可持续的智慧城市

陈钰什

可持续转型和数字化转型是我们正在经历、塑造未来发展模式的两个主要趋势，也是形成新质生产力的重要支撑。双轨转型（Twin Transition）的重要性在于不是孤立地对待可持续和数字化转型趋势，而是将关键的议题与功能结合起来，追求多元价值的实现。当城市化已经成为并将持续作为21世纪的主要趋势之一，我们未来发展的“主战场”无疑在于城市。因此，城市如何正确引导双轨转型、实现城市的高质量发展至关重要。

可持续城市：SDG11

谈到可持续城市，首先不可避免地会谈到联合国可持续发展目标11（SDG11）——“建设包容、安全、有抵御灾害能力和可持续的城市和人类住区”。SDG11是第一个关于城市发展的独立全球发展目标。早期的千年发展目标（MDG，2000～2015）包括“实现……至少1亿贫民窟居民的生活显著改善”的目标，但这一目标并没有展现城市发展的全貌。此外，虽然在千年发展目标期间，实现了至少1亿贫民窟居民的生活显著改善，但居住在贫民窟的总人数也有所增加。

SDG11由10个具体目标和15个指标组成。它涵盖了城市空间和服务的各个方面，强调了安全和无障碍两个特性，例如住房（SDG11.1）、交通（SDG11.2）和绿色空间（SDG11.7）。

在城市的市场功能中，SDG11主要强调了文化及保护。它旨在保护文化和自然遗产（SDG11.4），并重点关注城市方面的环境保护（SDG11.6）和自然灾害的影响（SDG11.5）。

“Affordable”（可负担）是SDG11中常常出现的词语，代表的是城市应关注弱势社区，包括贫民窟居民（11.1）、妇女、儿童、残疾人（11.2和11.7）以及穷人（11.5）。

此外，SDG11也包含设计、规划的元素。包容性和可持续规划（SDG11.3）是可持续发展目标的优先事项，此外还有与城市和区域综合规划（SDG11.A）和综合地方减少灾害风险战略（SDG11.B）相关的具体规划目标。最后，有一个关于韧性建筑的财政和技术援助的目标（SDG11.C）。

值得注意的是，在SDG指标体系中用数字编号的是与目标内容有关的细项目标，提示该目标下更具体的目标，各国需要依照自己的国情来诠释细项目标。以英文字母编号的细项目标更多是指出实践目标的方法。

城市化趋势

作为塑造地球的21世纪大趋势之一，城市化在所有地区以不同的速度继续进行。Worldmeters数据显示，截至2024年2月，全球人口突破81亿人，世界人口一半以上（57%）居住在城市。到2050年，这一数字预计将上升至68%。到2050年，预计将有60亿人是城市人口，所有地区将变得更加城市化。

在城市化的进程中值得关注特大城市和中小城市的变化趋势。一方面，特大城市增长迅速，特别是在发展中国家。城市的转变导致特大城市的出现，即人口超过1 000万人的城市。纽约市和东京是第一批已知的特大城市，到20世纪50年代，城市群人口均超过1 000万人。2018年，全球共有33个特大城市，除大洋洲外，全球所有主要地区都有特大城市。近年来人口突破1 000万人大关的城市大多位于亚洲和非洲。8个最新特大城市中的6个都位于这里，2030年预计的10个特大城市中的9个也将位于这里。这些地区也是发展最快的特大城市的所在地。自1950年以来，刚果民主共和国首都金沙萨的人口大约每5年翻一番。从2010年到2015年，金沙萨的人口增长了23%以上，如今超过1 300万居民中有一半以上年龄在22岁以下。造成这种现象的原因是复杂的，金沙萨经历农村地区的移民、高生育率和城市边界的扩大。人口增长速度几乎超过该市所有的支持设施，食品短缺、交通拥堵和教育设施不足的威胁已成为严峻的现实。此外，当今有8.28亿人生活在贫民窟中，其中大多数分布在东亚和东南亚。

