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19世纪中叶的工业革命之后，英国成为历史上首个城市人口超过农村人口的国家。150年后的今天，城市已经是地球上更多人赖以生存的群落。就像远古智人用火焰、耕种、狩猎将原始群落发扬光大一样，21世纪的智人们，也在探索如何让他们的城市满足其基本需求和更多渴望。不同的是，他们需要利用更高效的工具改造这个庞大群落，才能满足他们业已进化得更聪明的大脑和行为。
几年前，开始有人把这种更为舒适的群落称之为“智慧城市”（Smart City）。他们认为，现代信息技术、互联网、数据及所有这些元素交融后产生的技术变体，比如物联网、大数据、区块链、人工智能等，足以令城市进化成一处更理解和适应人类需求的居所。
工程师、科学家、未来学家、城市规划者，正在乐此不疲地讨论、尝试、证明和推翻CONTROL ENGINEERING China版权所有，赋予城市像人类大脑一样能够思考的能力。
公共服务、交通、能源、基础设施等方面，是考察城市智慧的多个维度。在巴斯夫看来，信息技术和数字化并非智慧城市的全部，绿色的、与环境相适应的、可持续的实践也是城市的“智慧”。
比如，在美国纽约，为了防止内涝，城市决策者需要精准掌握地下管网的水位实时数据，而在德国柏林的伯茨坦广场，运用了新材料的海绵地面，能迅速让水直接渗透至地面以下，更直接地防止内涝。再比如，整合了公共交通和私家车运行监测数据的智能交通网大幅提升了城市出行效率，而添加了新材料的燃油则降低了汽车尾气中的杂质，二者皆能达到降低碳排放的目的。
很显然，无论是通过化学等人类基础学科探索的绿色、可持续的解决方案，还是通过信息技术想要提升的效率，他们都在解决关于人类生存环境的棘手难题，打造一座“智慧城市”。
高效、深入的数字化应用
毋庸置疑，数字化大大提升了智慧城市的连接性，数字化工具让社会活动的各个层面都变得更高效。
在越来越多的城市场景中，我们愈发感受到数字化已经深深嵌入城市生活之中。例如广泛在车辆上安装的GPS定位系统成为智能地图的数据来源，反映在用户的终端上，可以提供道路实时拥堵状况的参考；家用安全系统能检测室内天然气浓度、湿度、温度，以及摄像头记录到的异常信息，并通过手机终端提醒户主；一座城市的医生能通过高度发达的信息系统和智能技术操控另一座城市手术台上的机械手臂完成手术。
这些智能应用场景构成了人们对于智慧城市的第一印象——各类数字化应用正让我们的生活变得更加便捷、舒适。而随着数字化的深入发展，传统行业间的壁垒被打破，跨界的时代已经来临。
在工业上，数字化工具和物联网正在成为数字工厂的基石。数字工厂中每一台设备都是数据接收器，通过数据收集并加以分析，可有效优化生产流程；而将VR（虚拟现实）、AR（增强现实）与生产制造结合，也可降低能源消耗和生产成本；在建筑行业，物联网可以重新定义和重新定位BIM（建筑信息模型）技术。这意味着，在开工之前可以进行虚拟构建，共享项目流程中各项数据和信息；在研发领域，数字化在产品设计、测试等方面可以提供更高效的辅助，缩短新产品的研发时间。
智慧城市的终极目标是，通过最大化地优化城市功能，提升个人在城市中生活的质量。在这个目标之下，通过收集和开发城市居住者在使用城市基础设施时产生的大量数据，形成城市大数据，在挖掘和分析之后将结果反馈到城市管理的各个领域，也将是智慧城市管理的有效支撑。空气治理就是一个最佳例子。
在东亚和西欧等地球上人口比较密集、工业化程度较高的地区。工业污染和汽车尾气排放等人类行为而导致的恶劣空气质量一直困扰当地居民。现在的城市管理机构开始用数字化方案来辅助空气治理决策。较普遍的情况下，决策者会利用分布在城市中各个点位的空气质量监测站进行空气采样，汇总后的数据即可描绘出该城市的空气质量指数。但用这种方法做出的预测准确性受监测站部署密度的局限。物联网技术正在改变这一状况，利用大量更易安装的电化学传感器，可以更有效地收集和发送大量空气数据，通过数据快速识别污染源，并做出干预。
可持续的智慧出行
交通是城市发展的物质基础。过去一个世纪，为了满足不断扩张的城市人口的出行需求，以汽车为代表的交通工具迅速发展。而此后产生的空气污染、交通堵塞、无处停车等问题却让全球各地城市饱受困扰。曾经让城市运转更快的汽车，如今却阻碍着城市的畅通前行。
二十一世纪的交通需要创新。如果一个城市的运转，最终追求的是效率和舒适，那么智慧化应该是这个时代所能给出的答案之一。
在道路交通管理上，智慧城市正在广泛应用大数据分析来提升交通效率。借助软件管理系统，交通管理部门能够通过临时开启应急停车道和调整限速等手段来处理交通问题；导航系统则可以帮助驾驶者避开拥堵路段，在危险情况下发出警报以保护驾乘人员的安全。互联网和WiFi覆盖奠定了技术基础，而车载环境传感器、雷达和摄像头等则是这些辅助系统的数据来源。
