智慧城市本意是利用高(gao)度智能(neng)(neng)化(hua)的應用來改(gai)變人(ren)們的日常生活(huo)，讓(rang)生活(huo)能(neng)(neng)夠從繁瑣的流程中簡化(hua)出來，改(gai)善交通管理和(he)其他城市(shi)服務(wu)，優(you)化(hua)電力和(he)水供應，以及總體(ti)向更高(gao)效和(he)可(ke)持(chi)續的環境過渡。智慧城市(shi)通過物聯(lian)網傳感器、大數(shu)據(ju)分析、智能(neng)(neng)移動服務(wu)等網絡來實現(xian)這些(xie)好(hao)處，并(bing)改(gai)善城市(shi)運營。以下(xia)是關鍵的智慧城市(shi)挑(tiao)戰(zhan)以及可(ke)能(neng)(neng)的解決方案(an)。
01、傳感器(qi)基礎設施(shi)的部(bu)署費用負擔面臨的挑戰(zhan)
智慧(hui)城(cheng)市(shi)利用傳感器(qi)收(shou)集信息(xi)，利用大(da)數(shu)據(ju)和(he)人(ren)工智能技(ji)術分析信息(xi)，提(ti)高(gao)生活(huo)質量。這些數(shu)據(ju)包(bao)括實時(shi)交通信息(xi)、空氣(qi)質量、城(cheng)市(shi)健康(kang)數(shu)據(ju)等。而傳感器(qi)基礎設(she)施(shi)(shi)是一項(xiang)沉(chen)重(zhong)的(de)(de)(de)投(tou)資和(he)主要(yao)(yao)負擔。例如(ru)，城(cheng)市(shi)必須(xu)考慮如(ru)何供電(dian)(電(dian)線、太陽能或電(dian)池(chi))以及(ji)由哪個(ge)城(cheng)市(shi)部門和(he)預(yu)算(suan)負責(ze)安(an)裝(zhuang)和(he)維護。很(hen)多城(cheng)市(shi)已經把很(hen)大(da)一部分預(yu)算(suan)花在了地(di)下電(dian)纜、隧道和(he)互(hu)聯網連接等傳統基礎設(she)施(shi)(shi)上。用于傳感器(qi)等新基礎設(she)施(shi)(shi)的(de)(de)(de)資金(jin)是有限的(de)(de)(de)，項(xiang)目可能需(xu)要(yao)(yao)數(shu)年時(shi)間才(cai)能部署。更重(zhong)要(yao)(yao)的(de)(de)(de)是，安(an)裝(zhuang)傳感器(qi)本身并不是目的(de)(de)(de)，它是一項(xiang)長期投(tou)資，需(xu)要(yao)(yao)時(shi)間來影響城(cheng)市(shi)居民(min)的(de)(de)(de)生活(huo)。
如何克服：
智慧城(cheng)市(shi)的(de)規(gui)劃者(zhe)應該從一開始就(jiu)考慮(lv)基礎(chu)設(she)施所(suo)帶(dai)來的(de)挑戰(zhan)。規(gui)劃智慧城(cheng)市(shi)基礎(chu)設(she)施，并(bing)從智慧城(cheng)市(shi)組(zu)織和政(zheng)府項(xiang)目中籌集專項(xiang)資金可能是一個良好的(de)開端。
此(ci)外，在(zai)許(xu)多(duo)情況下，城市開始(shi)使用(yong)現有(you)(you)的(de)(de)基(ji)礎設施收集數據(ju)，如公(gong)共汽車(che)票務系(xi)統(tong)、現有(you)(you)閉(bi)路電視和原有(you)(you)的(de)(de)交通監控系(xi)統(tong)。對(dui)于資金或資源有(you)(you)限的(de)(de)城市，這(zhe)是(shi)一種可行的(de)(de)替(ti)代方案。
02、強大(da)的互聯互通需求挑戰
面臨的挑戰：
智慧城(cheng)(cheng)市需要為居民和(he)游(you)客提(ti)供強大(da)的互(hu)聯(lian)互(hu)通資源，以(yi)支持經濟發展和(he)互(hu)聯(lian)城(cheng)(cheng)市服務。然而，即便(bian)是在(zai)西方(fang)的大(da)城(cheng)(cheng)市，實(shi)現良好(hao)的互(hu)聯(lian)互(hu)通也(ye)絕非易事。其中(zhong)包(bao)括(kuo)三(san)個要素：
①運營商需要為城(cheng)市(shi)不同區域提供足夠的覆蓋和容(rong)量(liang)。
②場地所有者和(he)企業需(xu)要主機連接設備或運行自有設備。
③市政府需(xu)要與(yu)運營商和私營企業(ye)合(he)作，以確保覆蓋整個城(cheng)市。
