河南省實驗文博學(xué)校 李翰楷

前沿科技與智慧城市

河南省實驗文博學(xué)校 李翰楷

從第一次工業(yè)革命開始，城市化的趨勢就越加明顯，隨著城市化進(jìn)程的加速，人們的生活和工作方式也發(fā)生了極大的變化，技術(shù)的進(jìn)步也推動著政策、法律、文化的發(fā)展，同時城市的規(guī)模急劇擴(kuò)大以及隨之帶來的問題都在考驗著城市管理者的智慧，深刻影響著每一個生活在城市的人，因此可以說科技和城市管理的發(fā)展決定著城市居民的生活方式和生活質(zhì)量。目前我們正處在一個技術(shù)迅速革新的時代，科技的發(fā)展將滲透到每一個人的日常生活中，尤其對于未來絕大多數(shù)生活在城市的居民，因此需要我們關(guān)注和預(yù)測前沿技術(shù)的發(fā)展，以及它們帶給城市居民生活方式的改變，在創(chuàng)新城市管理的同時共建“智慧城市”。本文從人們?nèi)粘Ｉ畹某?、穿、住、行、娛樂、工作等各個方面對前沿科技的發(fā)展和影響展開了討論，并提出了如何建設(shè)“智慧城市”。

智慧城市；科技；生活方式

0 引言

從瓦特發(fā)明第一臺蒸汽機(jī)開始，人類社會就進(jìn)入了工業(yè)革命，這使得部分農(nóng)民可以進(jìn)入到工廠工作，通過大機(jī)器生產(chǎn)提高了生產(chǎn)效率，生產(chǎn)力的發(fā)展促進(jìn)了社會分工和商品交換，使得城市規(guī)模也在不斷擴(kuò)大。從蒸汽時代到電氣時代，再到信息時代，每一次技術(shù)的發(fā)展無不深刻影響著城市的發(fā)展以及城市居民的生活方式。許多發(fā)達(dá)國家已經(jīng)完成了城市化進(jìn)程，而大多數(shù)發(fā)展中國家，尤其是人口大國中國正處在城市化發(fā)展的重要時期，快速城市化以及大規(guī)模的人口聚集為人們的交流、學(xué)習(xí)、醫(yī)療和工作等日常生活帶來便利的同時，也出現(xiàn)了各國共有的大城市病，如環(huán)境污染、交通擁堵、房價高等，這些極大地影響著城市居民的生活質(zhì)量。目前我們正在經(jīng)歷以互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)化，工業(yè)智能化，工業(yè)一體化為代表，以人工智能，清潔能源，無人控制技術(shù)，量子信息技術(shù)，虛擬現(xiàn)實為主的全新技術(shù)革命時代，這些前沿技術(shù)的發(fā)展為城市病的解決提供方法的同時，也極大地改善了城市居民的生活方式，這就需要我們不斷思考未來的城市發(fā)展，而了解這些技術(shù)的原理、發(fā)展和應(yīng)用是我們感知和預(yù)測城市發(fā)展變化的基礎(chǔ)。

1 吃

“民以食為天”，飲食健康長久以來是我們非常關(guān)注的話題，層不出窮的食品安全問題帶給我們更多的不安：蔬菜是否用過多的化肥和農(nóng)藥；食用油是否摻入地溝油；家畜入市之前是否經(jīng)過檢疫；食品加工和運輸是否達(dá)到衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)；銷售的食品是否已過保質(zhì)期。針對以上問題，在物聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)發(fā)展的基礎(chǔ)上，中國建立了國家食品追溯安全平臺，我們僅需要輸入食品的編碼就能輕易了解到某種食品的生產(chǎn)公司、銷售商，甚至食品原料有關(guān)的信息，這樣消費者可輕易了解商品背后的信息，有望實現(xiàn)食品高標(biāo)準(zhǔn)、高質(zhì)量的要求。

手機(jī)APP的快速發(fā)展為城市工作的人們帶來了極大的便捷，只需輕輕一點，不多時一份熱騰騰的外賣就會送到你的辦公室，但是往往味道不盡如人意：太咸、太甜、太辣、太生......可以想象：一個快節(jié)奏的主廚大汗淋漓的顛著勺子，廚房灶臺爬滿了油，衛(wèi)生都很難達(dá)標(biāo)，更別提飯菜味道了。隨著技術(shù)的發(fā)展，未來的主廚一定是做飯機(jī)器人。比如炒菜，我們將洗好的蔬菜和各色調(diào)料裝入相應(yīng)箱子，顧客通過手機(jī)APP向機(jī)器人輸入自己喜歡的菜名和口味，如回鍋肉-微辣、麻婆豆腐-不要香菜，機(jī)器人可根據(jù)菜名和口味要求自動調(diào)取相應(yīng)箱子中的蔬菜原料進(jìn)行合理切割并送入炒鍋中，通過控制炒鍋的火候，加入一定調(diào)料，然后攪拌，最后出鍋一份口味滿意的炒菜，機(jī)器人也可自動對炒鍋清洗。

