什麼是智慧城市？ What is a Smart City?
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智慧城市利用資訊和通信技術 (ICT) 提高營運效率，與公眾共享資訊，並提供更優質的政府服務和公民福利。
智慧城市的主要目標是優化城市功能，促進經濟成長，同時透過智慧技術和數據分析，提高市民的生活品質。價值在於如何使用這項技術，而不僅僅是有多少技術可用。
一個城市的智慧是由一組特徵決定的，包括：
- 基於技術的基礎設施
- 環保舉措
- 高效且功能強大的公共交通
- 自信和進步的城市規劃
- 能夠利用城市資源在城市內生活和工作的人
智慧城市的成功取決於公共部門和私營部門之間的關係，因為創建和維護數據驅動環境的大部分工作，都不屬於地方政府的職權範圍。例如，智慧監控攝影機可能需要多家公司的投入和技術。
除了智慧城市使用的技術外，數據分析師還需要評估智慧城市系統提供的資訊，以便解決任何問題並發現改進。
內容
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智慧城市定義
關於城市「智慧」的定義有很多，例如，IBM 將智慧城市定義為「優化利用當今可用的所有互連資訊，以更好地理解和控制其營運，並優化使用有限資源的城市」。
然而，簡而言之，智慧城市使用資訊和通信技術框架，來創建、佈署和促進發展實踐，以應對城市挑戰，並創建一個聯合技術支持和永續的基礎設施。
智慧城市技術
智慧城市使用各種軟體、使用者介面和通信網路，以及物聯網 (IoT)，為公眾提供互聯解決方案。其中，物聯網是最重要的。物聯網是通信和交換數據的連接設備網路。這可以包括從車輛到家用電器和街道感測器的任何東西。從這些設備收集的數據，儲存在雲端中或伺服器上，以便提高公共和私營部門的效率，並為公民的生活帶來經濟利益和改善。
許多物聯網設備使用邊緣運算，確保只有最相關和最重要的數據，透過通信網路傳遞。此外，還實施了一個安全系統來保護、監控和控制來自智慧城市網路的數據傳輸，並防止未經授權訪問城市數據平台的物聯網網路。
除了物聯網解決方案，智慧城市還使用以下技術：
- 應用程序編程接口 (API)
- 人工智慧 (AI)
- 雲端運算服務
- 儀表板
- 機器學習
- 機器對機器通信
- 網狀網路
智慧城市特色
結合自動化、機器學習和物聯網，可以將智慧城市技術用於各種應用。例如，智慧停車可以幫助司機找到停車位，還可以進行數位支付。
另一個例子是智慧交通管理，用於監控交通流量並優化交通信號燈以減少堵塞，而共乘車服務也可以由智慧城市基礎設施管理。
智慧城市功能還可以包括節能和環境效率，例如在道路空曠時變暗的路燈。這種智慧電網技術可以改善，從營運到維護和規劃，再到供電的所有方面。
智慧城市計劃還可用於透過網路垃圾收集、垃圾箱和車隊管理系統，應對氣候變化和空氣污染，以及廢棄物管理和衛生。
除了服務之外，智慧城市還允許提供安全措施，例如監測犯罪率高的地區或使用感測器對洪水、山體滑坡、颶風或乾旱等事件進行預警。
智慧建築還可以提供即時空間管理，或結構健康監測和回饋，以確定何時需要維修。市民還可以訪問該系統，以通知官員任何問題，例如洼坑，而感測器還可以監控基礎設施問題，例如水管洩漏。
此外，智慧城市技術可以提高製造、城市農業、能源使用等方面的效率。
智慧城市可以連接各種服務，為市民提供聯合解決方案。
智慧城市的歷史
