不研究大数据的AI程序员不是好的规划师——让科技精准刻画“未来之城”

北京全城拥堵宛如停车场

图片来源：大众网图片

人类社会在不断发展，未来的城市将承载越来越多的人口和越来越复杂的社会问题。在城镇化加速的进程中，交通拥堵、环境污染、住房拥挤、人口密度不合理等 “城市病”已日益严峻。如何解决这些城市发展难题，刻画未来城市发展蓝图，已成为当下世界各城市规划层面不得不思考的问题。

撰稿：瞿晶、 杨帆丨 城市设计研究中心

关键词：城市洞察、未来之城、无人驾驶

全文共5676个字，阅读大约需要12分钟

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用智能科技精准刻画未来之城

是什么让“未来之城”如此美好？

1）无处不在的网络连接

作为世界上第一个“从互联网建设起来的社区”，如果没有网络连接、电力供应和在城市中低成本布设硬件的方法，科技数据层的软件和硬件组件都不可能有效运行。

基础设施区域数字连接示意图

图片来源：csdn

为了实现平台远期灵活性的最大化，减少最终用户在最后一英里连接上的麻烦事儿和担心，Sidewalk将部署一套共享的有线和无线中枢，从而提供无缝覆盖和有竞争力的接入服务。

每个接入点将通过当前新兴的标准提供无线连接，包括（1）Wi-Fi（2）LTE和（3）LoRa（远程的低功率无线电），无线电利用软件控制来优化覆盖和发射。在统一的管理架构下，所有的无线电设备都引入社区之中，其显著的优点是能最大限度地减少干扰，并允许最大程度的协调、同步和适应，从而为所有用户带来最好的互联网体验。

Sidewalk Labs旗下公司 Intersection是LinkNYC WiFi 亭的技术后盾之一

图片来源：36氪

2）精准反应城市境况的大数据是基本

在城市中，如果想要提高生活质量和效率，首要任务就是准确理解城市本身。随着传感器成本下降，物联网技术的发展，无所不在的感知变得可行并重要，这将有助于人们更深入、更准确地了解城市环境。从低带宽的温度传感器，到每秒拍摄数百万像素图像数十次的高分辨率摄像机，传感器可以记录缓慢变化的数值，也可以记录高速变化的数据。

传感器的输入输出

图片来源：Sidewalk Labs官方文件《Sidewalk 未来社区愿景》

这种快速实验的经验为Quayside提供了一个机会，这里可以快速的与一系列的成品和实验传感器一起工作，并进行快速迭代学习。

——数据收集检测城市“健康”

各类城市数据将用于政府了解城市情况

图片来源：csdn

Sidewalk将在这里安装大量传感器，以从交通、噪音、空气质量、车流及行人群等方面收集数据，并监测电网性能和垃圾收集情况。

此外，根据英国金融时报报道，城市建设方案中还包含大型的感应系统，能检测到公园长椅上落下的所有东西、溢出的垃圾桶，住房中的污染等。公共服务中则会包括科技医疗设施等。

紧密联系的社区，利用数据来改善医疗、养老服务，并进一步降低成本

图片来源：Sidewalk Labs官方文件《Sidewalk 未来社区愿景》

——建模实时反馈，保障城市对策有效实施

收集数据本身并不重要，更重要的是要建立预测模型，以了解什么使得城市环境运行良好，并检测何时表现不佳，将正常状态与异常情况区分开来，这是提高社区智能化和宜居性的催化剂。

模型预测

图片来源：Sidewalk Labs官方文件《Sidewalk 未来社区愿景》

例如：作为Sidewalk实验之一的天气应对策略，它将从高密度的传感器网络获得实时反馈，从而获得关于温度和风速的实时反馈。这样就能对不同的应对方法进行实时评估。同样，当平台检测到行人拥挤时，例如在娱乐活动期间，社区会收集产生“瓶颈”的位置与致因的详细数据。通过利用动态标牌，可变的街道家具和手机应用程序的指导，平台可以尝试更好的引导人流。向居民和游客提供实时拥挤的信息，也可以使他们能够知情并做出合理的出行决策。