在汽车模式创新和技术创新方面，各汽车企业已经感受到了市场竞争的压力，纷纷在产品、服务等方面加快创新，以满足市场需求。于是，人工智能、物联网、5G时代的技术机遇，叠加了新能源车市场迅速扩张，越来越多的人把目光投向智能电动车。未来的汽车将不仅节能环保，还将带来数字化的驾乘体验，比如成为一个通信的平台。
汽车是最能体现人类工业化水平的产品，而从工业革命到现在广泛谈论的工业4.0，工业化本身就是跟随科技不断演进的过程。实践证明，汽车企业的发展要获得巨大的生命力，最重要的还在于技术革新。
要实现可持续的智慧出行，除了以上方式，关键还在于能源的智慧应用，包括提高交通运输的能源效率，改善交通运输的能源结构。
为了实现获得可持续性CONTROL ENGINEERING China版权所有，人类想到的集体策略是减少碳排放，这也是气候变化巴黎会议等国际组织所倡议的内容。在实现碳排放的路径上人类面临多种选择：一是让生产和生活方式更集约，直接减少能源的使用；二是提高能源使用效率，在排放更少的前提下获得同样能量；三是不断寻找替代能源和材料。
巴斯夫相信，想要达到这些目标，就离不开化学创新，它将成为推动未来交通发展的一大动力。
在减排上，欧洲、日本、美国以及其它各国政府都先后出台了更为严苛的排放控制法规。作为全球第二大汽车消费国，中国近年也在排放标准上也逐渐向欧美看齐，比如国六b标准就提出了比欧六标准还要严格的要求。利用催化剂技术，即可有效减少汽车尾气中一氧化碳和氮氧化物等有害物质的排放。为了提高能源使用效率，汽车轻量化成为一个重要突破口www.cechina.cn，采用新材料的车身和内饰将大大减轻车辆自重并增强坚固性能。在新能源开发上，目前最受瞩目的是电动车的开发应用，而新材料的研发和使用能够突破电池能量密度的技术瓶颈。当然，除了电能，氢能源和天然气未来也将成为更多汽车的替代能源。
绿色的城市建设
不同于过去的城市建设思路，建筑和公共基础设施在智慧城市的场景中已经成为城市数据的采集器，比如埋在十字路口地面下的感应器，放置在城市各个角落的空气颗粒物检测传感器。
但是，鉴于多数自然资源消耗的不可逆性，决定未来人类居住形态的智慧城市更应当以可持续性为目标描绘城市规划蓝图，让城市朝着更集约、高效、可持续的方向发展。
在这一背景下，可持续建筑孕育而生。可持续建筑的核心理念是追求降低环境负荷，与环境相结合，且有利于居住者健康。其目的在于减少能耗、节约用水、减少污染、保护环境、生态和健康、提高生产力、有利于子孙后代。
如今，一座座可持续建筑已经在全球建造起来：从西到东，从北到南。这些建筑不仅低能耗的典范，而且同样可以为人提供舒适的环境。位于天津的中新天津生态城建造起全球首个高层被动房住宅项目，项目采用了先进的外墙保温系统、建筑气密技术等世界先进技术，实现全年建筑总能耗低于120 kWh/㎡，节能率达到90%，可为居住者节约2/3的采暖费。了一栋栋的低能耗高楼，它们应用了一系列旨在提高建筑能源效率的解决方案，不仅现代美观，还节能减排；上海中心大厦的双层玻璃幕墙能够避免室内直接和外界进行热量交换，起到冬暖夏凉的作用，使采暖和制冷的能耗比单层幕墙降低约50%。
作为可持续建筑的积极倡导者，以及全球绿色建材和建筑解决方案提供商，巴斯夫深知，为了实现城市的可持续化，新材料的应用功不可没。类似“被动房”等环保建筑概念的核心其实正是在于利用新材料来减少建筑的能源消耗，“被动式设计”是由英文Passive Design翻译而来www.cechina.cn，是一种适应气候特征并充分利用自然条件的设计手段，应用自然界的阳光、风力、气温、湿度的自然原理，尽量不依赖常规能源的消耗，以规划、设计、环境配置的建筑手法来改善和创造舒适的居住环境。
被动式建筑并不是一种能耗标准，而是一种兼顾效能和最佳舒适度的解决方案。比如降低冷暖调节能耗的墙面，充分吸收太阳能的光伏板，回收内部热能的储能材料等创新方式。品质优异的建材有诸多好处，例如让房屋的能效更高，增加房屋的耐用性，还可以实现更短的建造周期从而节省成本。
城市的活力来源于多样性。城市规划的目的在于催生和协调多种功用来满足不同人的多样而复杂的需求。新建筑能为城市增添靓丽的风景线，而老建筑则能记录城市的历史变迁。创新材料既能让新建筑更节能环保，也能令老建筑重新焕发生机。城市基础设施也将因先进材料变得更耐用控制工程网版权所有，更长时间地持续服务于城市中的居民。
城市学家简·雅各布斯曾将城市喻为“像生命科学一样、一种有序而复杂的问题”。在她看来，构成城市的诸多要素各不相同，却以一种微妙的方式相互联系在一起。
如果把数字化比作智慧城市的大脑，通信技术、智能科技能让这颗大脑运转得更高效。那么绿色、可持续的建筑物、公路、桥梁、发电站就是这座智慧城市的身体、肌理和器官，它们构成了这一实体的存在。只有创新、可持续的城市建设才能保证智慧城市更长时间地运转如新，人类也才能充分应用这颗更聪明的大脑，将所有关于美好生活的想象，装进城市这个复杂而有趣的有机体中孵化成为现实。
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