可持續的智慧城市

陳鈺什

可持續轉型和數字化轉型是我們正在經歷、塑造未來發展模式的兩個主要趨勢，也是形成新質生產力的重要支撐。雙軌轉型（Twin Transition）的重要性在于不是孤立地對待可持續和數字化轉型趨勢，而是將關鍵的議題與功能結合起來，追求多元價值的實現。當城市化已經成為并將持續作為21世紀的主要趨勢之一，我們未來發展的“主戰場”無疑在于城市。因此，城市如何正確引導雙軌轉型、實現城市的高質量發展至關重要。

可持續城市：SDG11

談到可持續城市，首先不可避免地會談到聯合國可持續發展目標11（SDG11）——“建設包容、安全、有抵御災害能力和可持續的城市和人類住區”。SDG11是第一個關于城市發展的獨立全球發展目標。早期的千年發展目標（MDG，2000～2015）包括“實現……至少1億貧民窟居民的生活顯著改善”的目標，但這一目標并沒有展現城市發展的全貌。此外，雖然在千年發展目標期間，實現了至少1億貧民窟居民的生活顯著改善，但居住在貧民窟的總人數也有所增加。

SDG11由10個具體目標和15個指標組成。它涵蓋了城市空間和服務的各個方面，強調了安全和無障礙兩個特性，例如住房（SDG11.1）、交通（SDG11.2）和綠色空間（SDG11.7）。

在城市的市場功能中，SDG11主要強調了文化及保護。它旨在保護文化和自然遺產（SDG11.4），并重點關注城市方面的環境保護（SDG11.6）和自然災害的影響（SDG11.5）。

“Affordable”（可負擔）是SDG11中常常出現的詞語，代表的是城市應關注弱勢社區，包括貧民窟居民（11.1）、婦女、兒童、殘疾人（11.2和11.7）以及窮人（11.5）。

此外，SDG11也包含設計、規劃的元素。包容性和可持續規劃（SDG11.3）是可持續發展目標的優先事項，此外還有與城市和區域綜合規劃（SDG11.A）和綜合地方減少災害風險戰略（SDG11.B）相關的具體規劃目標。最后，有一個關于韌性建筑的財政和技術援助的目標（SDG11.C）。

值得注意的是，在SDG指標體系中用數字編號的是與目標內容有關的細項目標，提示該目標下更具體的目標，各國需要依照自己的國情來詮釋細項目標。以英文字母編號的細項目標更多是指出實踐目標的方法。

城市化趨勢

作為塑造地球的21世紀大趨勢之一，城市化在所有地區以不同的速度繼續進行。Worldmeters數據顯示，截至2024年2月，全球人口突破81億人，世界人口一半以上（57%）居住在城市。到2050年，這一數字預計將上升至68%。到2050年，預計將有60億人是城市人口，所有地區將變得更加城市化。

在城市化的進程中值得關注特大城市和中小城市的變化趨勢。一方面，特大城市增長迅速，特別是在發展中國家。城市的轉變導致特大城市的出現，即人口超過1 000萬人的城市。紐約市和東京是第一批已知的特大城市，到20世紀50年代，城市群人口均超過1 000萬人。2018年，全球共有33個特大城市，除大洋洲外，全球所有主要地區都有特大城市。近年來人口突破1 000萬人大關的城市大多位于亞洲和非洲。8個最新特大城市中的6個都位于這里，2030年預計的10個特大城市中的9個也將位于這里。這些地區也是發展最快的特大城市的所在地。自1950年以來，剛果民主共和國首都金沙薩的人口大約每5年翻一番。從2010年到2015年，金沙薩的人口增長了23%以上，如今超過1 300萬居民中有一半以上年齡在22歲以下。造成這種現象的原因是復雜的，金沙薩經歷農村地區的移民、高生育率和城市邊界的擴大。人口增長速度幾乎超過該市所有的支持設施，食品短缺、交通擁堵和教育設施不足的威脅已成為嚴峻的現實。此外，當今有8.28億人生活在貧民窟中，其中大多數分布在東亞和東南亞。

