建筑與城市的狂想

陳婧

這里是數(shù)字世界與非數(shù)字世界混合或者兩者發(fā)生沖突的存在。

近年來，建筑總能耗所占的巨大比例（大約35%～40%）對全球能源與氣候發(fā)揮著越來越大的影響，這是推動智能建筑應用增長的主要因素。

“零能源”（Zero Energy）建筑在近幾年獲得尤其多的關(guān)注。顧名思義，這些建筑所消耗的能源等同于自身所生產(chǎn)的能源當量。而自2017年以來，來自世界各地的房地產(chǎn)開發(fā)商、不僅關(guān)注將商業(yè)建筑通過加裝及改造智慧系統(tǒng)以實現(xiàn)“零電力建筑”的目標，更把定義延展到包括水、空氣、光線、建筑材料等資源角度，從而實現(xiàn)更高的資源零損耗的訴求。

從技術(shù)層面來說，建筑有助于長達數(shù)天的及時能量轉(zhuǎn)移。如何在保持與提高其室內(nèi)環(huán)境與舒適性的同時，降低其總能耗占比。在這方面，建筑自動化是一項關(guān)鍵技術(shù)。通過增加自動化以及修改設計，這一潛力可以得到優(yōu)化。

現(xiàn)代化的智能建筑更離不開數(shù)據(jù)，利用天氣數(shù)據(jù)與能源價格數(shù)據(jù)等外部數(shù)據(jù)來制定其預測控制策略。比如，通過房屋主人的日程表，可以預測房主什么時候在家，并依此滿足房主的舒適性需求。如此，系統(tǒng)就可在沒有住人的時候調(diào)節(jié)能耗，從而讓建筑物更具靈活性。

大量的監(jiān)控設備是建筑自動化的前提，而數(shù)據(jù)也正來源于此。一幢配備精良的現(xiàn)代化辦公大樓能夠通過10000個高頻數(shù)據(jù)傳感器，輕松實現(xiàn)數(shù)據(jù)供應，如果數(shù)據(jù)公開共享的話，則可推動物聯(lián)網(wǎng)這一全球性發(fā)展趨勢，這為智能建筑與建筑自動化向新市場與仍然未知的市場提供數(shù)據(jù)。

許多建筑已經(jīng)配備了某種監(jiān)控系統(tǒng)：能源管理系統(tǒng)（EMS）、Konnex（KNX）、單體建筑物管理系統(tǒng)（BMS）或諸如此類的系統(tǒng)。配備這些系統(tǒng)的目的是為了提供照明、空氣質(zhì)量、供暖與制冷等相關(guān)服務，以及在節(jié)能與能源效率方面優(yōu)化能源消耗。

來自全球六座城市的建筑在實現(xiàn)零能源這個目標上，都具有較強的代表性并呈現(xiàn)各自的發(fā)展差異：

> 高覓上海辦公室

Glumac（高覓）是知名的美國建筑設計顧問公司。高覓在上海的辦公室，是中國第一個零水耗零能耗的辦公室。該項目在亞洲第一個獲得 Living Building Challenge （LBC） 認證，同時也是中國第一個獲得 LEEDv4白金級的辦公室。這間辦公室還是全球第一個獲得RESET健康認證的項目。將樓宇管理系統(tǒng)同實時空氣質(zhì)量監(jiān)測的結(jié)合是一個新的領域：Glumac辦公室內(nèi)的空氣質(zhì)量由一臺專業(yè)的建筑管理體系控制，可監(jiān)測氧氣、揮發(fā)性氣體排放、PM2.5 懸浮粒子、一氧化碳、二氧化碳水平和濕度，檢測結(jié)果將直接顯示在辦公室的屏幕上，工作人員及游客能通過智能手機訪問。空氣經(jīng)過過濾后，它含有的顆粒物不足室外空氣的1/10。

> 亞馬遜新總部大樓

亞馬遜正在建設中的新總部大樓，是三個透明一體化的球形建筑結(jié)構(gòu)。三個被稱為“亞馬遜星球”的高科技溫室，預計將于 2018 年初開放，通過智能系統(tǒng)調(diào)節(jié)，里面將會種滿各種奇珍的溫室植物，這是亞馬遜試圖利用建筑內(nèi)部的自然景觀來激勵員工的策略。“亞馬遜員工可以在離地面三層樓高的樹冠下漫步，在以葡萄藤為墻壁的房間里和同事開會，或者在一條室內(nèi)小溪旁吃著羽衣甘藍。”華盛頓大學教授 Margaret OMara 將“亞馬遜星球”看作是玻璃罩下的瓦爾登湖，她說：“這是在回歸大自然，它是一座遠離城市喧囂的大教堂。”