3）新型交通环境及模式

——智能和立体的公路交通体系

智能和立体的公路交通系统示意图

图片来源：Sidewalk Labs官方文件《Sidewalk 未来社区愿景》

社区的另一大亮点是完全智能和立体的公路交通。社区内将禁止私人车辆，取而代之的是自动驾驶的公共汽车；交通灯会自动跟踪行人，自行车和车辆的移动;到了冬天，还有可以加热的自行车道。除了地面上的公路以外，交通系统还有集合包括电缆、水管、运货机器人行走的通道等。通过地下管道来运送邮件、货物的机器人，这一从前在电影和小说中出现的场景将在多伦多变成现实。

自动驾驶公共汽车能够知道车道何时会变换信号灯，以便让骑行者和行人优先同行

图片来源：Sidewalk Labs官方文件《Sidewalk 未来社区愿景》

——突破传统，以人为本的街道环境

街道是社区内最重要的空间，它塑造了社区的特征与性格。但是自机动车发明以来，道路设计都将车辆放在首位。Sidewalk则认为需要以人为本，且自动驾驶技术让这一转变变得可能。

构建以人为本、充满活力的公共领域

图片来源：Sidewalk Labs官方文件《Sidewalk 未来社区愿景》

依靠自驾车技术和数字导航工具，可以产生下一代的点对点交通系统，补充行人、自行车和公共汽车的轨道选项，以提高街道安全性、便利性，降低成本。

因为，自动驾驶车辆可以到达各种位置，这样一来，社区活动可以发生在许多地方，使社区交通从传统的层级分明、单一中心型换乘的交通模式解放出来。无人驾驶技术可以把每个街角都变成公交站。他们还可以通过收集高效率高密度的感知数据，极大的确保行人的安全。

传统TOD模式与新型社区交通模式

图片来源：Sidewalk Labs官方文件《Sidewalk 未来社区愿景》

同时，无人驾驶技术可将街道设计从规范限制人为驾驶机动车中解放出来。道路可提供更多的自由空间给骑行和步行，并且缩短目的地之间的通勤距离。自行车高速路（Bike highways）将会连接不同的社区，并且提供舒适优美的快速通廊以抵御外部雨雪等不利于出行的天气变化。

私家车减少的同时也减少了停车空间，给城市留出更多活动场地

图片来源：Sidewalk Labs官方文件《Sidewalk 未来社区愿景》

不同种类的出行设施并存

图片来源：Sidewalk Labs官方文件《Sidewalk 未来社区愿景》

——可重新整合城市空间的地面交通控制系统

Sidewalk的交通解决方案中还通过利用地面交通控制系统，将街区的每个角落都变成了一个公交虚拟站点，消除了物理站台的概念，这样也增加了公共生活的可用区域范围。

它同时整合了Loft结构和可定制空间的特点，重新开发利用停车场，无论社区需要什么，都可以实现。例如把停车场转型为新的住宅或者公共花园。它还结合了更为先进的微电网系统，为所有新能源车辆充电，确保天空更蓝，水电更便宜。

——创造灵便通行和宜居生活的浮桥+漂浮公园

项目设计的轻便、可移动的浮桥为Quayside码头片区、Bayside片区和Villiers Island之间创造了交通联系，人们可以通过步行、骑行、甚至是自驾车往返通行。而浮桥也可以直接响应通航需求，轻松地与渡轮以及其他航运方式等共存。

可移动、拆装的浮桥

图片来源：Sidewalk Labs官方文件《Sidewalk 未来社区愿景》

而漂浮公园不仅扩大了公共区域范围，还模糊了陆地与水体之间的边界。其完美且灵活的附属物理设施布置还能够利用微环境改善气候和水条件。例如附加种植的树和水生植物可以对湖面严峻的气候条件进行调节，特别是对风的缓解。