另一方面，大多數未來的城市增長不會進一步導致大城市擁擠，而是發生在小城鎮和中等城市。這些人類住區處于城市化的前沿，拉動中小城市增長的一半是機會，一半是可負擔的吸引力。以美國為例，近年來，由于住房價格實惠，美國各地的中小城市中心變得越來越有吸引力。中小城市正在將知識經濟工作者從大城市地區吸引出來，提供更多的負擔能力和更具競爭力的工作。許多國家提供激勵措施和良好的就業機會，這些都通過知識經濟的崛起和制造業的復興而傳播開來，并越來越多地涌現出從事綠色經濟和智能經濟的創新型新企業。但是，中小城市的貧困狀況依舊不容樂觀，許多城市還沒有為這種快速的城市化進程作好準備，住房、基礎設施和服務的發展滯后，導致貧民窟或類似貧民窟的地方增多。2020年，約有11億城市居民生活在貧民窟或類似貧民窟的環境中，而在未來30年內，預計還會有20億人生活在此類環境中，其中大部分在發展中國家的中小城市。

城市化挑戰

城市化挑戰不僅僅體現在社會層面的挑戰，也體現在環境和智能化層面的挑戰。一個清晰的事實是城市快速擴張的同時加劇了環境挑戰。世界各地的城市只占地球土地的3%，卻消耗了60%至80%的能源，排放了75%的碳。為了滿足未來日益增長的需求，城市的生存能力和安全性面臨著嚴峻的挑戰。特別是南半球城市，正面臨極端貧困、環境退化以及氣候變化和自然災害帶來的風險等重大挑戰。

城市的智能化挑戰，尤其是通過智能化達成可持續的挑戰仍然嚴峻。在雙軌轉型的進程中，可持續轉型和數字化轉型之間存在嚴重脫節的情況。聯合國的報告顯示，在92個與環境有關的可持續發展目標指標中，只有42%有足夠的數據來評估在實現可持續發展目標方面取得的進展，而58%則面臨著巨大的數據缺口。實現高質量的雙軌轉型需要更多的可持續相關數據作為決策依據。這一現象也體現在SDG11的具體指標當中。在指標11.3.2（具有民間社會直接參與城市規劃和管理并定期民主運作的城市比例）、指標11.4.1【按資金來源（公共、私人）、遺產類型（文化、自然）和遺產分類，保護和保存所有文化和自然遺產的人均總支出”。政府級別（國家、地區和地方/市）】”、目標11.a（通過加強國家和區域發展規劃，支持城市、城郊和農村地區之間積極的經濟、社會和環境聯系）等都缺乏數據基礎支持轉型。

在城市可持續轉型的語境下，可以看到城市面臨的主要四大挑戰：（1）指標本土化；（2）數據可得性；（3）數據一致性；（4）監測持續性。

（1）指標本土化。SDG指標框架形成和確立了一套國際通用的指標定義、統計標準和計算方法，但是一些指標的概念和計算方法在我國可能并不適用。比如，衡量SDG11.1.1（貧民窟和非正規住區內的城市人口比例）要求既有方法也有數據。但是在我國沒有貧民窟的概念，像是棚戶區、城中村等本土化概念與SDG11中所定義的非正規住區在概念和內涵方面也不盡相同。結合我國具體國情，針對該指標如何進行合理本地化并加以科學評估，仍值得討論和探索。

（2）數據可得性。在SDG11的具體指標中不少數據是根據估計和建模得到的，而且有相當一部分國家統計數據存在數據過時的現象。比如湄公河下游一些國家可用數據是2014年數據，有近10年的數據差異。柬埔寨、老撾和緬甸沒有關于災害失蹤人員這一維度的數據。關于11.6.2的數據均為估計值，且僅針對2012年。這種現象屢見不鮮。

