前沿科技与智慧城市

河南省实验文博学校 李翰楷

前沿科技与智慧城市

河南省实验文博学校 李翰楷

从第一次工业革命开始，城市化的趋势就越加明显，随着城市化进程的加速，人们的生活和工作方式也发生了极大的变化，技术的进步也推动着政策、法律、文化的发展，同时城市的规模急剧扩大以及随之带来的问题都在考验着城市管理者的智慧，深刻影响着每一个生活在城市的人，因此可以说科技和城市管理的发展决定着城市居民的生活方式和生活质量。目前我们正处在一个技术迅速革新的时代，科技的发展将渗透到每一个人的日常生活中，尤其对于未来绝大多数生活在城市的居民，因此需要我们关注和预测前沿技术的发展，以及它们带给城市居民生活方式的改变，在创新城市管理的同时共建“智慧城市”。本文从人们日常生活的吃、穿、住、行、娱乐、工作等各个方面对前沿科技的发展和影响展开了讨论，并提出了如何建设“智慧城市”。

智慧城市；科技；生活方式

0 引言

从瓦特发明第一台蒸汽机开始，人类社会就进入了工业革命，这使得部分农民可以进入到工厂工作，通过大机器生产提高了生产效率，生产力的发展促进了社会分工和商品交换，使得城市规模也在不断扩大。从蒸汽时代到电气时代，再到信息时代，每一次技术的发展无不深刻影响着城市的发展以及城市居民的生活方式。许多发达国家已经完成了城市化进程，而大多数发展中国家，尤其是人口大国中国正处在城市化发展的重要时期，快速城市化以及大规模的人口聚集为人们的交流、学习、医疗和工作等日常生活带来便利的同时，也出现了各国共有的大城市病，如环境污染、交通拥堵、房价高等，这些极大地影响着城市居民的生活质量。目前我们正在经历以互联网产业化，工业智能化，工业一体化为代表，以人工智能，清洁能源，无人控制技术，量子信息技术，虚拟现实为主的全新技术革命时代，这些前沿技术的发展为城市病的解决提供方法的同时，也极大地改善了城市居民的生活方式，这就需要我们不断思考未来的城市发展，而了解这些技术的原理、发展和应用是我们感知和预测城市发展变化的基础。

1 吃

“民以食为天”，饮食健康长久以来是我们非常关注的话题，层不出穷的食品安全问题带给我们更多的不安：蔬菜是否用过多的化肥和农药；食用油是否掺入地沟油；家畜入市之前是否经过检疫；食品加工和运输是否达到卫生标准；销售的食品是否已过保质期。针对以上问题，在物联网和大数据发展的基础上，中国建立了国家食品追溯安全平台，我们仅需要输入食品的编码就能轻易了解到某种食品的生产公司、销售商，甚至食品原料有关的信息，这样消费者可轻易了解商品背后的信息，有望实现食品高标准、高质量的要求。

手机APP的快速发展为城市工作的人们带来了极大的便捷，只需轻轻一点，不多时一份热腾腾的外卖就会送到你的办公室，但是往往味道不尽如人意：太咸、太甜、太辣、太生......可以想象：一个快节奏的主厨大汗淋漓的颠着勺子，厨房灶台爬满了油，卫生都很难达标，更别提饭菜味道了。随着技术的发展，未来的主厨一定是做饭机器人。比如炒菜，我们将洗好的蔬菜和各色调料装入相应箱子，顾客通过手机APP向机器人输入自己喜欢的菜名和口味，如回锅肉-微辣、麻婆豆腐-不要香菜，机器人可根据菜名和口味要求自动调取相应箱子中的蔬菜原料进行合理切割并送入炒锅中，通过控制炒锅的火候，加入一定调料，然后搅拌，最后出锅一份口味满意的炒菜，机器人也可自动对炒锅清洗。

2 穿

当下，网购是一种时尚，网络带给我们无尽的选择空间，同时快捷的物流和服务更增添了便利。如果你在街上走着，无意间对某个路人的衣服十分中意，你也可以拿出手机，拍下照片并上传至某个APP，通过网络搜索比对，就能找到销售这件衣服的电商。同时科技开始朝可穿戴式产品渗透，出现了智能眼镜、智能运动鞋、智能头盔、穿戴式空气净化器等，这些产品集成了GPS、电池、传感器、控制芯片、微型扬声器、微型电机等设备，同时与互联网实时连接，满足人们对实用、快捷和智能的需求，同时材料学的发展扩展了这些产品的性能和使用空间，尤其是近几年纳米技术的发展和应用，例如使用纳米材料设计的衣服，其延展性和耐磨性都大大提高，美国宾夕法尼亚州立大学研究人员设计出一种“滴水不沾”的纳米材料，未来也可制成雨衣。新技术的发展使得可穿戴产品更加“人性化”和“智能化”，逐渐实现各产品间的通信、集成，最终有望设计出像科幻电影“钢铁侠”中一样炫的铠甲。

3 住

城市中的住房成本及房屋质量是城市居民最关心的话题，而3D打印技术以及模块化建房的应用有助于提升建房速度、降低材料和建造成本、提高房屋质量。例如：过去需要数年建造的房屋，现在运用3D打印技术，仅需3个星期左右，且造价低廉、坚固耐用，可抗9级地震；而模块化建房是通过设计几种不同规格的标准单元间，一个标准单元间可以是一间卧室、一间厕所或一间厨房，由房屋设计师们联合设计并制定尺寸和规格标准，在预定区域将所有标准单元间组装集成，所有门窗及管线接口一次成型，实现了便捷、低成本和无污染。

