智慧城市：使未来更加宜居的数字化解决方案

　　由于城市变得越来越智能化，它们变得更加宜居，也更加灵活。今天我们来展望一下技术能为城市环境做出什么贡献。

　　直到最近，城市的领导者才将默默奉献的智能技术视为提高效率的主要工具。如今，技术正在以更直接的方式走进居民的生活。智能手机已经成为城市的钥匙，它将运输、交通、公共医疗卫生服务、安全警报和社区新闻等即时信息传递给数百万人。

　　经过十年的反复试验，市政领导人意识到，智慧城市战略应该以人为出发点，而不是技术。“智能(smartness)”指的不仅仅是在传统基础设施中安装数字接口或简化城市运营。它还涉及有目的地使用技术和数据来做出更好的决策，实现更高的生活质量。

　　生活质量的涉及面很广，从居民呼吸的空气到他们走在街上的安全感。麦肯锡全球研究院(麦McKinsey Global Institute，MGI)的最新报告《智慧城市：使未来更加宜居的数字化解决方案》分析了数十种数字化应用如何解决这些现实的、非常人性化的问题。本报告发现，城市可以使用智能技术将一些关键的生活质量指标提升10%至30%——这些数字可以挽救生命、减少犯罪事件、缩短通勤时间、减轻健康方面的负担以及减少碳排放。

　　是什么让一个城市变得智慧?

　　智慧城市让数据和数字化技术发挥效用，以制定更好的决策并改善生活质量。更全面、实时的数据使机构能够在事件发展时观察事件，了解需求模式如何变化，并以更快、成本更低的解决方案做出响应。

　　三个层面协同工作，使智慧城市生机勃勃(图1)。第一层是技术基础，其中包括通过高速通信网络连接的大量智能手机和传感器。第二层由特定应用程序组成。将原始数据转化为警报、洞察和行动需要合适的工具，这就是技术提供商和应用程序开发人员的用武之地。第三层是城市、公司和公众的资源使用情况。很多应用程序只有得到了广泛采用并设法改变行为时才能获得成功。这些应用程序鼓励人们在非工作时间使用交通工具、改变路线、减少能源和水的使用，并在一天中的不同时段这样做，以及通过预防性自我护理(preventive self-care)减少医疗系统的压力。

　　智慧城市技术具有改善城市生活质量的巨大潜力

　　麦肯锡全球研究院对智慧城市应用程序如何影响生活质量的各个维度做出了评估：安全、时间和便利性、健康、环境质量、社会联系(social connectedness)和公民参与(civic participation)、工作和生活成本。大量的结果反映了这样一个事实，即应用程序在不同城市之间的表现有所不同，具体取决于遗留基础设施系统和基础起点等因素。

　　应用程序有助于城市打击犯罪并改善公共安全的其他方面

　　将一系列应用程序进行最大化部署可以将死亡人数(谋杀、道路交通事故和火灾所导致的)降低8%至10%。在一个拥有500万人口的高犯罪率城市，这可能意味着每年可以挽救300人的生命。殴打、抢劫、入室盗窃和车辆盗窃事件可降低30%至40%。除了这些指标外还有很多不可估量的好处——居民来去自由而不必担惊受怕。

　　技术不是犯罪问题的速效对策，但是机构可以使用数据更有效地部署稀缺资源和人员。例如，实时犯罪地图(Real-time crime mapping)利用统计分析来凸显模式，而预测性警务(predictive policing)则更进一步，它可以预测犯罪，在犯罪发生前予以阻止。当事件确实发生时，枪击检测(gunshot detection)、智能监视(smart surveillance)和家居安防系统(home security system)等应用程序可以加快执法。但是，数据驱动的警务必须以保护公民自由的方式进行部署，并避免将特定社区或群体当罪犯看待。

　　在生命受到威胁时必须争分夺秒，一线救护人员在第一时间到达紧急情况现场至关重要。智能系统可以优化呼叫中心和现场作业，而交通信号优先权(traffic-signal preemption)可为紧急车辆提供清晰的驾驶路径。这类应用程序可将紧急响应时间缩短20%至35%。响应时间已经短至8分钟的城市可以减少近2分钟的时间。一个平均响应时间为50分钟的城市至少可以削减17分钟。

　　智慧城市技术可以使日常通勤更快，使人少一分沮丧

　　世界各地城市的数千万人每天上下班都要忍受繁忙的交通和过度拥挤的公交车和火车。改善日常通勤对提高生活质量至关重要。

　　到2025年，部署了智能移动应用的城市有可能将平均通勤时间减少15%到20%，有些人的通勤时间甚至可以进一步缩短。各个应用程序能发挥的潜力大不相同，具体取决于每个城市的密度、现有的交通基础设施和通勤模式。在一个拥有庞大交通系统的密集城市，智能技术每天可以节省近15分钟的平均通勤时间。在一个通勤十分劳累的发展中城市，智能技术每天能缩短20至30分钟的通勤时间。