> 阿姆斯特丹德勤總部

在荷蘭阿姆斯特丹，有一棟號稱全世界最先進的智慧辦公室 Edge，它知道你住哪、知道你開什么車、知道你今天要和誰開會，甚至知道你的咖啡要加多少糖。

應用程序會檢查你的行程，你開車到達辦公室時大樓會引導你到停車位。接著，應用程序會替你找張桌子，因為在Edge 每個員工都沒有固定的座位，工作位置是根據(jù)你當日的行程，判斷你需要有座椅的座位、站著的座位、隔間座位、會議室、陽臺座位，還是請勿打擾的座位。

大樓的中庭是太陽能系統(tǒng)集成中心，每一層樓的網(wǎng)狀隔板加強辦公室空氣流動，空氣上升從屋頂出去，創(chuàng)造自然的通風系統(tǒng)，氣流變化讓在室內(nèi)辦公的人感覺像在室外，即使在一個風雨交加的日子，透過自然光與玻璃角度，大樓光線仍然保持明亮。此外，他們使用機器人做夜間巡邏，以及通過數(shù)字天花板偵測哪些地方特別需要清潔，當晚清潔人員與就能知道哪些地方特別需要打掃。廁所內(nèi)的擦手紙也有傳感器，讓清潔人員知道哪些廁所使用最頻繁。

> 哥本哈根聯(lián)合國城

聯(lián)合國城位于Marble碼頭前端，是哥本哈根濱海新區(qū)——北港區(qū)中心地帶的第一座新型建筑。建筑為設立于哥本哈根的聯(lián)合國組織的1500名員工提供辦公場所。在能源效率與氣候友好程度方面，這座建筑已經(jīng)達到最高水準。在聯(lián)合國城的建設過程中，綠色思維是首要基礎。建筑重點關(guān)注的是聯(lián)合國的需求與價值，以達到聯(lián)合國對該建筑的1000多項需求。熱交換器可將冷海水泵入大樓以將其冷卻。屋頂上放置了1400多塊太陽能電池板，可節(jié)省30%的電耗。屋頂采用植物性材料制成的白色可回收膜建成。最后，該建筑每年可收集大約300萬升雨水，這足夠用于大樓內(nèi)廁所的沖洗，每天約可沖洗5300次。

> 西雅圖布里特中心

美國西雅圖布里特中心，被設計成世界上最大的功能型商業(yè)居住建筑，也是目前北美最大的綠色建筑。耗資3000萬美元建成的這座大樓，比一般的西雅圖辦公樓少消耗約83%的能源。布里特中心用太陽能電板收集陽光發(fā)電，夏天收集太陽能，多余的部份可以儲存在電板里供冬日陽光不足時使用，達到全年生產(chǎn)的能源可以完全實現(xiàn)自給自足的程度。建筑主動采集雨水，用濾膜、超濾及紫外線殺菌處理。所有廢水處理過才排放，廚余經(jīng)處理機處理后送至外部成為肥料。

> 谷歌新辦公大樓

2017年4月，谷歌宣布開建一棟自主設計的智能辦公大樓。這是谷歌首次嘗試設計自己的辦公大樓。為了這個新的辦公大樓，谷歌已經(jīng)籌劃了將近 10 年的時間，兩年前首次披露了這個大樓的建設計劃，并開始向 Mountain View 市政府尋求批準。大樓建筑面積為55000平方米，可容納2700名員工。

這座風格獨特、充滿科技范的谷歌新大樓，從高處俯瞰，主建筑的外形非常不規(guī)則，呈現(xiàn)出某種割裂感和神秘感，谷歌方面表示，這種設計其實是為了讓它看起來更像一朵云。不要小瞧了這個表面，外形獨特的穹蓋，能夠為屋內(nèi)提供柔光；實際上，它將會是有史以來最為龐大的辦公室太陽能裝置，遠遠超過了這棟建筑本身所需的能耗。除了太陽能裝置，這座新的大樓還裝備了雨水收集和循環(huán)使用裝置，在水資源的高效利用上也不遺余力。

不過，智能建筑的日漸普及也帶來了黑客攻擊的隱憂。配備大量聯(lián)網(wǎng)設備、依靠互聯(lián)網(wǎng)控制的智能建筑容易成為黑客的目標，安全漏洞使黑客能夠輕易取得控制權(quán)。管理咨詢公司畢馬威（KPMG）網(wǎng)絡安全業(yè)務合伙人Martijn Verbree表示：“商業(yè)建筑比許多建筑所有者和經(jīng)營者想的要脆弱得多。給這些建筑加入新的聯(lián)網(wǎng)設備，就是每天添加新的漏洞。”

