智慧城市利用資訊和通訊技術（ICT）來提高營運效率，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最佳化城市功能，促進經濟成長，同時透過使用智慧技術和資料分析，來提高公民的生活品質。價值在於如何使用這項技術，而不僅僅是有多少技術可用。
一個城市的智慧是透過一系列特徵來決定的，包括：
- 基於技術的基礎設施
- 環境倡議
- 高效率且功能強大的公共交通
- 自信和進步的城市規劃
- 人們能夠在城市內生活和工作，利用其資源
智慧城市的成功取決於公共和私人部門之間的關係，因為建立和維護資料驅動環境的大部分工作，都超出了地方政府的職權範圍。例如，智慧監控攝影機可能需要幾家公司的投入和技術。
除了智慧城市使用的技術外，還需要資料分析師評估智慧城市系統提供的資訊，以便解決任何問題並找到改進。
內容
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智慧城市定義
有許多定義是使城市「聰明」的原因，例如，IBM 將智慧城市定義為，「最佳化利用當今所有互聯資訊，以更好地理解和控制其營運並，最佳化有限資源的使用。」
然而，簡而言之，智慧城市使用資訊和通訊技術框架來建立、佈署和促進發展實踐，以應對城市挑戰，並建立一個具有技術驅動，和永續的聯合基礎設施。
智慧城市技術
智慧城市使用各種軟體、使用者介面和通訊網路，以及物聯網（IoT）為公眾提供連線解決方案。其中，物聯網是最重要的。物聯網是一個連線的裝置網路，用於通訊和交換資料。這可以包括從車輛到家用電器，和街頭感測器的任何東西。從這些裝置收集的資料儲存在雲端或伺服器上，以便提高公共和私人部門的效率，並為公民的生活帶來經濟效益和改善。
許多物聯網裝置使用邊緣運算，這確保只有最相關和最重要的資料，才能透過通訊網路交付。此外，還實施了一個安全系統，以保護、監控和控制來自智慧城市網路的資料傳輸，並防止未經授權訪問城市資料平台的物聯網網路。
除了物聯網解決方案外，智慧城市還使用以下技術：
- 應用程式寫程式介面（API）
- 人工智慧（AI）
- 雲端運算服務
- 儀表板
- 機器學習
- 機器對機器通訊
- 網狀網路
智慧城市功能
將自動化、機器學習和物聯網相結合，允許在各種應用中採用智慧城市技術。例如，智慧停車可以幫助司機找到停車位，也可以進行數位支付。
另一個例子是智慧交通管理，以監控交通流量並最佳化交通燈以減少堵塞，而共乘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，例如道路空蕩蕩時變暗的路燈。這種智慧電網技術可以改善，從營運到維護、規劃到電力供應的一切。
智慧城市倡議也可以透過網際網路支援的垃圾收集、垃圾桶和車隊管理系統，來應對氣候變化和空氣汙染，以及廢棄物管理和衛生。
除了服務外，智慧城市還允許提供安全措施，如監測高犯罪率地區，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。公民也可以訪問該系統，將任何問題（如坑洞）通知官員，而感測器也可以監測基礎設施問題，如水管洩漏。
此外，智慧城市技術可以提高製造業、城市農業、能源使用等效率。
智慧城市可以連線各種服務，為公民提供聯合解決方案。
智慧城市的歷史
智慧城市的概念可以追溯到 20 世紀 60 年代和 70 年代，當時美國社群分析局開始使用資料庫、航空攝影和叢集分析來收集資料、指導資源和釋出報告，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建立。
第一代智慧城市由技術供應商提供，以瞭解技術對日常生活的影響。這導致了第二代智慧城市，它研究了智慧技術和其他創新，如何創造聯合市政解決方案。第三代智慧城市剝奪了技術供應商和城市主管人的控制權，而是創造了一個讓公眾參與進來的模式，並實現了社會包容和社群參與。
維也納採用了這種第三代模式，他與當地的維也納能源公司建立了夥伴關係，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仍在繼續，包括在溫哥華，3 萬名公民共同制訂了溫哥華「2020 年最綠色城市行動計劃」。
智慧城市如何運作
智慧城市遵循四個步驟，透過連線的物聯網裝置和其他技術網路，提高生活品質並實現經濟成長。這些步驟如下：
1. 收集 —— 智慧感測器收集即時資料
2. 分析 —— 對資料進行分析，以深入瞭解城市服務和營運的經營
3. 溝通 —— 將資料分析結果傳達給決策者
4. 行動 —— 採取行動改善營運，管理資產，提高居民的城市生活品質
ICT 框架彙集了來自連線資產、物件和機器的即時資料，以改善決策。然而，此外，公民能夠透過移動裝置和連線的車輛和建築物與智慧城市生態系統互動。透過將裝置與資料和城市基礎設施配對，可以降低成本，提高永續性，簡化能源分配和垃圾收集等因素，以及減少交通堵塞，改善空氣品質。
為什麼智慧城市很重要
世界人口的 54% 居住在城市，預計到 2050 年，這一比例將上升到 66%，在未來三十年內，城市人口將再增加 25 億人。隨著人口預期的成長，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努力，在不斷成長的城市環境中發起倡議，並使用智慧技術來管理資產和資源。
我們為什麼需要它們？