夏季的漂浮公园

图片来源：Sidewalk Labs官方文件《Sidewalk 未来社区愿景》

冬季的漂浮公园

图片来源：Sidewalk Labs官方文件《Sidewalk 未来社区愿景》

码头周边甚至还会作为自动驾驶船舶的短期测试场地，并随着技术的完善可能将整个滨湖东岸打造成为一个高效的货物运输基地。

4）更实惠、更包容的城市空间

——考虑“可购性”，建议创新住房政策

Sidewalk 在进行居住空间设计时，还致力于解决民众的可负担性这一问题，以避免成为松岛那种富人型的半空城市。在充分考虑了使用人群的经济能力和特点后，依据社会租户、私人租房者、补贴租房者和成熟的房主等群体将简单和老式的定价模式灵活融入其中，并生成了可反应多伦多社会经济多样性的混合用房社区的创新住房政策建议。

Sidewalk认为，「目前最重要的问题就是可购买性，我们每天都会看到中产阶级，（中）低收入人群因为距离太远或是成本太高而没有能力获得机会。如果我们不从根本上解决这一问题，社会架构以及建立包容性社区的理念就会开始冲突。部分房屋所有权计划可能非常适合希望定居的家庭，而固定收入的退休人员可能需要租赁补贴。」

——预留可达性高的地下公共设施专属空间

新型社区在公共区域之下为地下公共设施提供了共享的、可达的设施通廊网络，使设施能够有效到达每幢建筑的每个楼层。

地下公共设施的专属空间示意

图片来源：Sidewalk Labs官方文件《Sidewalk 未来社区愿景》

该地下通道还为电力设施、水管、街区供热及制冷系统、通信设备预留空间，每次需要更新管道时不再需要开挖道路，避免每次其中一条管道需要修复就要破坏一次路面的情况发生；为维修工人提供通道方便应对频繁的检查设备。

——模块化概念造就未来多样可能性

社区的建筑空间会使用灵活的空间系统，可通过扩展模块以适应公司或家庭的不同发展，以激发建筑乃至整个城市形态和生活方式的多样性。

例如，利用模块化概念让拥有不同尺度而灵活的空间装置可以被快速生产贩卖；可重构的Loft工作空间为更多的企业提供共享办公场所，并可以根据需求改变尺寸；对于家庭来说，随着家庭规模的扩大，建筑还可以用不同的模块进行扩改。

任意组合——在工厂内建造模块化建筑，可以像乐高积木一样任意组合

图片来源：Sidewalk Labs官方文件《Sidewalk 未来社区愿景》

功能灵活变换——模块化的概念还可降低造价，内部办公区、住宅单元等功能灵活变换

图片来源：Sidewalk Labs官方文件《Sidewalk 未来社区愿景》

激发混合业态——在步行范围内，可有效激发混合型业态，进一步降低运营成本

图片来源：Sidewalk Labs官方文件《Sidewalk 未来社区愿景》

针对性材料的选择实现快速装配，降低成本——除了传统钢筋混凝土之外，更轻质、环保且高强度的木结构、成品集装箱等也会用来快速建造大楼，以降低住房和零售空间的成本

图片来源：Sidewalk Labs官方文件《Sidewalk 未来社区愿景》

包容型社区构建——最终，通过不同功能区域的混合，让生活和工作更加方便，形成一个包容性社区

图片来源：Sidewalk Labs官方文件《Sidewalk 未来社区愿景》

5）可持续发展的未来之城，你值得拥有！

城市是能源消耗的主体，而多伦多作为世界可持续城市的翘楚，此次项目亦积极发展与生态效益相协调的科学技术，以提高资源与能源利用率；并结合被动式技术和灵活的能源管理，从电热供应到垃圾处理等方方面面进行优化，力求完成“重塑Quayside社区成为北美温室气体排放最少地区”的重大使命。