另一方面，大多數未来的城市增长不会进一步导致大城市拥挤，而是发生在小城镇和中等城市。这些人类住区处于城市化的前沿，拉动中小城市增长的一半是机会，一半是可负担的吸引力。以美国为例，近年来，由于住房价格实惠，美国各地的中小城市中心变得越来越有吸引力。中小城市正在将知识经济工作者从大城市地区吸引出来，提供更多的负担能力和更具竞争力的工作。许多国家提供激励措施和良好的就业机会，这些都通过知识经济的崛起和制造业的复兴而传播开来，并越来越多地涌现出从事绿色经济和智能经济的创新型新企业。但是，中小城市的贫困状况依旧不容乐观，许多城市还没有为这种快速的城市化进程作好准备，住房、基础设施和服务的发展滞后，导致贫民窟或类似贫民窟的地方增多。2020年，约有11亿城市居民生活在贫民窟或类似贫民窟的环境中，而在未来30年内，预计还会有20亿人生活在此类环境中，其中大部分在发展中国家的中小城市。

城市化挑战

城市化挑战不仅仅体现在社会层面的挑战，也体现在环境和智能化层面的挑战。一个清晰的事实是城市快速扩张的同时加剧了环境挑战。世界各地的城市只占地球土地的3%，却消耗了60%至80%的能源，排放了75%的碳。为了满足未来日益增长的需求，城市的生存能力和安全性面临着严峻的挑战。特别是南半球城市，正面临极端贫困、环境退化以及气候变化和自然灾害带来的风险等重大挑战。

城市的智能化挑战，尤其是通过智能化达成可持续的挑战仍然严峻。在双轨转型的进程中，可持续转型和数字化转型之间存在严重脱节的情况。联合国的报告显示，在92个与环境有关的可持续发展目标指标中，只有42%有足够的数据来评估在实现可持续发展目标方面取得的进展，而58%则面临着巨大的数据缺口。实现高质量的双轨转型需要更多的可持续相关数据作为决策依据。这一现象也体现在SDG11的具体指标当中。在指标11.3.2（具有民间社会直接参与城市规划和管理并定期民主运作的城市比例）、指标11.4.1【按资金来源（公共、私人）、遗产类型（文化、自然）和遗产分类，保护和保存所有文化和自然遗产的人均总支出”。政府级别（国家、地区和地方/市）】”、目标11.a（通过加强国家和区域发展规划，支持城市、城郊和农村地区之间积极的经济、社会和环境联系）等都缺乏数据基础支持转型。

在城市可持续转型的语境下，可以看到城市面临的主要四大挑战：（1）指标本土化；（2）数据可得性；（3）数据一致性；（4）监测持续性。

（1）指标本土化。SDG指标框架形成和确立了一套国际通用的指标定义、统计标准和计算方法，但是一些指标的概念和计算方法在我国可能并不适用。比如，衡量SDG11.1.1（贫民窟和非正规住区内的城市人口比例）要求既有方法也有数据。但是在我国没有贫民窟的概念，像是棚户区、城中村等本土化概念与SDG11中所定义的非正规住区在概念和内涵方面也不尽相同。结合我国具体国情，针对该指标如何进行合理本地化并加以科学评估，仍值得讨论和探索。

（2）数据可得性。在SDG11的具体指标中不少数据是根据估计和建模得到的，而且有相当一部分国家统计数据存在数据过时的现象。比如湄公河下游一些国家可用数据是2014年数据，有近10年的数据差异。柬埔寨、老挝和缅甸没有关于灾害失踪人员这一维度的数据。关于11.6.2的数据均为估计值，且仅针对2012年。这种现象屡见不鲜。