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，同時也能帶來經濟成長。這意味著為公民提供一套聯合服務，並降低基礎設施成本。
鑑於城市地區未來的人口成長，這一點變得越來越重要，那裡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，從而提高公民的生活品質。
智慧城市的改善還為現有基礎設施提供了新的價值，同時創造了新的收入來源和運營效率，以幫助政府和公民節省資金。
智慧城市永續嗎？
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。城市具有許多環境優勢，例如地理足跡較小，但它們也會產生一些負面影響，包括使用石化燃料為它們提供動力。然而，智慧技術可以幫助減輕這些負面影響，例如透過實施電力運輸系統來減少排放。電動汽車也可以在不使用時，幫助調節電網的頻率。
這種永續的交通選擇也應該減少城市地區的汽車數量，因為自動駕駛汽車預計將減少人口對汽車所有權的需求。
創造這種永續的解決方案，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，也有挑戰需要克服。這些包括政府官員允許公民廣泛參與。私人和公共部門也需要與居民保持一致，以便每個人都能為社群做出積極貢獻。
智慧城市專案需要透明，並透過開放的資料門戶或行動應用 app 向公民提供。這允許居民參與資料並完成個人任務，如支付賬單、尋找高效的交通選擇和評估家庭能源消耗。
所有這些都需要一個堅實而安全的資料收集和儲存系統，以防止駭客攻擊或濫用。智慧城市資料也需要匿名化，以防止出現隱私問題。
最大的挑戰很可能是連線，數千甚至數百萬台物聯網裝置，需要齊心一地連線和工作。這將允許服務合併，並隨著需求的增加而持續改進。
撇開技術不談，智慧城市還需要考慮社會因素，這些因素提供了對居民有吸引力的文化結構，並提供了地方感。這對那些正在從頭開始建立，並需要吸引居民的城市來說尤為重要。
他們安全嗎？
智慧城市為改善公民安全提供了許多好處，如互聯監控系統、智慧道路和公共安全監控，但保護智慧城市本身呢？
有必要確保智慧城市免受網路攻擊、駭客攻擊和資料盜竊，同時還要確保報告的資料準確無誤。
為了管理智慧城市的安全性，需要實施實體資料庫、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，這意味著政府、私人部門企業、軟體開發人員、裝置製造商、能源提供商和網路服務經理需要共同努力，提供具有核心安全目標的綜合解決方案。這些核心安全目標可以分解如下：
- 可用性 —— 資料需要即時提供，並具有可靠的連線存取許可權，以確保它在監控智慧城市基礎設施各個部分時發揮其功能
- 不準確性 —— 資料不僅必須隨時可用，而且必須準確無誤。這也意味著防止來自外部的操縱
- 保密 —— 敏感資料需要保密，防止未經授權的連線存取許。這可能意味著使用防火牆或匿名化資料
- 問責制 —— 系統使用者需要對其行為和與敏感資料系統的互動負責。使用者日誌應記錄誰在連線存取許資訊，以確保在出現任何問題時進行問責
不同國家已經制訂了法律，例如美國的《物聯網網路安全改進法》，以幫助確定和建立智慧城市中連線裝置的最低安全要求。
例子
世界各地的城市都處於智慧技術開發和實施的不同階段。然而，有幾個人領先於曲線，引領著創造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
- 阿拉伯聯合大公國杜拜
- 中國香港
- 美國密蘇裡州堪薩斯城
- 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
新加坡市被認為是創造完全智慧城市的領先者之一，物聯網攝影機監控公共空間的清潔度、人群密度和註冊車輛的移動。新加坡還擁有即時監測能源使用、廢棄物管理和用水的系統。此外，還有自動駕駛汽車測試和監測系統，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、互動式 Kiosk 和 50 多個免費 Wi-Fi。居民也可以透過城市的資料視覺化應用，獲得停車位詳細資訊、交通流量測量和行人火鍋。
與此同時，聖地亞哥安裝了 3200 個智慧感測器，以最佳化交通流量和停車，並提高公共安全和環境意識。電動汽車由太陽能充電站和連線的攝影機支援，以監控交通問題和犯罪。
杜拜也有交通監控系統，那裡有遠端醫療和智慧醫療保健解決方案，以及智慧建築、公用事業、教育和旅遊選擇。巴塞隆納隆還有智慧交通系統，公車站提供免費 Wi-Fi 和 USB 充電埠，以及腳踏車共享計劃，和包括線上支付選項的智慧停車應用 app。溫度、汙染和噪音也使用感測器進行測量，這些感測器也覆蓋了溼度和降雨量。
結論
為我們的城市地區建立智慧連線系統，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，還能確保永續性和資源的最佳利用。
這些解決方案取決於政府，以及私人部門和居民本身的統一方法。然而，有了正確的支援和基礎設施，智慧城市可以利用物聯網等進步，來改善居民的生活，並為不斷成長的全球城市公民創造聯合生活解決方案。
TWI 在新智慧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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