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：
- 應用可程式介面（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，以減少塞車，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提供商提供，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提供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 萬名公民共同制定了溫哥華最綠色城市 2020 年行動計劃。
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
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、物件和機器的實時資料，以改善決策。然而，此外，公民能夠透過行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營運效率，以幫助政府和公民節省資金。
智慧城市是永續嗎？
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，包括使用化石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，數千甚至數百萬臺物聯網裝置，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，需要實施物理資料庫、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，並具有可靠的訪問許可權，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，防止未經授權的訪問。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訪問資訊，以確保在出現任何問題時進行問責
不同國家已經制訂了立法，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：
- 西班牙巴賽隆納
- 美國俄亥俄州哥倫布
- 阿拉伯聯合大公國杜拜
- 中國香港
- 美國密蘇里州堪薩斯城
- 英國倫敦
- 澳洲墨爾本
- 美國紐約市
- 冰島雷克雅未克
- 美國加利福尼亞州聖地牙哥
- 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、互動式資訊亭和50多個免費Wi-Fi。 居民也可以透過城市的資料視覺化應用程式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。巴賽隆納還有智慧交通系統，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。
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