智慧城市的概念早在 1960 年代和 1970 年代就開始了，當時美國社區分析局開始使用數據庫、航空攝影和聚類分析來收集數據、引導資源並發布報告，以指導服務、減輕災害和減少貧困， 這導致了第一代智慧城市的誕生。
第一代智慧城市由技術提供商提供，以了解技術對日常生活的影響。這導致了第二代智慧城市的誕生，它著眼於智慧技術和其他創新如，如何創造聯合的市政解決方案。第三代智慧城市從技術提供商和城市領導者手中奪走了控制權，而是創建了一個讓公眾參與，並實現社會包容和社區參與的模式。
維也納採用了這種第三代模式，與當地的維也納能源公司建立了合作夥伴關係，允許公民投資當地的太陽能發電廠，並與公眾合作解決性別平等和經濟適用房問題。這種採用在世界各地繼續進行，包括在溫哥華，30,000 名公民共同製定了溫哥華最綠色城市 2020 行動計劃。
智慧城市如何運作
智慧城市遵循四個步驟，透過連接的物聯網設備和其他技術網路，來提高生活品質並促進經濟成長。這些步驟如下：
1. 採集 —— 智慧感測器採集即時數據
2. 分析 —— 分析數據，以深入了解城市服務和營運的運作
3. 溝通 —— 將數據分析的結果傳達給決策者
4. 行動 —— 採取行動改善營運管理資產，並提高居民的城市生活品質
ICT 框架匯集了來自連接資產、對象和機器的即時數據，以改進決策制訂。然而，此外，市民還可以透過行動設備和聯網的車輛，和建築物與智慧城市生態系統互動。透過將設備與數據和城市基礎設施配對，可以降低成本、提高永續性，並簡化能源分配和垃圾收集等因素，並減少交通堵塞並改善空氣品質。
為什麼智慧城市很重要
世界上 54% 的人口居住在城市，預計到 2050 年這一比例將上升到 66%，在接下來的 30 年中，城市人口將進一步增加 25 億。隨著這種預期的人口成長，需要管理資源的環境、社會和經濟永續性。
智慧城市允許公民和地方政府當局，共同發起倡議，並使用智慧技術來管理不斷發展的城市環境中的資產和資源。
為什麼我們需要它們？
智慧城市應該提供一個城市環境，為居民提供高品質的生活，同時促進經濟成長。這意味著以共享來降低基礎設施成本，為公民提供一套聯合服務。
鑑於城市地區未來的人口成長，這變得越來越重要，需要更有效地利用基礎設施和資產。智慧城市服務和應用將允許這些改進，從而為公民帶來更高的生活品質。
智慧城市的改進還可以從現有基礎設施中提供新的價值，同時創造新的收入來源和營運效率，從而幫助政府和市民節省資金。
智慧城市是否永續？
永續性是智慧城市的一個重要方面，因為它們尋求提高城市地區的效率，並改善公民福利。城市提供了許多環境優勢，例如較小的地理足跡，但它們也有一些負面影響，包括使用化石燃料為其提供動力。然而，智慧技術可以幫助減輕這些負面影響，例如透過實施電動交通系統來減少碳排放。電動汽車還可以在不使用時幫助調節電網的頻率。
這種永續的交通選擇，也應該會減少城市地區的汽車數量，因為預計自動駕駛汽車將減少人們對汽車擁有的需求。
創建這樣的永續解決方案，可以帶來環境和社會效益。
智慧城市挑戰
對於智慧城市提供的所有好處，也有一些挑戰需要克服。其中包括允許公民廣泛參與的政府官員。私營和公共部門也需要與居民保持一致，以便每個人都能為社區做出積極貢獻。
智慧城市項目需要透明，並透過開放數據門戶或行動應用 app 提供給市民。這使居民可以使用數據，並完成個人任務，例如支付賬單、尋找有效的交通選擇和評估家中的能源消耗。
這一切都需要一個穩固而安全的數據收集和存儲存系統，以防止駭客攻擊或濫用。智慧城市數據也需要匿名化，以防止出現隱私問題。
最大的挑戰很可能是連接性，成千上萬甚至數百萬的物聯網設備，需要連接並協同工作。這將允許服務結合起來，並隨著需求的增加而不斷改進。