——被动式节能建筑

被动式节能建筑的设计核心是：合理利通热能的自然传递，包括根据季节变化管理太阳能，引导冷热空气流向需要的地方，而不是仅仅考虑通风，并且使用热泵技术而不是直接燃烧的方式。

被动式节能屋的主要设计特点示意图

图片来源：Sidewalk Labs官方文件《Sidewalk 未来社区愿景》

未来之城积极打造高能效的被动式住宅，利用生活中自然产生的热能，同时隔绝外界环境的影响。

图片来源：Sidewalk Labs官方文件《Sidewalk 未来社区愿景》

同时，项目还欲将“主动式需求管理系统”应用于被动式建筑中，其基于对温度的预测，利用数据，可以在非高峰时间对建筑进行预冷和预热，以减少能源需求。

图片来源：知学学园

例如，当中央日程管理系统显示会议室没有会议要开，调温器就会让会议室系统进入休眠状态；或者在一个夏天的下午，当日程很多的职员设定提早离开时，则会减少空调开放，而寒冷时则会提前为建筑预热。更重要的是广泛应用一些小规模干预措施，如房间专用的温控器驱动变速风扇的转动来平衡房间的温度。

——先进的微型网络提供、储存清洁能源

尽管随着太阳能光伏板价格的持续下跌，在城市就地进行可再生能源发电（onsite generation）仍然无法满足多层建筑所需要的能源消耗。在可预见的未来，这个问题也仍然棘手。对此，Sidewalk设想建立微型网络（Microgrid），包括就地发电设施（onsite generation），就地电能存储（onsite storage）以及建筑间的交互系统，以最大化地利用生产的电能，减少外部供电排放的温室气体，也避免太阳能发电产生的巨大能量对周围电网产生冲击。

为高效管理微型网络，配备的独立的操作（ISO）系统会将清洁能源储存在微型网络中，避免高峰损耗。例如夏季时，ISO系统会在夜间从电网里购买相对便宜和清洁的电能贮存在蓄电池里，满足用电高峰期的需求。当太阳西沉，用电需求陡升之时， ISO则释放日间储存的太阳能来满足需求。最后，当大部分人进入梦乡，用电量极少时，ISO会断开与市政电网的连接，将Quayside自己生产的电能调配到最需要用电的地方。

2016年9月7日安大略省电量需求的变化曲线 （微型系统利用太阳能与蓄电池储存、生产和消耗最便宜也最清洁的电能）

图片来源：Sidewalk Labs官方文件《Sidewalk 未来社区愿景》

——灵活多变的智能热网

在Quayside区域，Sidewalk将会建设起灵活多变的热网（thermal grid）。系统也拥有循环反馈机制，会从多重来源高效地捕捉网内建筑产生的废热和冷能，并在能源中心进行协调，再通过冷热水管道分配给各栋建筑。同时，系统会利用地源热（ground-source heat）、冷泵、社区自身产生的污水和厌氧消化池（anaerobic digester），共同组成社区垃圾处理系统。

——固体废物的智慧化处理

固体废物处理4大策略：

第一、每个厨房、办公室都会配备垃圾处理单元——有机垃圾碎渣机（organic waste macerator）；

第二，针对多户家庭居住的住宅，实行“扔多少付多少（pay-as-you-throw/ PAYT）”的激励机制，设立根据垃圾量进行计费的垃圾槽（chutes）；

第三、通过自动化的垃圾运输系统减小垃圾运输流量过大产生的影响，减少随之排放的气体；

第四、就地进行有机垃圾回收和处理，利用产生的甲烷为热网供能。

固体垃圾处理系统

图片来源：Sidewalk Labs官方文件《Sidewalk 未来社区愿景》

此外，为减少人力的支出，还会有一支地下机器人部队收集废物并运送包裹。

未完待续，敬请期待

美好“未来之城”背后的挑战

1)隐私和数据的合法使用？

2)技术创新如何导入城市？

2.3 智慧化加速，“未来城市”进行时!

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Part3 总结 :科技重塑“未来之城”的新生活方式