《碟中諜》、007系列電影、《虎膽龍威》等也一再重復建筑物在電子攻擊下落敗的戲碼。 鎖具、旋轉(zhuǎn)門和監(jiān)視攝像頭都由計算機控制的智能建筑，會不會成為下一個黑客的主戰(zhàn)場？如何將黑客阻擋在智能建筑之外，會成為智能建筑發(fā)展的新挑戰(zhàn)。

城市的狂想

與智能建筑同時演進的是智能城市的建設。

> 谷歌未來之城

谷歌母公司Alphabet旗下專注于研究智慧城市的Sidewalk Labs公司創(chuàng)始人兼CEO Dan Doctoroff表示，希望向世人提供一個未來城市的范例。他認為，迄今為止沒有一個城市能作為未來城市的樣本，或者說它們甚至都不沾邊。“城市的未來在于，城市生活方式能夠顯著改善全球各地城市中生活、工作和成長的人們的生活質(zhì)量。”

Sidewalk Labs于2015年成立。其創(chuàng)始人Daniel Doctoroff曾在布隆伯格時期擔任紐約市副市長，分管經(jīng)濟發(fā)展和重建。他最為人熟知的就是推動了紐約城市發(fā)展，將紐約曼哈頓和布魯克林區(qū)許多曾經(jīng)的工業(yè)區(qū)變成了如今林立的辦公樓和公寓大樓；重建了世貿(mào)中心遺址；進行了全美最大的城市經(jīng)濟適用住房計劃。

創(chuàng)立Sidewalk后，Doctoroff對于城市發(fā)展的野心體現(xiàn)在了智慧城市上。經(jīng)過長達一年的激烈爭奪，谷歌在今年10月17日宣布，未來城市的落地有著落了，選址加拿大的多倫多濱水區(qū)，在那里建設一個名為Quayside的12英畝試驗區(qū)。

Sidewalk Labs設想的這個城市將“基于互聯(lián)網(wǎng)而打造”，而這涉及從建筑到城市服務的各個方面。建成后，自動駕駛汽車、自動感應行人的交通信號燈、模塊化的房子以及通過管道運送貨物的機器人都將成為可能。

這個智能城市將集成熱能傳導技術(shù)，從而在制熱和制冷上節(jié)省大量成本，并降低能源浪費。在水資源利用上，新型的水管系統(tǒng)也將能幫助居民節(jié)水，并對非飲用水進行再利用。此外，這里的垃圾桶也將集成大量傳感器，并能實現(xiàn)對垃圾進行自動分類。

交通方面，試驗區(qū)將禁止私人車輛，取而代之的是自動駕駛的公共汽車、冬天可以加熱的自行車道。Sidewalk Lab表示，將在試驗區(qū)測試各種類型的自動駕駛汽車，合作伙伴就包括Alphabet研發(fā)的自動駕駛汽車Waymo。

Alphabet主席Eric Schmidt和加拿大總理特魯多在多倫多宣布了這個決定。“如果有人給我們一座城市，讓我們管理，我們會開始思考所有我們可以做的事。從我們的角度來看，這不是一個隨機的活動，而是近十年來思考技術(shù)如何改善人們生活。”

Doctoroff曾表示，由于城市規(guī)劃者和技術(shù)執(zhí)行者之間缺少理解，過去許多建立智慧城市的努力失敗了，這也這是為什么專注于提升生活質(zhì)量的Sidewalk和科技巨頭谷歌的聯(lián)手十分特別。Sidewalk方面已經(jīng)承諾5000萬美元的初始資金，用于聯(lián)合規(guī)劃和試點項目測試。

> 世界首富之城

目前身家達860億美元的比爾·蓋茨位居全球首富，他的投資遍及各大領域，由對抗疾病、教育到創(chuàng)新科技都有。而蓋茨的最新一個計劃是：由零開始建造智能城市。

由比爾·蓋茨領導的投資公司Cascade Investment投資8000萬美元在亞利桑那州建設“智能城市”。按照計劃，這一智慧社區(qū)將實現(xiàn)高速網(wǎng)絡、自動駕駛汽車、數(shù)據(jù)中心、新型科技制造業(yè)和自動物流樞紐等。

