“云端之城”

【摘要】 如今云技術發展日趨成熟，已經滲透到各行各業。基于國內外已有的智能城市管理與發展的探索，借助于云計算與其他高新科技的應用，筆者提出“云端之城”的概念與構成，旨在探索智能、宜居、生態、高度自治的未來城市建構方式。

【關鍵詞】 云計算 云端之城

云城市是一個已被提出過的概念，它是由張天彥先生及其團隊創造的，其借鑒云強大的公共資源配置功能，在空間上重構城市，以城市的實體公共資源配置中心即云中心為建筑核心，周圍發散安排各種功能建筑，力求任何建筑都能最快連接至云中心。由于云城市理念大量的集中了人們生活的各種可以共享的公共資源，將會實現前所未有的集約化、信息化、數字化、智能化城市。

筆者認為“云”作為一種新的信息系統的運行方式，其對城市空間的影響是緩慢的，類似電子商務的出現對城市實體店空間排布影響一樣。“云計算”公共資源配置中心的硬件構成主要是運算器和服務器，它可以被安置在任意一個相對安全的城市環境里，就像供電設施一樣（防洪、抗震指數較高地區，受干擾較小，具體設置可以參照變電站的配置標準），不需要因為計算中心的存在而改變城市的空間結構。

區別于云城市，在這里筆者提出的“云端之城”將嘗試從城市基礎設施建設的各個領域闡述“云”在城市發展的運用，不僅包括數字化的管理，還有硬件配置（傳感器）等方面。

一、“云端之城”構想來源與實例

“云端之城”的體系已在一些實驗性項目中初見端倪。以下范例分別從交通系統、環衛系統、全面檢測系統描繪了“云端之城”的部分圖景。

1.1哥本哈根自行車感應系統

2009年12月的哥本哈根世界氣候大會上曾展示過一個叫“哥本自行車”的例子。項目中自行車成為了智能移動感應裝置的載體，可以檢測騎行者在城市中的活動行為、其所處的環境狀況以及機動性。騎車者通過網絡的應用程序可以測算他們騎車的強度是否達到自己設定的鍛煉目標，在騎行過程中是否會在某些時刻遇到困難，也可選擇污染最少的上班路線，甚至可以得知他們的朋友是否就在近處。除了給騎行者提供個人信息之外，城市的騎行者之間可以通過系統交換各自得到的信息，也可以匿名地和政府進行信息互通。當自行車切換到“擁堵檢測”模式時，可以實時地感應所在地的污染狀況以及城市范圍內的擁堵情況，從而疏解騎行者密度，使搜集到的信息價值得到提升。另外，感應自行車能夠讓騎行者參與到城市層面的決策中。在“綠色英里”的計劃中，將依據人們騎行的英里數進行獎勵，并最終建立市級的基金會來獎勵人們對減少碳排放量做出的貢獻。

1.2“垃圾軌跡”項目

麻省理工學院的“垃圾軌跡”課題由開發一個小型的智能的，可感知定位的標簽——“智能塵埃”開始。這些小巧、可被定位的微電子機械（MEMS）極易被分裝到不同的物品上以提供有用的信息，并形成一個網絡。這些標簽，完全符合美國以及其他國家的固體廢物處理標準，可以被附著到不同種類的垃圾上，由此這些垃圾可以通過垃圾管理系統被檢測出來，追蹤人們日常垃圾的最后一段旅程。“垃圾軌跡”項目是了解城市垃圾回收流程的第一步，它激起了廣大市民以及環保人士的興趣。同時它將呈現正在城市中發生的另一個變化，一個自下而上的途徑來管理資源并通過這個技術的普及和散布改變人們的行為，更好地促進環保事業的發展[1]。

1.3“城市觸覺”項目

“城市觸覺”是通過使用高密度布點的儀器來測定城市的多樣性以及其健康發展的狀況。這些感應器被安裝在整個城市范圍內，它們可以捕捉氣象信息，空氣質量信息，噪音污染狀況，路況信息等等。項目最大的挑戰是如何通過網絡將這些傳感器與其相對應的提供這些實時信息數據的基礎設施相連接。單獨設置的數據檢測裝置需要持續的保養維修才能持續地使用，而且不是所有設置感應器的地方都能通過實體線路連接上網絡。解決方法之一是使用無線的網絡來連接這些傳感器，他們試圖建立一個覆蓋整個城市的無線網絡。城市觸覺的節點被安裝在屋頂以及路燈上，他們與周邊很大范圍內的傳感器都有很好的連接。這些搜集到的數據通過無線的網絡轉發，并最終集中到一個中心服務器，然后將這些數據呈現在互聯網上。即使距離遙遠，人們也可在第一時間將這些數據圖像化，或是對傳感器搜集到的數據進行查詢[2]。