（3）数据一致性。准确、可靠、及时和分类清晰的数据是实现SDG11指标监测的关键。比如，城市建成区范围是SDG11指标评价所需的基础数据，有5个指标需要城市建成区范围。城市建成区范围也是可利用遥感手段快速获取的重要数据。在数据来源方面，可以从土地利用图中合并相关类型，提取建成区范围，也可以从不透水面分布图中提取建成区范围。两类数据产品的空间分辨率也可以从10m到1000m。采用不同来源、不同分辨率的数据产品来提取建成区范围，可能会产生较大差异，从而对SDG11指标评价结果带来较大的不确定性。此外，监测的可持续性离不开开放数据体系。SDG11的落实需要政府、行业部门、科研院所、公司团体及个人共同合作完成。但是，由于目前数据共享的观念、机制、标准和基础设施等存在诸如落后、不足等制约性问题，部门之间的数据共享与紧密合作难以实现。

（4）监测持续性。SDG指标框架是一个复杂、多样、动态和相互关联的庞大体系。每个指标的监测与评估都需要一个或者多个团队协作才能实现。一方面，需要建立一支稳定、高水平的SDG指标监测与评估团队，持续探索SDG指标监测方法；另一方面，针对方法和数据成熟的SDG指标，需要开发相应的SDG指标监测与评估软件工具，定期自动生产SDG指标监测与评估数据产品。

认识智慧城市

通过我们对于城市可持续发展的分析，可以发现实现双轨转型离不开智慧城市的建立。2023年12月，“智慧城市”入选“2023年度十大科技名词”。但是，当前针对智慧城市的概念并没有一个普遍被接受的定义。智慧城市最初的概念重点是城市利用信息通信技术解决城市问题。以技术和数据驱动改善城市环境的努力至少可以追溯到20世纪60年代，当时加利福尼亚州洛杉矶的政府官员收集数据并使用计算机程序来识别需要干预的贫困社区。此外，新加坡在1981年建立国家计算机委员会，被认为是对城市规划最早的控制论干预措施之一。

2008年，恰逢全球金融危机伊始，IBM在美国纽约发布的《智慧地球：下一代領导人议程》主题报告所提出的“智慧地球”，即把新一代信息技术充分运用在各行各业之中。具体地说，“智慧”的理念就是通过新一代信息技术的应用使人类能以更加精细和动态的方式管理生产和生活的状态，通过把传感器嵌入和装备到全球每个角落的供电系统、供水系统、交通系统、建筑物和油气管道等生产生活系统的各种物体中，使其形成的物联网与互联网相联，实现人类社会与物理系统的整合，而后通过超级计算机和云计算将物联网整合起来，即可实现。此后这一理念被世界各国所接纳，并作为应对金融海啸的经济增长点。同时，发展智慧城市被认为有助于促进城市经济、社会与环境、资源协调可持续发展，缓解“大城市病”，提高城镇化质量。随后2010年，IBM正式提出了“智慧的城市”愿景，IBM认为，城市由关系到城市主要功能的六个核心系统组成：组织（人）、业务/政务、交通、通信、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。

在学术界，学者Deakin和Al Waer总结了有助于定义智慧城市的四个因素：

·广泛的电子和数字技术在城市和社区的应用。

·利用信息通信技术改变该地区的生活和工作环境。

·将此类信息和通信技术嵌入政府系统。

·地域化实践将信息通信技术和人们聚集在一起，以增强他们提供创新和应用知识的能力。

值得关注的是，该文章将智慧城市定义为利用信息通信技术满足市场（城市公民）需求的城市，并指出社区参与这一过程对于智慧城市是必要的。因此，智慧城市不仅在特定领域拥有信息通信技术，而且还以对当地社区产生积极影响的方式实施该技术。

美国交通部在确定智慧城市和社区的三个标志中除了强调ICT和物联网网络连接之外，也强调了开放数据的概念，如何实现各主体数据的开放有利于数据可得性和一致性发展，同时定期与公众共享运营和规划数据，这也与满足城市公民需求的观念不谋而合。

当智慧城市是个不断更新演化的概念，我们如何理解这一重要趋势？DIKW模型是一种将数据、信息、知识和智慧整合为一体的思维模型。通过DIKW模型，我们可以先了解“智慧”一词的具体内涵（图1 ）。

