“19世紀是帝國的世紀，20世紀是國家的世紀，21世紀將成為城市的世紀?！?br/>　　——Wellington E.Webb，美國科羅拉多州丹佛市前市長
　　
　　一個世紀前，全球超過百萬人口的城市不超過20個。而今天這個數(shù)字已經(jīng)上升到450個，而且在可預(yù)見的未來這個數(shù)字還將持續(xù)上升。隨著城市的數(shù)量和城市人口的不斷增多，城市被賦予了前所未有的經(jīng)濟、政治和技術(shù)的權(quán)力，在世界中心舞臺起到主導(dǎo)作用。
　　在操作層面上，城市由關(guān)系到城市主要功能的不同類型的網(wǎng)絡(luò)、基礎(chǔ)設(shè)施和環(huán)境六個核心系統(tǒng)組成：組織(人)、業(yè)務(wù)／政務(wù)、交通、通訊、水和能源。城市的組織系統(tǒng)包括公共安全、健康和教育，這些是能否給市民提供一個高質(zhì)量生活的重心；城市的業(yè)務(wù)／政務(wù)系統(tǒng)代表著業(yè)務(wù)所面臨的政策和管制環(huán)境；城市通過交通系統(tǒng)提供給組織和業(yè)務(wù)／政務(wù)相互移動的能力，并通過通訊系統(tǒng)來共享信息和溝通；城市也將為經(jīng)濟和社會活動提供兩大必要的公用設(shè)施——水和能源等。
　　這些系統(tǒng)不是離散的，相反，它們以一種協(xié)作的方式相互銜接。有效地促進執(zhí)行力和高效性。這六個核心系統(tǒng)實際上變成了“系統(tǒng)中的系統(tǒng)”。
　　盡管如此，當轉(zhuǎn)變來臨，需要城市提供潛能的時候，“系統(tǒng)中的系統(tǒng)”內(nèi)每個元素都面臨著重要的挑戰(zhàn)和威脅。例如：城市面臨著極其重大的健康保險問題，像嬰兒的死亡率和世界各地流行艾滋?。簩τ谡?wù)來說，城市系統(tǒng)的調(diào)整必須同時滿足減少行政費用支出的要求；低效率的交通系統(tǒng)導(dǎo)致運營費用的增加；居民和商業(yè)通信需求的增加使城市又面臨挑戰(zhàn)；水資源短缺影響社會穩(wěn)定和生活質(zhì)量；當前的能源管理監(jiān)控系統(tǒng)常常不能提供穩(wěn)定的檢測并且管控效能低下，在安全和效率方面都需要改進。
　　當城市面臨上述諸多實質(zhì)性的挑戰(zhàn)，可以得出一個結(jié)論——當前的模式不再是可行的方式。城市管理必須更加智能；必須使用新的科技去改善城市的核心系統(tǒng)，從而最大限度地優(yōu)化和利用有限的資源?？v觀世界，主要的城市正在逐步建立一個更智能的系統(tǒng)，例如Galway’s SmartBay先進的水資源管理系統(tǒng)，Songdo的寬帶城市計劃和新加坡的eSymphony交通管理系統(tǒng)。
　　成為智慧城市是一個漸進的過程，而非一蹴而就的轉(zhuǎn)變。城市必須提前做好革命性變革的準備，而不是進化性的轉(zhuǎn)變。因為新城市系統(tǒng)將以一種全新的方式運作下一代的城市系統(tǒng)。城市行政部門必須決定什么是核心，什么是它們需要的，什么是它們需要擺脫的；什么是它們需要保留的和擴展深化的。城市管理者也必須考慮到城市所基于的城市系統(tǒng)之間的內(nèi)部關(guān)系，以及系統(tǒng)相互聯(lián)系中所面臨的挑戰(zhàn)。
　　
　　城市的六大核心系統(tǒng)
　　
　　每當城市的可持續(xù)性發(fā)展面臨著重要的挑戰(zhàn)和威脅時，城市必須有能力去維持六個系統(tǒng)之間的內(nèi)部相互關(guān)聯(lián)，并且能夠采取行動來確保將來的繁榮發(fā)展(見圖1)。
　　人：從人口統(tǒng)計轉(zhuǎn)變到人口健康，城市的可持續(xù)性發(fā)展面臨著重要的挑戰(zhàn)和威脅 雖然世界平均城市人口數(shù)量在逐漸增長，但是發(fā)達國家的城市人口數(shù)量卻在逐漸減少。在過去30年里，發(fā)達國家中很多城市的人口是減少的而不是增長的。因此，這些城市需要新的方式去維持其在全球的競爭性，吸引有技術(shù)的勞動力。發(fā)展中國家的城市即使在不斷發(fā)展，在科技上也面臨著挑戰(zhàn)，其原因很大程度是受制于技術(shù)創(chuàng)新能力的缺乏。在很多領(lǐng)域，技術(shù)能為經(jīng)濟發(fā)展提供更大的動力。