（3）數據一致性。準確、可靠、及時和分類清晰的數據是實現SDG11指標監測的關鍵。比如，城市建成區范圍是SDG11指標評價所需的基礎數據，有5個指標需要城市建成區范圍。城市建成區范圍也是可利用遙感手段快速獲取的重要數據。在數據來源方面，可以從土地利用圖中合并相關類型，提取建成區范圍，也可以從不透水面分布圖中提取建成區范圍。兩類數據產品的空間分辨率也可以從10m到1000m。采用不同來源、不同分辨率的數據產品來提取建成區范圍，可能會產生較大差異，從而對SDG11指標評價結果帶來較大的不確定性。此外，監測的可持續性離不開開放數據體系。SDG11的落實需要政府、行業部門、科研院所、公司團體及個人共同合作完成。但是，由于目前數據共享的觀念、機制、標準和基礎設施等存在諸如落后、不足等制約性問題，部門之間的數據共享與緊密合作難以實現。

（4）監測持續性。SDG指標框架是一個復雜、多樣、動態和相互關聯的龐大體系。每個指標的監測與評估都需要一個或者多個團隊協作才能實現。一方面，需要建立一支穩定、高水平的SDG指標監測與評估團隊，持續探索SDG指標監測方法；另一方面，針對方法和數據成熟的SDG指標，需要開發相應的SDG指標監測與評估軟件工具，定期自動生產SDG指標監測與評估數據產品。

認識智慧城市

通過我們對于城市可持續發展的分析，可以發現實現雙軌轉型離不開智慧城市的建立。2023年12月，“智慧城市”入選“2023年度十大科技名詞”。但是，當前針對智慧城市的概念并沒有一個普遍被接受的定義。智慧城市最初的概念重點是城市利用信息通信技術解決城市問題。以技術和數據驅動改善城市環境的努力至少可以追溯到20世紀60年代，當時加利福尼亞州洛杉磯的政府官員收集數據并使用計算機程序來識別需要干預的貧困社區。此外，新加坡在1981年建立國家計算機委員會，被認為是對城市規劃最早的控制論干預措施之一。

2008年，恰逢全球金融危機伊始，IBM在美國紐約發布的《智慧地球：下一代領導人議程》主題報告所提出的“智慧地球”，即把新一代信息技術充分運用在各行各業之中。具體地說，“智慧”的理念就是通過新一代信息技術的應用使人類能以更加精細和動態的方式管理生產和生活的狀態，通過把傳感器嵌入和裝備到全球每個角落的供電系統、供水系統、交通系統、建筑物和油氣管道等生產生活系統的各種物體中，使其形成的物聯網與互聯網相聯，實現人類社會與物理系統的整合，而后通過超級計算機和云計算將物聯網整合起來，即可實現。此后這一理念被世界各國所接納，并作為應對金融海嘯的經濟增長點。同時，發展智慧城市被認為有助于促進城市經濟、社會與環境、資源協調可持續發展，緩解“大城市病”，提高城鎮化質量。隨后2010年，IBM正式提出了“智慧的城市”愿景，IBM認為，城市由關系到城市主要功能的六個核心系統組成：組織（人）、業務/政務、交通、通信、水和能源。這些系統不是零散的，而是以一種協作的方式相互銜接。而城市本身，則是由這些系統所組成的宏觀系統。

在學術界，學者Deakin和Al Waer總結了有助于定義智慧城市的四個因素：

·廣泛的電子和數字技術在城市和社區的應用。

·利用信息通信技術改變該地區的生活和工作環境。

·將此類信息和通信技術嵌入政府系統。

·地域化實踐將信息通信技術和人們聚集在一起，以增強他們提供創新和應用知識的能力。

值得關注的是，該文章將智慧城市定義為利用信息通信技術滿足市場（城市公民）需求的城市，并指出社區參與這一過程對于智慧城市是必要的。因此，智慧城市不僅在特定領域擁有信息通信技術，而且還以對當地社區產生積極影響的方式實施該技術。

美國交通部在確定智慧城市和社區的三個標志中除了強調ICT和物聯網網絡連接之外，也強調了開放數據的概念，如何實現各主體數據的開放有利于數據可得性和一致性發展，同時定期與公眾共享運營和規劃數據，這也與滿足城市公民需求的觀念不謀而合。

當智慧城市是個不斷更新演化的概念，我們如何理解這一重要趨勢？DIKW模型是一種將數據、信息、知識和智慧整合為一體的思維模型。通過DIKW模型，我們可以先了解“智慧”一詞的具體內涵（圖1 ）。