在DIKW模型中，数据层是DIKW体系的最低层，它包含各种原始数据和资料，如文字、图像、音频等。这些数据可能是杂乱的、无序的、缺乏上下文的，需要进一步处理才能被理解和利用。数据层向上是信息层，信息意味着数据被加工组合后变得可直接应用，通常在信息处理的过程中，数据赋予一定的含义和上下文，使其变得易于理解，这些片段可能包括新闻报道、报告、表格等。信息为人们提供了对数据进行解释和理解的框架，具备了“what、where、when、who”等方面的内容，即谁在什么时间在哪里做了什么，这可以帮助我们更好地了解数据背后的事件和趋势。知识意味着数据和信息被进一步处理和整合，从中提取规律和规则，并将其应用于特定上下文中以产生新的见解和创新。这些知识可能包括理论、实践技巧、经验规则等，它们可以帮助我们更好地应用数据和资讯，解决问题和作出决策。知识是基于“知道怎么样”（know how）的决策。智慧层是DIKW体系的最高层。当数据、信息和知识被结合在一起，加入更深入的洞察和理解，形成判断、评估、预测等，它们可以帮助我们更好地理解和应对复杂的情况和问题。智慧来源于对知识的综合上升，是一种“知道为什么”（know why）的决策方式。在这个体系中，数据是基本的素材，信息是数据的解释，知识是信息的升华，智慧则是知识的应用。

值得思考的是，关于未来智慧城市的早期构想出现在《新亚特兰蒂斯》等乌托邦作品中，正如我们提到元宇宙就会想到《头号玩家》一样。但是这类作品都将当时的社会背景描述为废土的状态，人类不得不进行星际移民或是选择移民到虚拟世界找寻身份认同。当我们的科技水平愈发接近科幻文学中描绘的场景时，我们也应该重新审视这些文学作品中的人文思想。这里的一个核心共识是作者们不约而同认识到的：我们当前的经济社会发展模式和商业模式在一定程度上是不可持续的，如果延续这种发展的路线，未来的物理世界将变得狼藉和混乱，而未来的我们只能生活在虚拟世界或是在星际中寻找第二家园。

马斯达尔城：他山之石的借鉴

谈到可持续的智慧城市案例，首先可能想到的就是马斯达尔城（Masdar City）。这是一个雄心勃勃的项目，2006年阿联酋开始建设马斯达尔城，旨在成为“世界上第一个零碳”排放城市，成为阿联酋环境问题清洁能源解决方案的前沿。为帮助吸引潜在投资者，阿联酋政府还为这座城市制定了一些特殊立法，包括零进口关税和税收，对资本流动、利润、配额或货币数量没有限制以及100%外资所有权。

过去30年，阿联酋从化石燃料行业获得的收入使该国成为现代奇迹。但是阿联酋对石油基础设施的严重依赖推动了空调的广泛使用、污染严重的汽车通勤文化以及水资源的过度消耗。Masdar在阿拉伯语中意为“源头”，是一家营利性可再生能源公司，在世界各地投资清洁技术项目。马斯达尔城公司隶属于阿联酋穆巴达拉投资公司。穆巴達拉投资公司既通过马斯达尔清洁能源投资海外项目，又通过麻省理工学院支持的马斯达尔研究所在国内开发环境解决方案。马斯达尔城是该公司的基石，既是全球商业中心，也是其技术解决方案的实验区。这个生态城的目标和规划看起来就像是直接从科幻电影中走出来的。笔者两次拜访马斯达尔城，整个城市规划的是完全依靠可持续建筑设计、材料创新、智慧交通、可再生能源技术、信息管理系统和教育，代表了阿联酋希望成为的一切。