在现代住宅中，家庭智能局域网是许多互联网企业竞相追逐的热点，目前大多数应用是将各种家用电器与手机进行联接，实现通信。近几年，许多地方推出了智能社区，例如扬州市建成了首个智能电网全覆盖的小区-运河印象小区，当下班进门的瞬间，换气扇和加湿器自动开启，电视也悄悄打开，厨房里的电饭煲按指定的模式煮饭，空调自动调节室温，甚至窗帘也自动卷放，实现舒适居住。智能社区建立在物联网、大数据和云计算的基础之上[1]，未来必将建成集成安防、电力、环境、体验、医疗的智能家庭系统网络。

4 行

交通拥堵几乎是所有大城市的代名词，也让城市管理者伤透了脑筋，交通工具的创新可在一定程度上缓解这一问题：平衡车的使用让更多短途出行的人减少了汽车的使用；“喷气背包”的发明使得普通人也能实现翱翔天空的梦想；“巴铁”和“空铁列车”在保持地面可利用空间不变的基础上，极大地提高了城市交通线路的运载能力；而“超级电容无轨电车”的巧妙设计具有无缆线、快速充电、电池使用寿命长等优点，将会在未来城市中大力推广。

在汽车的发展中，无人驾驶电动汽车逐渐进入我们的视野，并在一些地方已经投入运营，其事故率要比人类驾驶事故率低百分之二十，而随着技术的发展，无人驾驶汽车必将更加舒适和安全。高铁极大地便捷了人们的长途出行，随着铁路系统的发展，设计者们也在不断挑战更高的速度。特斯拉CEO马斯克甚至提出了“超级高铁”的概念，即结合了管道真空技术、磁悬浮技术、电磁弹射技术，可实现时速6500km/h，届时北京到纽约只需要仅仅两小时。

5 娱乐

虚拟现实是当下很火的一个名词，可谓备受推崇，最吸引人的产品是VR眼镜。未来的VR眼镜将会从视觉、听觉、触觉、甚至味觉达到最强大的逼真感，同时人机交互系统增强了个人的参与度，其必将在游戏、影视等领域占据主要地位；另外，VR还可应用于建筑设计中的危险排查，各种缺陷将在3D视角下无处遁形。

6 工作

在新一轮科技革命和产业变革中，制造业成为了重点，国际金融危机之后，发达国家纷纷推出“再工业化”战略，力图抢占国际竞争的制高点，如德国推出了“工业4.0”战略，美国制定了先进制造业国家战略计划，法国出台了新工业法国；与此同时，新兴国家也不甘落后，印度发布了“印度制造”战略，中国提出了“中国制造2025”，都旨在实现“智能工厂”、“智能生产”和“智能物流”。目前德国的工业机器人最为发达[2]，应用也最为普及，常常能看到一座全自动化的工厂里只有寥寥数名工人，工作主要由流水线上的机械手臂和传送带来完成；以色列的“智能农业”处于世界领先水平，例如：在给植物喂水时，传感器可敏感监测到植物的变化，当茎干开始变粗、叶面湿度变大时，表明植物已经喝饱，这时控制器可自动关闭水源，通过精准的饮水灌溉，农业网络传感器可以帮助节省15%-30%的水，同时作物产量能提高20%左右。也许在未来，人们只需在家里工作，通过远程操控和监督，便可实现整个工厂或农业大棚的有序运作。

7 智慧城市

随着人类社会的发展，城市化发展的高级阶段，即智慧城市，将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，从而对包括民生、环保、公共安全、城市服务、工商活动等各个方面进行整合，实现城市管理更加精细，城市环境更加和谐，城市经济更加高端，城市生活更加宜居的新的发展模式。智慧城市建设已成为世界城市发展不可逆转的潮流，国内外许多地区已经行动，并取得了一系列成果，如国内的“智慧上海”、新加坡的“智慧国计划”、韩国的“U-City”计划[3]等。

科学技术也是一把双刃剑，它在给我们带来福音的同时，也制造了一些麻烦，如“生态破坏”、“信息泄露”等社会问题，因此在技术发展的同时，政府还需不断创新城市管理，协同发展法律、道德、文化等各个方面，不断提高城市居民的生活质量，共建我们美好的“智慧城市”。

8 结论

科学技术是第一生产力，生产力的发展推动着生产关系的变革，而生产力和生产关系影响着人类的生活方式，可见了解科技发展及应用对于我们的重要性，本文从前沿科技应用于日常生活的各个方面展开了讨论，最后提出共建“智慧城市”还需创新城市管理，协同发展法律、道德、文化等。

[1]李虹．物联网：生产力的变革[M]．北京：人民邮电出版社,2010．

[2]任福继．机器人与机器人学校[J]．科技导报,2012,30(9)：73-79．

[3]张永民．解读智慧地球与智慧城市[J]．中国信息界,2010(10)．

李翰楷（2000—），男，河南漯河人，现就读于河南省实验文博学校高中，研究方向：智能制造。