　　城市同樣也面臨著居民健康的巨大挑戰(zhàn)，從嬰兒的死亡率到HIV／AIDS流行病。隨著這種挑戰(zhàn)的增強，政府財政來維護和運行健康系統(tǒng)的能力將被推到極限。在北美地區(qū)，比如在美國，健康保健的花費劇增到國內(nèi)生產(chǎn)總值的20％；在加拿大，此項花費占到了省級稅收入的一半以上。
　　商業(yè)：滿足城市系統(tǒng)復(fù)雜的調(diào)整性要求與減少不必要的行政性開支之間的平衡城市以商業(yè)系統(tǒng)作為繁榮的基礎(chǔ)。一個沒有效率的行政系統(tǒng)可能在某些經(jīng)濟領(lǐng)域內(nèi)要花費國內(nèi)生產(chǎn)總值的6.8％。行政花費減少25％(比如縮短填表的時間、并聯(lián)審批等)，可以節(jié)省國內(nèi)生產(chǎn)總值的1.5％或更多(大約2 090億美元)。在不同的城市中，完成同樣一個交易的程序所花費的時間是完全不同的，甚至在一個國家內(nèi)也是不同的。隨著城市在政治和經(jīng)濟領(lǐng)域里扮演更為重要的角色，在哪些領(lǐng)域需要制定法律和怎樣執(zhí)行的問題，變成了衡量一個城市商業(yè)系統(tǒng)有效性和高效性的核心問題。
　　運輸：效能低下的交通系統(tǒng)會導(dǎo)致運輸成本的增加 2005年，交通擁堵使美國經(jīng)濟活動中的運輸環(huán)節(jié)多花費了780億美元，幾小時的擁堵就可能損失掉42億美元，還產(chǎn)生了污染和能源的浪費問題。這種浪費以每年8％的速度在增長。在紐約，擁堵的交通每年要花掉40億美元。據(jù)估計，交通擁擠的花費在發(fā)達國家和發(fā)展中國家占國內(nèi)生產(chǎn)總值的1％～3％。OECD國家的新型城市中，汽車擁有率高達75％~90％。隨著汽車擁有數(shù)量從以前的1／10到現(xiàn)在的1／3或者更高，城市的交通體系將變得不堪重負。
　　
　　
　　通訊：為滿足更大的連接性需要，城市正面臨挑戰(zhàn) 在過去的20年里，我們見證了通訊發(fā)生了革命性的轉(zhuǎn)變，特別是在國際網(wǎng)絡(luò)范圍內(nèi)的信息共享能力。雖然從2000年至今，全球網(wǎng)絡(luò)使用人數(shù)增長了350％，仍然有51億人沒有享受到網(wǎng)絡(luò)信息的好處，網(wǎng)絡(luò)的連接速度也變得日益重要。2009年3月，全球?qū)拵ЬW(wǎng)絡(luò)速度是各不相同的，在亞洲是每秒4.6MB，而在非洲是每秒1.1MB。隨著東京和橫濱的居民準備接受每秒GB級的網(wǎng)絡(luò)連接速度時，城市的管理者必須著手為TB級的網(wǎng)絡(luò)連接速度提前制定規(guī)劃。
　　水：水的有效利用率問題、水流失問題、水質(zhì)量問題、洪水問題都對城市的可持續(xù)性發(fā)展形成威脅水是人類維持生命的基本元素。每一次商品交易的本質(zhì)都會涉及到水問題，隨著城市的增長，水變得更加緊缺。城市分配的60％的水資源被用于飲用水。伹是在全球范圍中，僅有不到一半的水資源被有效地利用。水資源的泄漏通常占可利用水的60％。全球范圍內(nèi)在水問題方面的花費每年需要140億美元。
　　當前，28億人或者說44％的全世界人口面臨著用水緊缺的問題。根據(jù)這一趨勢，到2030年這一數(shù)字可能到上升到40億。據(jù)估算，全球水資源的緊缺每年會損失3.6％的經(jīng)濟增長。在加利福尼亞州，水資源問題的花費已經(jīng)占全州花費的2％。