2 穿

當(dāng)下，網(wǎng)購是一種時尚，網(wǎng)絡(luò)帶給我們無盡的選擇空間，同時快捷的物流和服務(wù)更增添了便利。如果你在街上走著，無意間對某個路人的衣服十分中意，你也可以拿出手機(jī)，拍下照片并上傳至某個APP，通過網(wǎng)絡(luò)搜索比對，就能找到銷售這件衣服的電商。同時科技開始朝可穿戴式產(chǎn)品滲透，出現(xiàn)了智能眼鏡、智能運動鞋、智能頭盔、穿戴式空氣凈化器等，這些產(chǎn)品集成了GPS、電池、傳感器、控制芯片、微型揚聲器、微型電機(jī)等設(shè)備，同時與互聯(lián)網(wǎng)實時連接，滿足人們對實用、快捷和智能的需求，同時材料學(xué)的發(fā)展擴(kuò)展了這些產(chǎn)品的性能和使用空間，尤其是近幾年納米技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，例如使用納米材料設(shè)計的衣服，其延展性和耐磨性都大大提高，美國賓夕法尼亞州立大學(xué)研究人員設(shè)計出一種“滴水不沾”的納米材料，未來也可制成雨衣。新技術(shù)的發(fā)展使得可穿戴產(chǎn)品更加“人性化”和“智能化”，逐漸實現(xiàn)各產(chǎn)品間的通信、集成，最終有望設(shè)計出像科幻電影“鋼鐵俠”中一樣炫的鎧甲。

3 住

城市中的住房成本及房屋質(zhì)量是城市居民最關(guān)心的話題，而3D打印技術(shù)以及模塊化建房的應(yīng)用有助于提升建房速度、降低材料和建造成本、提高房屋質(zhì)量。例如：過去需要數(shù)年建造的房屋，現(xiàn)在運用3D打印技術(shù)，僅需3個星期左右，且造價低廉、堅固耐用，可抗9級地震；而模塊化建房是通過設(shè)計幾種不同規(guī)格的標(biāo)準(zhǔn)單元間，一個標(biāo)準(zhǔn)單元間可以是一間臥室、一間廁所或一間廚房，由房屋設(shè)計師們聯(lián)合設(shè)計并制定尺寸和規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)，在預(yù)定區(qū)域?qū)⑺袠?biāo)準(zhǔn)單元間組裝集成，所有門窗及管線接口一次成型，實現(xiàn)了便捷、低成本和無污染。

在現(xiàn)代住宅中，家庭智能局域網(wǎng)是許多互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)競相追逐的熱點，目前大多數(shù)應(yīng)用是將各種家用電器與手機(jī)進(jìn)行聯(lián)接，實現(xiàn)通信。近幾年，許多地方推出了智能社區(qū)，例如揚州市建成了首個智能電網(wǎng)全覆蓋的小區(qū)-運河印象小區(qū)，當(dāng)下班進(jìn)門的瞬間，換氣扇和加濕器自動開啟，電視也悄悄打開，廚房里的電飯煲按指定的模式煮飯，空調(diào)自動調(diào)節(jié)室溫，甚至窗簾也自動卷放，實現(xiàn)舒適居住。智能社區(qū)建立在物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)和云計算的基礎(chǔ)之上[1]，未來必將建成集成安防、電力、環(huán)境、體驗、醫(yī)療的智能家庭系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)。

4 行

交通擁堵幾乎是所有大城市的代名詞，也讓城市管理者傷透了腦筋，交通工具的創(chuàng)新可在一定程度上緩解這一問題：平衡車的使用讓更多短途出行的人減少了汽車的使用；“噴氣背包”的發(fā)明使得普通人也能實現(xiàn)翱翔天空的夢想；“巴鐵”和“空鐵列車”在保持地面可利用空間不變的基礎(chǔ)上，極大地提高了城市交通線路的運載能力；而“超級電容無軌電車”的巧妙設(shè)計具有無纜線、快速充電、電池使用壽命長等優(yōu)點，將會在未來城市中大力推廣。

在汽車的發(fā)展中，無人駕駛電動汽車逐漸進(jìn)入我們的視野，并在一些地方已經(jīng)投入運營，其事故率要比人類駕駛事故率低百分之二十，而隨著技術(shù)的發(fā)展，無人駕駛汽車必將更加舒適和安全。高鐵極大地便捷了人們的長途出行，隨著鐵路系統(tǒng)的發(fā)展，設(shè)計者們也在不斷挑戰(zhàn)更高的速度。特斯拉CEO馬斯克甚至提出了“超級高鐵”的概念，即結(jié)合了管道真空技術(shù)、磁懸浮技術(shù)、電磁彈射技術(shù)，可實現(xiàn)時速6500km/h，屆時北京到紐約只需要僅僅兩小時。