在(zai)密集的(de)(de)城市環境中，射(she)頻信號常常受(shou)到建(jian)筑(zhu)物和(he)某(mou)些建(jian)筑(zhu)材料的(de)(de)阻礙。環保建(jian)筑(zhu)的(de)(de)某(mou)些特定要(yao)(yao)(yao)求(qiu)有時會(hui)與射(she)頻覆蓋需求(qiu)相沖突。城市需要(yao)(yao)(yao)節(jie)能、可(ke)擴展并有效的(de)(de)解決方案，支(zhi)持(chi)移動用戶的(de)(de)需求(qiu)，以(yi)及物聯網(wang)和(he)機器對機器(M2M)數據(ju)傳輸的(de)(de)連接(jie)性要(yao)(yao)(yao)求(qiu)。
如何克服：
智能數字(zi)(zi)分(fen)布式(shi)天線系統(idDAS)提供了(le)一(yi)種技術(shu)途(tu)徑。這(zhe)種方法是(shi)一(yi)種網(wang)絡(luo)拓撲結構(gou)，支持智慧城(cheng)市中的多個連接需求。數字(zi)(zi)DAS具有性價比高(gao)(gao)和節能高(gao)(gao)效的特點，幾(ji)乎可(ke)以在任何城(cheng)市環境中提供良好(hao)(hao)的覆蓋率。DAS還能夠支持5G技術(shu)，為(wei)城(cheng)市下(xia)一(yi)代移動(dong)連接做好(hao)(hao)準備。
03、智慧(hui)城市中云計(ji)算安全(quan)問題
面臨的挑戰：
智慧(hui)城(cheng)(cheng)市必須依(yi)靠云(yun)計算技(ji)術來承載數(shu)據(ju)和運營服務，與利(li)益相關者共享(xiang)數(shu)據(ju)，為居民(min)提供廣泛的訪問。與此同(tong)時(shi)，城(cheng)(cheng)市服務管理(li)著大量高度敏感的數(shu)據(ju)，其中很多都涉及隱(yin)私和法規問題，不(bu)適合(he)存儲(chu)在(zai)公(gong)有(you)(you)云(yun)上(shang)。大多數(shu)城(cheng)(cheng)市采用混合(he)云(yun)策(ce)略，有(you)(you)些(xie)系統(tong)托管在(zai)本(ben)地或私有(you)(you)云(yun)架構中，有(you)(you)些(xie)則(ze)托管在(zai)公(gong)有(you)(you)云(yun)上(shang)。但這也帶來了運營和安全方面的挑戰(zhan)，考慮到城(cheng)(cheng)市可(ke)用的IT資源有(you)(you)限，這些(xie)挑戰(zhan)很難應對(dui)。
如何克服：
2019年，美國(guo)“智(zhi)(zhi)慧城(cheng)(cheng)市(shi)和社區(qu)挑戰”組(zu)織發布了一(yi)份藍圖(tu)，可(ke)(ke)以幫(bang)(bang)(bang)助(zhu)智(zhi)(zhi)慧城(cheng)(cheng)市(shi)和社區(qu)采用(yong)安全(quan)的(de)(de)云(yun)(yun)架構，基(ji)于混(hun)合(he)云(yun)(yun)概念(nian)保(bao)護個人(ren)身份信息(PII)并(bing)(bing)支持(chi)保(bao)密(mi)性。該(gai)藍圖(tu)可(ke)(ke)以幫(bang)(bang)(bang)助(zhu)智(zhi)(zhi)慧城(cheng)(cheng)市(shi)采用(yong)協(xie)調云(yun)(yun)服務(wu)機制，包括用(yong)于災難時(shi)的(de)(de)恢復和云(yun)(yun)備份。它是(shi)基(ji)于美國(guo)國(guo)家標準與(yu)技術研究院(NIST)的(de)(de)網絡安全(quan)框架，并(bing)(bing)包含(han)幫(bang)(bang)(bang)助(zhu)城(cheng)(cheng)市(shi)限制數據(ju)保(bao)密(mi)性、完整(zheng)性和可(ke)(ke)用(yong)性風險的(de)(de)步驟。遵(zun)循該(gai)藍圖(tu)可(ke)(ke)以幫(bang)(bang)(bang)助(zhu)城(cheng)(cheng)市(shi)采用(yong)更實用(yong)、安全(quan)的(de)(de)云(yun)(yun)架構。該(gai)建議包括針對數據(ju)風險的(de)(de)三級(ji)分(fen)類方案，幫(bang)(bang)(bang)助(zhu)構建混(hun)合(he)云(yun)(yun)或(huo)多云(yun)(yun)體系(xi)結(jie)構。這三個層次是(shi)：紅色，表(biao)示PII等高度(du)敏感(gan)的(de)(de)數據(ju);黃色，表(biao)示可(ke)(ke)以更廣泛(fan)共享的(de)(de)數據(ju);綠(lv)色，表(biao)示可(ke)(ke)以公開共享的(de)(de)低敏感(gan)性數據(ju)。