對微軟創(chuàng)始人比爾·蓋茨而言，建一座城市將是他的下一個目標。比爾·蓋茨在亞利桑那的荒漠中購買了約100平方公里的土地，而這片土地最終將成為一座“智能城市”。

美國城市聯(lián)盟的解決方案和應用研究中心主任Brooks Rainwater表示：“在這個新社區(qū)進行的實驗有可能證明新的智能城市概念的可行性，并為全國乃至全球的城市提供典范。”

雖然這片土地還在沙漠之中，亞利桑那州的科技顧問Ron Schott表示，比爾·蓋茨買下這片土地是一個明智之舉——新規(guī)劃的11號州際公路有望繼續(xù)穿過Belmont智能城市，直通拉斯維加斯。

這個城市會有18.2千人口居住，和附近的亞利桑那州的Tempe人口相當。作為最前沿、最有前瞻性的社區(qū)，其中約15平方公里將用作商業(yè)大廈、辦公和零售商店，約2平方公里的面積用作學校，同時，城市中還將配備8萬個居住單位。“Belmont將創(chuàng)建一個具有前瞻性思維的社區(qū)，其通信和基礎設施將包含圍繞高速數(shù)字網(wǎng)絡、數(shù)據(jù)中心、新制造技術(shù)、自動駕駛汽車和自主物流中心而設計的尖端技術(shù)。”

在沙漠中建造智能城市，或許還是一個遠大的理想——亞利桑那州嚴重缺水，而且氣候變化使得夏季比以前更長、更炎熱，經(jīng)常發(fā)生野火。Belmont能否按照最初設想，秉持環(huán)保原則建造智能城市仍是問題。

大富翁的游戲？

在今天，大多數(shù)所謂的智能城市只是擁有一些或者少量出色的智能系統(tǒng)。比如說在匹茲堡，賓夕法尼亞州運輸部正在使用一種投資3000萬美元的智能信號燈系統(tǒng)，能夠利用自適應交通信號系統(tǒng)來讀取交通狀況并且及時作出調(diào)整保持交通順暢。

在距離硅谷約1250公里的哥倫布，美國交通局和微軟億萬富翁保羅·亞倫（Paul Allen）旗下公司正在試圖打造一套智能交通系統(tǒng)。除了安裝感應交通信號系統(tǒng)，還會裝載消滅開車盲區(qū)的智能車載系統(tǒng)以及智能停車系統(tǒng)等等。

此外，堪薩斯城投資近1500萬美元打造了一種智能照明系統(tǒng)，將在全新的有軌電車路線安裝200個燈。這些燈內(nèi)將配備內(nèi)置傳感器和攝像頭用于探測行人，當周圍沒人時會關(guān)閉來減少20%～30%的電能損耗。這兩個項目都代表了智能城市技術(shù)的潛能，但是它們無法代表完整的智能化城市網(wǎng)絡。

一座智能城市需要以技術(shù)和數(shù)據(jù)驅(qū)動為基礎，打造一種高效且富有彈性的城市系統(tǒng)。它們被設計成一種具有未來感的城市，利用技術(shù)和數(shù)據(jù)改善居民生活質(zhì)量，并且更積極地對城市需求做出反應。從理論上來說，這些目標是能夠完成的，未來的城市技能借助龐大的運行系統(tǒng)運作，這些系統(tǒng)將能夠讓市民隨時享受到寬帶服務和諸多傳感器操控的城市功能。

EasyPark集團公布2017智能城市指數(shù)之后發(fā)出這樣的思考：考慮到最近幾年智能城市概念得到的全球投資和公眾關(guān)注，智能城市潛能的挖掘是值得我們探討的。不得不說的是，如果建造智能城市時忘記考慮一些非科技的因素，如政府、當?shù)厣鐣顩r等，那智慧城市能否成功還將面臨挑戰(zhàn)。

尤其是，智能化城市潛能與現(xiàn)實存在差別的主要原因在于智能城市是數(shù)字世界與非數(shù)字世界混合或者兩者發(fā)生沖突的可能。當智能城市計劃啟動時，遺產(chǎn)管理、社會公正、意識形態(tài)、隱私和金融等非數(shù)字領域的挑戰(zhàn)會成為大的因素。這些基本城市元素與其它長期存在的城市問題組合到一起時，就會帶來巨大的挑戰(zhàn)。

對此，英國《衛(wèi)報》記者提出了一個尖銳的疑問：一座缺少人情味的智能城市，居民會愿意前往居住，并最終產(chǎn)生歸屬感嗎？這是否只是科技巨頭們?yōu)闈M足自己“統(tǒng)治一座城”的私欲而一時興起的游戲？