除了技術，智慧城市還需要考慮社會因素，以提供對居民有吸引力的文化結構，並提供地方。這對於那些從頭開始創建，並需要吸引居民的城市來說尤其重要。
它們安全嗎？
智慧城市為提高公民安全提供了很多好處，例如聯網監控系統、智慧道路和公共安全監控，但保護智慧城市本身又如何呢？
需要確保智慧城市免受網路攻擊、駭客攻擊和數據盜竊，同時確保報告的數據準確無誤。
為了管理智慧城市的安全，需要實施物理數據保險庫、彈性身份驗證管理和 ID 解決方案等措施。公民需要信任智慧城市的安全性，這意味著政府、私營企業、軟體開發商、設備製造商、能源供應商和網路服務管理者需要共同努力，以提供具有核心安全目標的整合解決方案。這些核心安全目標可以細分如下：
- 可用性 —— 數據需要透過可靠的訪問即時可用，以確保其在監控智慧城市基礎設施的各個部分方面發揮作用
- 不完整 —— 數據不僅必須隨時可用，而且還必須準確。這也意味著防止來自外部的操縱
- 機密性 —— 敏感數據需要保密，並防止未經授權的訪問。這可能意味著使用防火牆或匿名數據
- 問責制 —— 系統使用者需要對他們的行為，以及與敏感數據系統的交互負責。使用者日誌應記錄誰在訪問（存取）資訊，以確保在出現任何問題時負責
不同國家已經制訂了立法，例如美國的《物聯網網路安全改進法案》，以幫助確定和建立智慧城市中連接設備的最低安全要求。
例子
世界各地的城市處於智慧技術開發和實施的不同階段。然而，有幾個人走在了潮流的前面，引領著創建完全智慧城市的道路。這些包括：
- 西班牙巴塞隆納
- 美國俄亥俄州哥倫布
- 杜拜，阿拉伯聯合酋長國
- 中國香港
- 美國密蘇里州堪薩斯城
- 英國倫敦
- 澳洲墨爾本
- 美國紐約
- 冰島雷克雅未克
- 美國加利福尼亞州聖地亞哥
- 新加坡
- 日本東京
- 加拿大多倫多
- 奧地利維也納
新加坡城邦被認為是打造完全智慧城市的領跑者之一，物聯網攝影機監控公共場所的清潔度、人群密度和註冊車輛的移動。新加坡還擁有實即時監控能源使用、廢物管理和用水的系統。此外，還有自動駕駛汽車測試和監控系統，以確保老年人的健康和福祉。
在其他地方，堪薩斯城引入了智慧路燈、交互式資訊亭和 50 多個免費無線網路。停車位詳細資訊、交通流量測量和行人熱點，也都可以透過城市的數據可視化應用，提供給居民。
與此同時，聖地亞哥安裝了 3,200 個智慧感測器，以優化交通流量和停車，並提高公共安全和環境意識。電動汽車由太陽能到電力的充電站提供支持，並連接攝影機監控交通問題和犯罪。
杜拜還安裝了交通監控系統，擁有遠端醫療和智慧醫療解決方案以及智慧建築、公用事業、教育和旅遊選擇。巴塞隆納還擁有智慧交通系統，公車站提供免費 Wi-Fi 和 USB 充電端口，以及自行車共享計劃和智慧停車應用 app，包括線上支付選項。溫度、污染和噪音，也可以使用包括濕度和降雨量的感測器進行測量。
結論
為我們的城市地區創建智慧互聯系統，為世界各地的公民提供了許多好處，不僅可以提高生活品質，還可以確保永續性和盡可能最佳地利用資源。
這些解決方案取決於政府以及私營部門和居民本身的統一方法。然而，有了正確的支持和基礎設施，智慧城市可以利用物聯網等先進技術，來改善居民的生活，並為不斷增長的全球城市公民創造聯合生活解決方案。
TWI 在新智能未來的許多基礎技術方面擁有專業知識，包括感測器、電氣化和發電解決方案。
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