基于數據分(fen)類，智(zhi)慧城市負(fu)責(ze)人(ren)可以(yi)根據法律和(he)(he)監管要求、安(an)全(quan)(quan)政策、數據存儲和(he)(he)收集實踐等指(zhi)標(biao)，來保護(hu)隱私和(he)(he)安(an)全(quan)(quan)。
04、高效的數據處理和分析
面臨的挑戰：
智(zhi)(zhi)慧城市需要有效收集和(he)分(fen)析(xi)日(ri)益增長的(de)(de)(de)物聯網數(shu)(shu)據(ju)(ju)(ju)(ju)。數(shu)(shu)據(ju)(ju)(ju)(ju)有多種格式，從日(ri)志數(shu)(shu)據(ju)(ju)(ju)(ju)到環境傳感器讀數(shu)(shu)，再到監(jian)控(kong)視頻記(ji)錄等(deng)。智(zhi)(zhi)慧城市只有在處理(li)其數(shu)(shu)據(ju)(ju)(ju)(ju)并(bing)(bing)持(chi)續不(bu)斷地(di)從數(shu)(shu)據(ju)(ju)(ju)(ju)中提取(qu)見(jian)解(jie)(通常是(shi)實時(shi)(shi)的(de)(de)(de))的(de)(de)(de)情況下才(cai)有效。這(zhe)需要強大(da)的(de)(de)(de)基礎設(she)施(shi)，可以存儲數(shu)(shu)據(ju)(ju)(ju)(ju)并(bing)(bing)以自動化的(de)(de)(de)方式執行所需的(de)(de)(de)分(fen)析(xi)。因(yin)此，最大(da)的(de)(de)(de)挑戰(zhan)之一(yi)是(shi)確(que)定數(shu)(shu)據(ju)(ju)(ju)(ju)優(you)先級。例如，在數(shu)(shu)萬小時(shi)(shi)的(de)(de)(de)攝(she)像數(shu)(shu)據(ju)(ju)(ju)(ju)中，智(zhi)(zhi)慧城市如何才(cai)能實時(shi)(shi)決定哪些(xie)分(fen)析(xi)和(he)見(jian)解(jie)至關重(zhong)要?或者哪一(yi)部分(fen)傳感器數(shu)(shu)據(ju)(ju)(ju)(ju)可以產生可操(cao)作的(de)(de)(de)見(jian)解(jie)來改善城市服(fu)務等(deng)?如果沒(mei)(mei)有自動的(de)(de)(de)數(shu)(shu)據(ju)(ju)(ju)(ju)優(you)先排序機制，就沒(mei)(mei)法實施(shi)有意(yi)義(yi)的(de)(de)(de)分(fen)析(xi)并(bing)(bing)且合理(li)使(shi)用和(he)操(cao)作數(shu)(shu)據(ju)(ju)(ju)(ju)。
如何克服：
智(zhi)慧城市(shi)(shi)須(xu)建(jian)設基于(yu)機(ji)器學習和人(ren)工(gong)智(zhi)能(neng)的基礎設施(shi)，能(neng)夠(gou)自動(dong)對數據流進(jin)行優先排序，并將(jiang)重點放在重要的數據上，從而讓城市(shi)(shi)官員(yuan)注意到相關的見(jian)解和分析。例如，人(ren)工(gong)智(zhi)能(neng)系統(tong)可(ke)(ke)以識(shi)別城市(shi)(shi)一(yi)天中某(mou)些特殊時段的空氣(qi)質量，通過深入(ru)研究這些數據來(lai)確定污染(ran)源(yuan)，城市(shi)(shi)可(ke)(ke)以采取(qu)行動(dong)來(lai)改善空氣(qi)質量。
創建智(zhi)慧城市(shi)(shi)的(de)(de)(de)(de)目的(de)(de)(de)(de)是通過數字(zi)化轉型提高效率，集中(zhong)服務和運營。然而(er)，這些努(nu)力做到卻很不(bu)(bu)容易(yi)。適當(dang)的(de)(de)(de)(de)規劃可以(yi)幫(bang)助城市(shi)(shi)避免不(bu)(bu)必要(yao)的(de)(de)(de)(de)開銷和延(yan)誤。好(hao)的(de)(de)(de)(de)智(zhi)慧城市(shi)(shi)規劃不(bu)(bu)僅(jin)要(yao)使用新技(ji)術，還要(yao)利用現有(you)的(de)(de)(de)(de)資源，應該(gai)在引入新技(ji)術時(shi)考慮到遺留操作的(de)(de)(de)(de)可連接性(xing)。在確保數據和用戶隱私(si)保護(hu)的(de)(de)(de)(de)同時(shi)，網(wang)絡(luo)安全(quan)應該(gai)是時(shi)刻都需要(yao)關注的(de)(de)(de)(de)問題。隨著(zhu)技(ji)術的(de)(de)(de)(de)不(bu)(bu)斷發展(zhan)和成熟，在規劃智(zhi)慧城市(shi)(shi)時(shi)應該(gai)考慮到靈活性(xing)，預測和考慮到智(zhi)慧城市(shi)(shi)未來的(de)(de)(de)(de)發展(zhan)。