　　一般而言，交通系统得到充分使用的城市可以从简化乘客体验的应用程序中受益。使用数字标牌或移动应用提供交通延迟的实时信息，使乘客能够即时调整路线。在现有物理基础设施上安装物联网传感器有助于技术人员在故障和延误发生前解决问题。

　　在自驾很普遍或公交车是主要交通方式的城市，缓解道路拥堵的应用更为有效。在公交车出行为主要交通工具的发展中城市，交通信号的智能同步有可能将平均通勤时间减少5%以上。实时导航使驾驶员意识到交通延误并帮他们选择最快的路线。智能停车应用直接将他们指向车位，使他们不必徒劳地兜转于城市街区而浪费时间。

　　城市可以成为改善健康状况的催化剂

　　由于城市密度很高，这使其成为解决健康问题的重要平台(尽管目前未得到充分利用)。我们意识到，技术在医疗领域的作用是广泛的，不断变化的，因此我们只分析能让城市发挥作用的数字化应用。我们量化了它们对残疾调整生命年(DALYs)的潜在影响，这是世界卫生组织用于表达全球疾病负担的主要指标，它不仅反映了因早逝而错过的年华，也反映了因残障而错过的正常生活。如果城市将我们的分析中包含的应用程序做了最大化部署，我们认为将DALY降低8%至15%是完全有可能的。

　　有助于预防、治疗和监测慢性疾病(如糖尿病或心血管疾病)的应用可能在发达国家最有作为。远程病人监测系统(Remote-patient-monitoring system)有可能将高收入城市的健康负担减少4%以上。这些系统使用数字化设备获取重要数据，然后将这些数据安全地传输给别处的医生进行评估。这些数据可以在患者需要早期干预时提醒患者和医生，避免并发症和住院治疗。

　　城市可以使用数据和分析来发现具有较高风险指数的人群，并更准确地制定干预措施。所谓的移动医疗干预可以发出关于疫苗、卫生、安全性行为和遵循抗逆转录病毒治疗方案(antiretroviral therapy regimen)等性命攸关的信息。在婴儿死亡率(infant-mortality rate)较高的低收入城市，光是以孕产妇和儿童健康为重点的数据干预措施就可以将残疾调整生命年(DALY)降低5%以上。如果发展中城市使用传染病监测系统在快速蔓延的流行病中领先一步，那么将伤残调整寿命年进一步降低5%是有可能的。通过视频会议提供临床咨询的远程医疗也可以在医生短缺的低收入城市挽救生命。

　　智慧城市可以提供更清洁，更具可持续性的环境

　　随着城市化、工业化发展和消费的增长，环境压力也在增加。建筑物自动化系统、动态电价以及一些移动应用能将碳排放量减少10%至15%。

　　结合了高级计量和数字反馈信息的用水跟踪机制可以在用水量较多的城市促使人们保存用水并减少15%的用水。在发展中国家的很多地方，最大的废水来源是管道泄漏。部署传感器和分析机制可以减少高达25%的损失。像垃圾按量收费(pay-as-you-throw)这样的数字化跟踪应用可以将人均固体垃圾减少10%至20%。总体而言，城市每人每天可节省25至80升水，并且每人每年可将不可循环利用的固体垃圾减少30至130公斤。

　　空气质量传感器不能自发地解决污染源问题，但它们可以发现污染源并为进一步行动提供依据。北京通过密切跟踪污染源并对交通和建设做出相应的调整，在不到一年的时间内将致命的空气污染物减少了大约20%。个人可以通过智能手机应用与公众分享实时空气质量信息，从而采取保护措施。这可以将不利健康的影响降低3%至15%，具体要看当前的污染水平。

　　智慧城市可以创造一种新型的数字城市公共空间并增强社会联系

　　社区是很难量化的，但麦肯锡全球研究院对城市居民进行了调研，以查明与当地官员沟通的数字渠道以及促进实际互动的数字化平台(如Meetup和Nextdoor)是否会产生影响力。我们的分析表明，使用这类应用程序几乎可以使与当地社区建立联系的居民的比例翻一倍，与当地政府建立联系的人数比例也增加了两倍。

　　为公共机构和地方机构建立双向沟通的渠道，这可以使市政府反应更敏捷。很多城市机构在社交网络上一直十分活跃，而另一些城市机构则自行开发了公民互动应用程序。这些渠道除了传播信息外还为居民提供了报告问题、收集数据或权衡规划问题的工具。巴黎实施了参与式预算(participatory budget)，邀请所有对项目发表想法，然后举行在线投票，以决定哪些想法可以获得资金。