　　能源：當前能源系統(tǒng)的不穩(wěn)定性、不充分性和不可持續(xù)性 由于二氧化碳大量被排放，在1990～2010年間溫室效應(yīng)的增長超過45％。大部分的原因在于城市的擴建。城市往往會產(chǎn)生大量的二氧化碳。在從滿足居民要求到投資者要求方面，城市的政策制定者面臨著不斷增大的壓力。把減少溫室問題納入政策制定的考慮范疇內(nèi)，從而達到自然環(huán)境的可持續(xù)性發(fā)展和對溫室效應(yīng)的有效控制。歐洲400多個城市的市長提出溫室問題威脅到了城市的可持續(xù)性發(fā)展。
　　為居民提供安全的、可持續(xù)性的能源是一個城市所面臨的最重要的挑戰(zhàn)。地球上幾乎三個人里面就有一個人沒有電用，而在能源被廣泛利用的大多數(shù)發(fā)達城市里，能源供給還是很不穩(wěn)定。在美國，由于總體能源的儲備從90年代的30％下降到2007年17％，能源供給中斷的威脅正大大增加。
　　
　　城市“智慧”非一蹴而就
　　
　　上述挑戰(zhàn)貫穿了城市的核心系統(tǒng)。城市必須關(guān)注運行中所依靠的系統(tǒng)，使它們更充分并且有效地工作，也就是變得更加智慧。智慧的城市可以使其系統(tǒng)實現(xiàn)更透徹的感知、更廣泛的互聯(lián)互通、更深入的智能化。不斷發(fā)展的信息和通信技術(shù)意味著，城市在更廣泛領(lǐng)域可以享有這些新科技帶來的好處。
　　更透徹的感知 意味著把整個工作系統(tǒng)轉(zhuǎn)變成定量的數(shù)據(jù)，從而使整個系統(tǒng)具有可計量性。到2010年可能每一個人將擁有10億晶體管，我們將步人數(shù)字化時代。
　　更廣泛的互聯(lián)互通 意味著核心系統(tǒng)的各個部分可以連接起來并且可以彼此“對話”，把數(shù)字信號轉(zhuǎn)化成信息。
　　更深入的智能化 涉及到有能力使用所構(gòu)建的數(shù)據(jù)，建立行為的模型或者把數(shù)據(jù)結(jié)果轉(zhuǎn)化成有用的信息，進行信息傳送。
　　第一步，城市需要思想的轉(zhuǎn)變，需要突破以往的傳統(tǒng)思維模式。這意味著，城市管理部門應(yīng)制定一個綜合城市規(guī)劃的框架，確定城市自身的發(fā)展專長即城市的核心競爭力，并在必要時引進專業(yè)人才。(見圖2)
　　
　　智慧三部曲
　　
　　組建隊伍 城市不是獨立的島嶼。行政機構(gòu)需要在城市水平和其他方面意識到永久合作的重要性。為了實現(xiàn)預(yù)定的目標，城市的行政工作需要游刃有余地在組織的內(nèi)部開展，并且有效地與政府的其他級別部門、私人的和非營利性的組織等合作。
　　很多城市面臨的問題可能需要城際、州際甚至國家政府層面的合作。除了自己制定新的政策，城市必須結(jié)合當前面臨的挑戰(zhàn)，研究制定更加合理有效的政策法規(guī)。
　　革命論而非進化論 城市不僅僅要聚焦，還要高效。它要求下一代的城市構(gòu)建在一個更加智慧的系統(tǒng)之上。這些系統(tǒng)是互相連接的：人和物可以用一種全新的方式互相作用。這些系統(tǒng)是可調(diào)節(jié)的——系統(tǒng)的不同部分的需求可以被計量。這些系統(tǒng)也是非常智能的——城市可以很快并且準確地應(yīng)對變化，通過預(yù)測和優(yōu)化求得將來更好的結(jié)果。
　　以系統(tǒng)整體為目標 城市六大核心系統(tǒng)是相互關(guān)聯(lián)的，這意味著城市對這些系統(tǒng)的解決方案應(yīng)該考慮到先后次序，然后整體推進。這是一個長期的過程，要逐步解決。城市可持續(xù)發(fā)展所面臨的挑戰(zhàn)和威脅來自各個方面，在執(zhí)行全盤戰(zhàn)略時，要有效地調(diào)動各方面的因素，并建立有效且靈活的回饋機制。
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　　一個城市的目標是為它的居民提供可持續(xù)的繁榮?，F(xiàn)在，城市站在新世紀的尖端，擁有新的力量和新的責任。城市的可持續(xù)發(fā)展面，臨著重要的挑戰(zhàn)和威脅，它們貫穿于城市所賴以生存的所有系統(tǒng)。城市必須依靠新的科學技術(shù)，使城市系統(tǒng)更加智慧，從而優(yōu)化使用有限的資