二、云端之城的核心構成

從例子中可以看出，“云端之城”的片段是可實現的，并被證明對生態城市的發展有很大的利處。參照案例，筆者構想了云端之城的基本組成框架。

1）“云端之城”之硬件平臺：由城市傳感器、傳輸網絡、數據處理器（運中心）組成。

城市傳感器根據不同需求被安置于道路欄桿上、管道管壁、屋檐上等，用于檢測道路擁堵、給排水用量、能源利用情況、城市環境質量、城市防災感應等。

傳輸網絡由城市房屋屋檐上一定數量的無線數據接收節點組成，每個節點有一定的服務半徑，在服務半徑內設置的傳感器都會將搜集到得數據通過無線的方式傳送給各節點。節點通過有線光纜（可利用現存的光纜系統）連接城市云計算處理中心。

城市傳感器和特殊的傳輸網絡的布置和應用將是整個系統的關鍵所在。終端感受器等同于監測設備，但需要縮小體型以適應不同的環境配置、較為安全的防水防曬等保障，并且需有一定頻率的維護。數據處理器（云中心）接受并處理來自傳感器的信息，其安置環境可參考配電站的設置環境。

2）“云端之城”之云平臺：云平臺是所有數據得到利用的出口。數據的共享性可分為兩大方面，即可獲得性和可操作分享性。可獲得性指的是數據可以被任何用戶下載，而可操作分享性指的是用戶可對獲得的數據進行加工分析，最后上載到服務平臺上，和公眾一起分享數據反應的事實情況。它由原始數據、對應網絡查詢、數據處理軟件下載和數據分析上載系統組成。

3）“云端之城”之云服務：云服務即整個系統全程的輔助管理， 公眾比較關心的是服務的后期機制，即數據反饋之后的情況。在哥本哈根自行車系統的例子中，人們可以享受健康評測、選擇路徑等實際服務，亦可由“自行車騎行英里數”得到相應的環保獎勵。

云服務包括面向市民和面向學術研究兩大部分。面向市民的服務分為獎懲制度和服務系統。服務系統根據不同的數據，自動為用戶生成需要的信息如健康評測、選擇路徑等。獎懲制度根據用戶使用資源的狀況給與相應的物質或是精神上的獎勵。而面向學術研究可以由各個機構申請或是直接由研究機構自行建設開發服務。

三、“云端之城”的特征以及建構的適用范圍

“云端之城”將為每一位市民構建完全不同的生活方式。人們繳納電費水費或是辦理一切繁雜的手續業務都可以做到一站式解決；交通“云”可以促使人們自覺地遵守法律規范，環衛“云”能讓人們有節制地產生垃圾，促進環保事業的發展。這將形成一個龐大的自反饋的體系，為建構未來的生態城市作出實質性的探索和貢獻。從產業發展層面來看，“云計算”將帶來很多新型的業態，可以成為新型的業績增長點。而城市的社會管理水平、公共服務水平都將在“云計算”的普及運用下得到實質的提升。由此，新一代的綠色城市也將應運而生。而從其他角度來看，“云”城市可以構建良好的城市形象：不管是加大基礎設施建設也好，或是城市建設多大規模、多大峰值的云計算中心，多大覆蓋范圍的傳感器和節點布置，都是塑造良好城市形象的重大工作[3]。雖然“云”是一個日漸熱門的詞匯，但不是每個城市都有實力去發展成為“云端之城”。 這就要權衡得到與付出的比重。一個城市本身擁有的資源以及其定位和在區域中的地位都決定了它是否能夠成為“云端之城”。因為“云”技術的普及需要大量基礎設施的建設，城市可以根據自身的發展定位、最為迫切的需求、所擁有的資金情況來選定“云”技術運用的具體方面。只有在城市本身的正常運行得到充分的保障之后，才能再考慮附加的“云端之城”網絡。當然“云端之城”的建設可根據城市不同的發展情況階段性進行，或是片段性的進行。如選取對城市發展最有利得若干系統（如交通系統監控等）進行重點建設等。

參 考 文 獻

[1] Christine Outram， Assar Biderman，Carlo Ratti， Self-Engineering Ecologies[C]， Ecological Urbanism 2011

[2] Matt Welsh and Josh Bers， CitySense： An Urban-Scale Sensor Nework [C]， Ecological Urbanism2011

[3]安暉，國內城市云計算發展存在的三方面問題， 在2012年中國城市云計算系列報道之智能交通與醫療云大會上的發言稿