　　将城市变成智慧城市不是创造就业的战略，但智能解决方案可以提高当地劳动力市场的效率，并略微降低生活成本

　　很多地方官员都想知道，将城市变成智慧城市是否能创造更多的高薪技术岗位或加速自动化浪潮。我们的分析发现，这对正规的就业有一定的积极影响。智能技术将直接使一些人下岗(例如市政府的行政和现场工作)，同时也创造了其它的工作岗位(例如维护，驾驶和临时安装工作)。电子职业中心(E-career center)可以通过建立更高效的雇用机制以及吸引更多失业和不工作的人加入劳动力队伍，从而产生一定的积极影响。数据驱动的正规教育和线上再培训计划可以加强城市的技能储备。将营业执照签发、土地报批和税务申报等政府职能数字化可以使当地企业免于繁文缛节，从而有助于营造更具创业精神的商业环境。

　　世界上很多最具活力和最令人向往的城市都面临着严重的住房短缺，这推高了房租和房价。扩大房源可以降低这些成本。很多地方因官僚体制而陷入了土地征用、环境研究、设计审批报批等困境。对这些流程进行数字化可以避免风险和延误，从而推动更多的建设。此外，大多数城市有大量可用来扩充房源的闲置土地。创建开源的地籍数据库(open-source cadastral databases)有助于发现可供开发的地块。

　　智能应用程序可以在其它领域节省成本，例如鼓励人们更高效地使用公用事业和医疗系统。家居安防系统、个人警报设备和可穿戴设备等产品涉及到消费，但人们愿意为它们所带来的价值买单。移动应用程序也带来了新的价值，尽管线上计程车调配系统(e-hailing)可能会鼓励人们更频繁地搭计程车。然而，线上计程车调配系统和其它共享应用程序使一些人放弃购买私家车。麦肯锡全球研究院估计，普通人可以节省高达3%的当前年度支出(current annual expenditure)。

　　从目前全球50个城市的部署情况来看，即使是最先进的部署仍然任重而道远

　　麦肯锡全球研究院为全球50个城市的部署情况拍了快照，这不是为了加冕全球最智慧的城市，而是展示全球正在进行的全部活动。这包括评估每个城市的技术基础，城市当前的应用推广和公众采用率。

　　我们对每个城市的技术基础的观点都考察了传感器和设备的覆盖程度、通信网络的质量以及开放数据端口(open data portal)的存在。其中最先进的城市是阿姆斯特丹、纽约、首尔、新加坡和斯德哥尔摩——但即使是这些领跑者，也只占当今综合技术基础的三分之二。总的来说，中国、东亚、欧洲和北美的城市拥有相对强大的技术基础，中东的豪华城市也是如此。但非洲、印度和拉丁美洲的城市却相对落后，尤其是在传感器层的安装上没跟上，这是资本支出最大的要素。

　　我们使用当前智能应用程序的一个检验清单来衡量每个城市的实施进度。大多数城市一直都很重视移动性，但总体上实施了最多应用程序的地方(伦敦、洛杉矶、纽约、首尔、深圳和新加坡)已涉足多个领域。有些城市尚未实施能最大限度地解决一些优先事项问题的应用程序。

　　麦肯锡全球研究院在所有被分析的城市进行了线上调查，以评估居民对其环境中已经发挥作用的技术的看法。我们发现，亚洲城市在认知，使用和满意度方面表现最佳，而欧洲城市则落后了。积极的采用和认知似乎和城市的青年人口相关，他们不仅接受了更加数字化的处事方式，而且对此表现出期待。

　　智慧城市改变了基础设施的经济，为合作伙伴和私营部门的参与创造了空间

　　智慧城市技术有助于城市最大化利用资产，无论是拥有大量的遗留系统还是从头开始创建。在有形资产和维护上进行投资的问题是绕不开的，但智能技术可以在核心组件升级时增添新的功能。

　　基础设施投资曾一度使城市被需要大量资本且遥遥无期的计划套牢。如今，他们只要将传统结构和智能解决方案结合起来就可以更加动态地对需求变化的方式做出响应。如果偏远地区的人口飙升，那么增加新的地铁或公交线路以及随之而来的车队扩建可能需要数年时间。相比之下，私营的按需小巴服务可以更快地启用。

　　市政府不一定要成为各类服务和基础设施系统的唯一出资方和运营者。虽然对我们所考察的大部分应用程序的实施工作应由公共部门来做，但大多数初始投资可能来自私人参与者。公共财政可以仅用于必须由政府提供的公共物品。此外，公共部门的大部分初始投资能产生积极的经济回报，这为建立合作关系打开了大门。

　　让更多的角色参与进来不是一件坏事，因为这可以让更多的人采用基础设施并将更多创造力应用到用数据上。当私营部门的创新自然而然地涌现时，政府则可能要起到监管、召集关键参与者、提供补贴或改变采购决策的作用。有些城市不是采用总体规划方法，而是将自身定位为生态系统，创建联盟甚至物理协作空间。

　　有些城市正在以财富、密度和现有高科技产业等固有优势开始转型。但即使是不具备这些优势的地方也可以通过愿景、良好的管理、打破陈规的愿望以及不断地满足居民需求来鹤立鸡群。私营部门(非盈利性的)和技术人员还有很大的发展空间——最重要的是，个体有权塑造他们称之为家的城市的未来。