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物联网来了 智能城市离我们还有多远?

发布时间:2016-07-05 16:20:00点击:


  想象一下,在不久的将来,你的城市会是怎样?


  在那里,交通方式丰富多样、舒适环保。安全的自行车道遍布各地;“打车难”不再是问题,因为有大量低排放且便宜的“无人出租车”。开车的人更少了,城市中有了更多的公园和开阔地,空气质量极佳。


  在你的城市里,生活是愉快、健康、可持续的。你的城市是一个智能的城市。


  智能城市,就像智能家庭一样,是建立在“物联网”的基础上的。在智能家庭中,所有物品都连接在物联网中,它们通过收集、储存和分享用户信息来提高环境的效率。而在智能城市中,物联网扩展到了家庭以外,整个城市的自动设备全都在线。这些设备的信息汇集在一起就是大量的市政数据,智能城市利用这些大数据来了解它的居民,以便于提高城市的效率。


  智能城市的根本是互相连接的社交网络和系统。有了这些网络和系统,研究员们就可以把大数据应用在城市规划中。美国麻省理工学院(MIT)的数据、系统和社会研究所(IDSS)正着手于用大数据解决社会问题。其成员SarahWilliams就是一个使用数据做决策的城市设计师。



  “当大多数人都能理解数据的时候,社会变革就可以开始了。”Williams说,“数据改变了我们看待世界的方式,它向我们展示了过往政策的结果,同时为未来的新策略提供了重要信息。”


  Williams的兴趣是研究IDSS对城市系统的影响力,而她的一些同事们则在为未来城市发明新科技,比如无人车和智能电表。这些技术将有效地提高城市的生活水平,解决现有的社会难题。


  智能的城市交通


  交通是城市生活最大的问题之一,也是智能城市中最需要创新的领域。近期火热的概念是无人车,IDSS航空与航天工程组的成员EmilioFrazzoli在无人车的创新上就有不小的进展。


  去年秋天,Frazzoli和其他教授们组建团队,参加了新加坡–MIT共同举办的无人车试点测试。他们的团队带来了“无人高尔夫车”。在为期六天的公开展示中,参观者们可以在大花园内的任意地点从网上召唤“无人高尔夫车”,并乘坐它前往预先设置好的目的地。这些小号的汽车以最高每小时15英里的速度穿梭在公园中,灵活自如地躲避行人和骑行者。


  Frazzoli正在研究什么样的技术可以让无人车正式上路。“如果能更广泛地使用,无人车将改变我们对个人出行的看法,尤其是在城市中。”Frazzoli说,“无人出租车可以自主接客、载客、寻找停车场、或接待下一个客户。这会使得公共交通像私家车一样便利。”


  Frazzoli对无人车技术的另一贡献是他和MIT教授CarloRatti一起发明的数学模型。这个模型计划让十字路口变成自动的、“空位制”的。这些自动化的十字路口将不再需要信号灯,因为无人车会通过物联网交流,确保每一辆车恰好在它所属的时间空位进入十字路口。这样就可以减少不必要的刹车和等待,加快交通效率。Frazzoli的模型展现了一种可能的未来,一个没有信号灯的城市。只不过,如果想要实现这一未来,在其他领域还需要有新的创新,比如如何让行人和骑行者安全地通过自动化的十字路口。


  智慧的行为选择


  智能城市最聪明的一点,不是机械和系统上的进步,而是帮助居民们学习如何保护资源,尤其是他们自己的金钱。研究者使用大数据建立激励措施,鼓励人们依照更高效的模型做出选择,比如错峰出行。


  IDSS成员JessikaTrancik与公共环境工程教授MosheBen-Akiva共同探究如何帮助改变人们的交通行为。他们二人和其他几个小组一起,开发了“最佳出行系统”,系统会奖励那些做出理想行为的用户。在生活的其他方面,最优化的行为总能带来最好的回报,而在交通上人们还没有注意到这一点。


  Trancik说:“人们依据个人偏好和交通信息来做决策。获得信息的多少对人们的判断有着很大的影响。”有了准确的实时信息和反馈,用户可以更有效地行动。


  在智能城市中,每一个行为和选择都被测量成数据,以便于城市规划者和工程师们分析。“这就是为什么模型很重要。通过模型我们可以把最重要的信息汇聚到一起。展现给用户的,是有关交通的所有可能的选择。”Trancik说。


  这种个人对于数据的快速反应,不仅仅可以应用于交通上,更重要的是在能源市场上。


  智能的能源系统


  对于消费者来说,想要在能源市场中做出正确的、基于实情的判断,是最难也是最重要的。这是因为能源市场通常是“封闭”的——需求不随价格的波动而改变。虽然能源市场的价格变化非常频繁,但由于大部分消费者无法获得实时的资讯,根本来不及对市场做出反应。所以,消费者们通常怎么方便怎么做,而不是按照价格来选择,能源公司因而可以按照消费者的需求随意定价。


  当消费者有了实时的价格信息后,比如使用了智能电表,他们的需求就可随价格改变。这种反馈行为对现有的市场是有一定“破坏性的”。IDSS主任MuntherDahleh研究发现,有了实时信息后,需求的波动会非常频繁而剧烈。如果供给侧没有做好准备,跟不上需求的波动,就会非常危险。


  Dahleh和他的同事们正在用“控制理论”研究这种供给和需求的联系。“控制理论”是工程与数学中,研究系统如何因反馈而自我改变的一个分支。他们尝试建立一个反馈圈,使得消费者可以随着价格的波动做出反应,但同时确保需求的波动不是太过剧烈。解决这一问题会让能源策略更加高效,并让电网系统更智能。Dahleh说,“智能电网会通过测量消费需求减少压力。为了实现这一可能,我们在设计激励模型和策略,通过价格和信息来指引消费者们做出合理的选择。”


  展望未来


  在不久的将来,智能城市会由彼此相连的新科技组成,比如智能电网和反馈圈。它们将帮助人们做出知情的、高效的选择。与此同时,复杂网络中的数据则会让研究员们进一步改善这些系统,使人们的生活更加高效。


  智能城市的愿景也包含了一些问题,如网络安全和信息隐私,但是智能城市将极大地提高人们的生活质量。IDSS的研究者们所做的贡献,在未来可能会让耗能严重的巨型城市变成“智能的巨型城市”,以高效的网络取代阻塞的系统,带给人们可持续的城市生活和更美好的未来。