5 娛樂

虛擬現(xiàn)實是當(dāng)下很火的一個名詞，可謂備受推崇，最吸引人的產(chǎn)品是VR眼鏡。未來的VR眼鏡將會從視覺、聽覺、觸覺、甚至味覺達(dá)到最強大的逼真感，同時人機(jī)交互系統(tǒng)增強了個人的參與度，其必將在游戲、影視等領(lǐng)域占據(jù)主要地位；另外，VR還可應(yīng)用于建筑設(shè)計中的危險排查，各種缺陷將在3D視角下無處遁形。

6 工作

在新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革中，制造業(yè)成為了重點，國際金融危機(jī)之后，發(fā)達(dá)國家紛紛推出“再工業(yè)化”戰(zhàn)略，力圖搶占國際競爭的制高點，如德國推出了“工業(yè)4.0”戰(zhàn)略，美國制定了先進(jìn)制造業(yè)國家戰(zhàn)略計劃，法國出臺了新工業(yè)法國；與此同時，新興國家也不甘落后，印度發(fā)布了“印度制造”戰(zhàn)略，中國提出了“中國制造2025”，都旨在實現(xiàn)“智能工廠”、“智能生產(chǎn)”和“智能物流”。目前德國的工業(yè)機(jī)器人最為發(fā)達(dá)[2]，應(yīng)用也最為普及，常常能看到一座全自動化的工廠里只有寥寥數(shù)名工人，工作主要由流水線上的機(jī)械手臂和傳送帶來完成；以色列的“智能農(nóng)業(yè)”處于世界領(lǐng)先水平，例如：在給植物喂水時，傳感器可敏感監(jiān)測到植物的變化，當(dāng)莖干開始變粗、葉面濕度變大時，表明植物已經(jīng)喝飽，這時控制器可自動關(guān)閉水源，通過精準(zhǔn)的飲水灌溉，農(nóng)業(yè)網(wǎng)絡(luò)傳感器可以幫助節(jié)省15%-30%的水，同時作物產(chǎn)量能提高20%左右。也許在未來，人們只需在家里工作，通過遠(yuǎn)程操控和監(jiān)督，便可實現(xiàn)整個工廠或農(nóng)業(yè)大棚的有序運作。

7 智慧城市

隨著人類社會的發(fā)展，城市化發(fā)展的高級階段，即智慧城市，將運用信息和通信技術(shù)手段感測、分析、整合城市運行核心系統(tǒng)的各項關(guān)鍵信息，從而對包括民生、環(huán)保、公共安全、城市服務(wù)、工商活動等各個方面進(jìn)行整合，實現(xiàn)城市管理更加精細(xì)，城市環(huán)境更加和諧，城市經(jīng)濟(jì)更加高端，城市生活更加宜居的新的發(fā)展模式。智慧城市建設(shè)已成為世界城市發(fā)展不可逆轉(zhuǎn)的潮流，國內(nèi)外許多地區(qū)已經(jīng)行動，并取得了一系列成果，如國內(nèi)的“智慧上?！薄⑿录悠碌摹爸腔蹏媱潯薄㈨n國的“U-City”計劃[3]等。

科學(xué)技術(shù)也是一把雙刃劍，它在給我們帶來福音的同時，也制造了一些麻煩，如“生態(tài)破壞”、“信息泄露”等社會問題，因此在技術(shù)發(fā)展的同時，政府還需不斷創(chuàng)新城市管理，協(xié)同發(fā)展法律、道德、文化等各個方面，不斷提高城市居民的生活質(zhì)量，共建我們美好的“智慧城市”。

8 結(jié)論

科學(xué)技術(shù)是第一生產(chǎn)力，生產(chǎn)力的發(fā)展推動著生產(chǎn)關(guān)系的變革，而生產(chǎn)力和生產(chǎn)關(guān)系影響著人類的生活方式，可見了解科技發(fā)展及應(yīng)用對于我們的重要性，本文從前沿科技應(yīng)用于日常生活的各個方面展開了討論，最后提出共建“智慧城市”還需創(chuàng)新城市管理，協(xié)同發(fā)展法律、道德、文化等。

[1]李虹．物聯(lián)網(wǎng)：生產(chǎn)力的變革[M]．北京：人民郵電出版社,2010．

[2]任福繼．機(jī)器人與機(jī)器人學(xué)校[J]．科技導(dǎo)報,2012,30(9)：73-79．

[3]張永民．解讀智慧地球與智慧城市[J]．中國信息界,2010(10)．

李翰楷（2000—），男，河南漯河人，現(xiàn)就讀于河南省實驗文博學(xué)校高中，研究方向：智能制造。