在DIKW模型中，數據層是DIKW體系的最低層，它包含各種原始數據和資料，如文字、圖像、音頻等。這些數據可能是雜亂的、無序的、缺乏上下文的，需要進一步處理才能被理解和利用。數據層向上是信息層，信息意味著數據被加工組合后變得可直接應用，通常在信息處理的過程中，數據賦予一定的含義和上下文，使其變得易于理解，這些片段可能包括新聞報道、報告、表格等。信息為人們提供了對數據進行解釋和理解的框架，具備了“what、where、when、who”等方面的內容，即誰在什么時間在哪里做了什么，這可以幫助我們更好地了解數據背后的事件和趨勢。知識意味著數據和信息被進一步處理和整合，從中提取規律和規則，并將其應用于特定上下文中以產生新的見解和創新。這些知識可能包括理論、實踐技巧、經驗規則等，它們可以幫助我們更好地應用數據和資訊，解決問題和作出決策。知識是基于“知道怎么樣”（know how）的決策。智慧層是DIKW體系的最高層。當數據、信息和知識被結合在一起，加入更深入的洞察和理解，形成判斷、評估、預測等，它們可以幫助我們更好地理解和應對復雜的情況和問題。智慧來源于對知識的綜合上升，是一種“知道為什么”（know why）的決策方式。在這個體系中，數據是基本的素材，信息是數據的解釋，知識是信息的升華，智慧則是知識的應用。

值得思考的是，關于未來智慧城市的早期構想出現在《新亞特蘭蒂斯》等烏托邦作品中，正如我們提到元宇宙就會想到《頭號玩家》一樣。但是這類作品都將當時的社會背景描述為廢土的狀態，人類不得不進行星際移民或是選擇移民到虛擬世界找尋身份認同。當我們的科技水平愈發接近科幻文學中描繪的場景時，我們也應該重新審視這些文學作品中的人文思想。這里的一個核心共識是作者們不約而同認識到的：我們當前的經濟社會發展模式和商業模式在一定程度上是不可持續的，如果延續這種發展的路線，未來的物理世界將變得狼藉和混亂，而未來的我們只能生活在虛擬世界或是在星際中尋找第二家園。

馬斯達爾城：他山之石的借鑒

談到可持續的智慧城市案例，首先可能想到的就是馬斯達爾城（Masdar City）。這是一個雄心勃勃的項目，2006年阿聯酋開始建設馬斯達爾城，旨在成為“世界上第一個零碳”排放城市，成為阿聯酋環境問題清潔能源解決方案的前沿。為幫助吸引潛在投資者，阿聯酋政府還為這座城市制定了一些特殊立法，包括零進口關稅和稅收，對資本流動、利潤、配額或貨幣數量沒有限制以及100%外資所有權。

過去30年，阿聯酋從化石燃料行業獲得的收入使該國成為現代奇跡。但是阿聯酋對石油基礎設施的嚴重依賴推動了空調的廣泛使用、污染嚴重的汽車通勤文化以及水資源的過度消耗。Masdar在阿拉伯語中意為“源頭”，是一家營利性可再生能源公司，在世界各地投資清潔技術項目。馬斯達爾城公司隸屬于阿聯酋穆巴達拉投資公司。穆巴達拉投資公司既通過馬斯達爾清潔能源投資海外項目，又通過麻省理工學院支持的馬斯達爾研究所在國內開發環境解決方案。馬斯達爾城是該公司的基石，既是全球商業中心，也是其技術解決方案的實驗區。這個生態城的目標和規劃看起來就像是直接從科幻電影中走出來的。筆者兩次拜訪馬斯達爾城，整個城市規劃的是完全依靠可持續建筑設計、材料創新、智慧交通、可再生能源技術、信息管理系統和教育，代表了阿聯酋希望成為的一切。