在建筑设计方面，狭窄的路面和低层建筑为街道提供了最大程度的遮荫，马斯达尔城的人口密度为每公顷135人。建筑物柱廊的凹处提供了躲避阳光的休息场所。热扫描仪已经显示，马斯达尔的街道比阿布扎比市中心的温度低20度。所有这些都使环境变得更加宜居，以吸引更多的城市街头生活和步行活动。由于马斯达尔城是在沙漠中央建造的城市，施工过程中大部分决策的核心问题是热、风、水和沙子。由于城市需要建在平坦的沙地上，沙子可能会移动并严重破坏建筑物的稳定性，地基的建立便成为很大的问题。作为城市的基础，大型混凝土柱必须沉入沙子中，马斯达尔城将混凝土进行革新，将混合回收的金属废料融入混凝土中抵御沙子的侵蚀。此外，马斯达尔城的建筑材料采用了状玻璃碳（reticulated vitreous carbon），这是一种由玻璃态碳泡沫组成的窝状微孔材料。它具有隔热，无需清洗的优点，减少了用水量，有效解决了没有空调和很少用水的问题。

在交通方面，个人快速交通（PRT）被整合到马斯达尔的基础设施中。PRT网格设计是为了确保其车站始终在步行距离之内。它还将提供与中央轻轨系统和阿布扎比地铁的连接。根据该市的总体规划，任何人都不会距离基本设施超过200米，包括销售当地农产品的商店。

在能源使用方面，马斯达尔城有一个非常具体的最终目标：如何才能使城市居民在保持高质量生活的同时消耗最少的能源，并且基础设施在产生能源的同时完全不影响城市及其周边环境？这个问题最重要的部分是“高质量的生活”。该市的大部分能源需求仅靠光伏太阳能和太阳能热电厂就能满足。马斯达尔的一些最有趣的方面来自于它的创新在减少能源消耗方面而不是在能源生产方面的创新。

在热电方面，麻省理工学院机械工程教授Matteo Chiesa博士与他的学生合作建造了世界上最大的太阳能热电厂之一。在风能使用方面，马斯达尔城建立了一个巨大的风塔，该风塔不仅仅是用于引导风力发电，同时有能源监测的功能。它通过将空气从150英尺高处输送到塔的底部来帮助城市街道降温。每天晚上，风塔上都会有一盏灯亮起蓝色或红色。当灯呈蓝色时，大家生活可以照常进行，因为消费水平在可控范围内，但如果灯变成红色，则表明校园内存在过度消费，所有淋浴和不必要的灯立即关闭。

马斯达尔城所采用的社区货币Ergos，是作为一种能源使用的货币。当消费者的能源消费行为被监控，当过度使用能源导致能源破产，这也代表个人信用破产。虽然这种监控行为有失去人权方面的嫌疑，但是我们也要意识到可持续不仅仅取决于基础设施和能源利用技术的改变，还取决于人们必须愿意改变他们的习惯。

在教育方面，马斯达尔概念的天才之处在于优先考虑教育。马斯达尔科技学院（Masdar Institute of Science and Technology）建筑群位于城市中心，这里传统上是集市广场、市政或宗教建筑占据的地方。马斯达尔科技学院于2007年建校，是一所研究生教育机构，通过与麻省理工学院合作，提供主要与工程和信息技术相关的学科学位。这也代表了阿联酋将自身的转型与高科技工业和知识经济相对应。

在ESG方面，笔者有幸与马斯达尔城的ESG总监交流了一些城市实际运营的情况，可以说马斯达尔城最领先的一点是将可持续的设计思维作为首要条件，如果项目不可持续，一开始就没有资格进入马斯达尔城。其次，马斯达尔城的运营也愈发实际，每个项目都要考虑财务回报问题，经济模式不可行本身就意味不可持续。此外，在被问到ESG重要性性议题时，能源、健康与安全、材料、水被作为马斯达尔城主要考量的因素。

可持续智慧城市是创新型城市，利用信息和通信技术等手段提高生活质量、城市运行和服务效率以及竞争力，同时确保满足当代人和未来世代在经济、社会、环境和文化方面的需求，是双轨转型的主阵地，是发挥新质生产力的抓手。可持续智慧城市这个概念不是静态的，它没有绝对的定义，这是一个议程，是通过一系列步骤识别双轨转型带来的机遇和挑战，让城市变得更加智能、宜居和有韧性。