地利用。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。根据这一趋势，到2030年这一数字可能到上升到40亿。据估算，全球水资源的紧缺每年会损失3.6％的经济增长。在加利福尼亚州，水资源问题的花费已经占全州花费的2％。
　　能源：当前能源系统的不稳定性、不充分性和不可持续性 由于二氧化碳大量被排放，在1990～2010年间温室效应的增长超过45％。大部分的原因在于城市的扩建。城市往往会产生大量的二氧化碳。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。把减少温室问题纳入政策制定的考虑范畴内，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。
　　为居民提供安全的、可持续性的能源是一个城市所面临的最重要的挑战。地球上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“智慧”非一蹴而就
　　
　　上述挑战贯穿了城市的核心系统。城市必须关注运行中所依靠的系统，使它们更充分并且有效地工作，也就是变得更加智慧。智慧的城市可以使其系统实现更透彻的感知、更广泛的互联互通、更深入的智能化。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享有这些新科技带来的好处。
　　更透彻的感知 意味着把整个工作系统转变成定量的数据，从而使整个系统具有可计量性。到2010年可能每一个人将拥有10亿晶体管，我们将步人数字化时代。
　　更广泛的互联互通 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。
　　更深入的智能化 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。
　　第一步，城市需要思想的转变，需要突破以往的传统思维模式。这意味着，城市管理部门应制定一个综合城市规划的框架，确定城市自身的发展专长即城市的核心竞争力，并在必要时引进专业人才。(见图2)
　　
　　智慧三部曲
　　
　　组建队伍 城市不是独立的岛屿。行政机构需要在城市水平和其他方面意识到永久合作的重要性。为了实现预定的目标，城市的行政工作需要游刃有余地在组织的内部开展，并且有效地与政府的其他级别部门、私人的和非营利性的组织等合作。
　　很多城市面临的问题可能需要城际、州际甚至国家政府层面的合作。除了自己制定新的政策，城市必须结合当前面临的挑战，研究制定更加合理有效的政策法规。
　　革命论而非进化论 城市不仅仅要聚焦，还要高效。它要求下一代的城市构建在一个更加智慧的系统之上。这些系统是互相连接的：人和物可以用一种全新的方式互相作用。这些系统是可调节的——系统的不同部分的需求可以被计量。这些系统也是非常智能的——城市可以很快并且准确地应对变化，通过预测和优化求得将来更好的结果。
　　以系统整体为目标 城市六大核心系统是相互关联的，这意味着城市对这些系统的解決方案应该考虑到先后次序，然后整体推进。这是一个长期的过程，要逐步解决。城市可持续发展所面临的挑战和威胁来自各个方面，在执行全盘战略时，要有效地调动各方面的因素，并建立有效且灵活的回馈机制。
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　　一个城市的目标是为它的居民提供可持续的繁荣。现在，城市站在新世纪的尖端，拥有新的力量和新的责任。城市的可持续发展面，临着重要的挑战和威胁，它们贯穿于城市所赖以生存的所有系统。城市必须依靠新的科学技术，使城市系统更加智慧，从而优化使用有限的资