在建筑設計方面，狹窄的路面和低層建筑為街道提供了最大程度的遮蔭，馬斯達爾城的人口密度為每公頃135人。建筑物柱廊的凹處提供了躲避陽光的休息場所。熱掃描儀已經顯示，馬斯達爾的街道比阿布扎比市中心的溫度低20度。所有這些都使環境變得更加宜居，以吸引更多的城市街頭生活和步行活動。由于馬斯達爾城是在沙漠中央建造的城市，施工過程中大部分決策的核心問題是熱、風、水和沙子。由于城市需要建在平坦的沙地上，沙子可能會移動并嚴重破壞建筑物的穩定性，地基的建立便成為很大的問題。作為城市的基礎，大型混凝土柱必須沉入沙子中，馬斯達爾城將混凝土進行革新，將混合回收的金屬廢料融入混凝土中抵御沙子的侵蝕。此外，馬斯達爾城的建筑材料采用了狀玻璃碳（reticulated vitreous carbon），這是一種由玻璃態碳泡沫組成的窩狀微孔材料。它具有隔熱，無需清洗的優點，減少了用水量，有效解決了沒有空調和很少用水的問題。

在交通方面，個人快速交通（PRT）被整合到馬斯達爾的基礎設施中。PRT網格設計是為了確保其車站始終在步行距離之內。它還將提供與中央輕軌系統和阿布扎比地鐵的連接。根據該市的總體規劃，任何人都不會距離基本設施超過200米，包括銷售當地農產品的商店。

在能源使用方面，馬斯達爾城有一個非常具體的最終目標：如何才能使城市居民在保持高質量生活的同時消耗最少的能源，并且基礎設施在產生能源的同時完全不影響城市及其周邊環境？這個問題最重要的部分是“高質量的生活”。該市的大部分能源需求僅靠光伏太陽能和太陽能熱電廠就能滿足。馬斯達爾的一些最有趣的方面來自于它的創新在減少能源消耗方面而不是在能源生產方面的創新。

在熱電方面，麻省理工學院機械工程教授Matteo Chiesa博士與他的學生合作建造了世界上最大的太陽能熱電廠之一。在風能使用方面，馬斯達爾城建立了一個巨大的風塔，該風塔不僅僅是用于引導風力發電，同時有能源監測的功能。它通過將空氣從150英尺高處輸送到塔的底部來幫助城市街道降溫。每天晚上，風塔上都會有一盞燈亮起藍色或紅色。當燈呈藍色時，大家生活可以照常進行，因為消費水平在可控范圍內，但如果燈變成紅色，則表明校園內存在過度消費，所有淋浴和不必要的燈立即關閉。

馬斯達爾城所采用的社區貨幣Ergos，是作為一種能源使用的貨幣。當消費者的能源消費行為被監控，當過度使用能源導致能源破產，這也代表個人信用破產。雖然這種監控行為有失去人權方面的嫌疑，但是我們也要意識到可持續不僅僅取決于基礎設施和能源利用技術的改變，還取決于人們必須愿意改變他們的習慣。

在教育方面，馬斯達爾概念的天才之處在于優先考慮教育。馬斯達爾科技學院（Masdar Institute of Science and Technology）建筑群位于城市中心，這里傳統上是集市廣場、市政或宗教建筑占據的地方。馬斯達爾科技學院于2007年建校，是一所研究生教育機構，通過與麻省理工學院合作，提供主要與工程和信息技術相關的學科學位。這也代表了阿聯酋將自身的轉型與高科技工業和知識經濟相對應。

在ESG方面，筆者有幸與馬斯達爾城的ESG總監交流了一些城市實際運營的情況，可以說馬斯達爾城最領先的一點是將可持續的設計思維作為首要條件，如果項目不可持續，一開始就沒有資格進入馬斯達爾城。其次，馬斯達爾城的運營也愈發實際，每個項目都要考慮財務回報問題，經濟模式不可行本身就意味不可持續。此外，在被問到ESG重要性性議題時，能源、健康與安全、材料、水被作為馬斯達爾城主要考量的因素。

可持續智慧城市是創新型城市，利用信息和通信技術等手段提高生活質量、城市運行和服務效率以及競爭力，同時確保滿足當代人和未來世代在經濟、社會、環境和文化方面的需求，是雙軌轉型的主陣地，是發揮新質生產力的抓手?？沙掷m智慧城市這個概念不是靜態的，它沒有絕對的定義，這是一個議程，是通過一系列步驟識別雙軌轉型帶來的機遇和挑戰，讓城市變得更加智能、宜居和有韌性。