Dựa trên nền tảng tiến bộ của khoa học công nghệ, thành phố thông minh sẽ là xu hướng tất yếu của việc phát triển hạ tầng đô thị tương lai. Tìm hiểu đầy đủ về thành phố thông minh là gì cùng những nền tảng công nghệ sẽ góp phần tạo nên một thế giới mới ra sao qua bài viết sau.
1. Thành phố thông minh là gì
Thành phố thông minh (smart city) là một khái niệm chưa được định nghĩa rộng rãi. Tuy nhiên, nó được hiểu là một mô hình đô thị áp dụng công nghệ thông tin và trí tuệ nhân tạo để quản lý, cải thiện chất lượng cuộc sống của cư dân, nâng cao chất lượng dịch vụ từ chính quyền thành phố và sử dụng tài nguyên thiên nhiên một cách hiệu quả.
Để thực hiện mục tiêu trên, thành phố thông minh sử dụng Internet of Things IoT, tức mạng kết nối các vật liệu, thiết bị thông minh, thiết bị kỹ thuật số, động vật, và con người. Công nghệ IoT cho phép truyền thông và kết nối không chỉ giữa con người và máy tính mà còn giữa các phần tử khác nhau trong mạng, mà không cần sự tương tác trực tiếp giữa con người và máy tính hay giữa con người với nhau.
2. Đặc điểm của thành phố thông minh
Hiện nay, các thành phố thông minh đang tích hợp các xu hướng công nghệ mới như tự động hóa, máy học và Internet of Things (IoT). Có thể nói rằng mọi lĩnh vực quản lý thành phố đều có thể đóng góp vào việc xây dựng một thành phố thông minh.
Tiết kiệm và sử dụng hiệu quả năng lượng là mục tiêu chính trong xây dựng thành phố thông minh. Sử dụng cảm biến thông minh và đèn đường thông minh để điều chỉnh độ sáng tự động khi không có ô tô hoặc người đi bộ trên đường. Công nghệ lưới điện thông minh giúp cải thiện hoạt động, bảo trì và lập kế hoạch, đồng thời quản lý nhu cầu sử dụng điện và giám sát tình trạng mất năng lượng một cách chủ động.
Ngoài việc đơn giản hóa cuộc sống, các sáng kiến trong thành phố thông minh còn đặt sự quan tâm đến môi trường, như biến đổi khí hậu và ô nhiễm không khí. Quản lý chất thải thông minh là một giải pháp không thể thiếu vì quá trình thu gom và xử lý rác thải trong các thành phố mang lại chi phí khá cao. Công nghệ IoT trong quản lý chất thải thông minh giúp tăng hiệu quả hoạt động, giảm chi phí và nâng cao sự hài lòng của khách hàng đối với các nhà quản lý chất thải.
Tòa nhà thông minh cũng là một phần quan trọng của thành phố thông minh. Cả các tòa nhà cũ và mới được trang bị đầy đủ cảm biến để quản lý không gian và thời gian thực, đảm bảo an toàn cho cộng đồng và giám sát tình trạng cấu trúc của tòa nhà. Các cảm biến có khả năng phát hiện sự hao mòn và các vấn đề khác để báo cáo cho các cơ quan chức năng.
Việc cải thiện và phát triển thành phố thông minh đang được đẩy mạnh, bởi những lợi ích tích cực mà nó mang lại, bao gồm tạo việc làm, quản lý không gian và hàng hóa cho người tiêu dùng.
3. Các công nghệ cần thiết cho thành phố thông minh
Để xây dựng một thành phố thông minh đích thực, cần kết hợp sử dụng các thiết bị Internet vạn vật (IoT), phần mềm và giao diện người dùng (UI), cùng với hệ thống mạng truyền thông, nhằm cung cấp các giải pháp kết nối cho mọi người. Cụ thể bao gồm:
3.1 Trí tuệ nhân tạo (AI)
Trí tuệ nhân tạo AI – Artificial Intelligence, được xem như “bộ não” hay “trí tuệ” của thành phố thông minh. AI nhận dữ liệu từ nhiều cảm biến theo thời gian thực, phân tích và đưa ra các giải pháp phù hợp cho hoạt động của đô thị.
AI cũng có khả năng học hỏi và giao tiếp với con người. Theo thời gian, AI cũng sẽ ngày càng “thông minh” hơn. Đây là yếu tố đầu tiên tạo nên sự khác biệt giữa một thành phố thông minh và một thành phố chỉ tập trung vào công nghệ.
3.2 Mạng viễn thông số
Mạng viễn thông số là hệ thống truyền thông và kết nối các thiết bị trong thành phố thông minh, bao gồm mạng có dây (hữu tuyến) và mạng không dây (vô tuyến). Mạng viễn thông số vô tuyến, chẳng hạn như mạng 4G và 5G, đóng vai trò quan trọng trong việc truyền tin và kết nối các thiết bị trong thành phố thông minh.
3.3 Cảm biến
Cảm biến là các thiết bị như cảm biến nhiệt độ, cảm biến chất lượng không khí, camera thông minh, cảm biến giao thông, và nhiều loại cảm biến khác. Những cảm biến này giúp thu thập thông tin theo thời gian thực và lưu trữ dữ liệu theo chuẩn dữ liệu lớn (Big Data).
3.4 Dữ liệu lớn
Dữ liệu lớn, hay còn gọi là Big Data, là nguồn dữ liệu lớn được cập nhật cả thông qua cảm biến trong thành phố thông minh. Dữ liệu này cung cấp cơ sở cho việc phân tích và đưa ra các giải pháp hoạt động đô thị hiệu quả.
3.5 Internet vạn vật
Internet vạn vật, hay còn gọi là Internet of Things (IoT), ám chỉ việc kết nối mọi vật với nhau thông qua internet và giao tiếp qua một giao thức chung. Các vật này tồn tại trong cả thế giới thực và ảo, và được định danh. Thông qua các cảm biến và hệ thống truyền thông, các vật này có thể giao tiếp và trao đổi thông tin với nhau. Kết hợp với trí tuệ nhân tạo, Internet vạn vật tự động hoạt động theo các quy định đã được định trước.
Trong thành phố thông minh, Internet vạn vật bao gồm hệ thống đèn giao thông, hệ thống camera, điện thoại thông minh, tòa nhà thông minh, hệ thống điện, hệ thống giám sát môi trường, và tất cả các loại cảm biến khác. Mạng lưới kết nối các vật này giúp cải thiện hoạt động đô thị một cách hiệu quả trong cuộc sống hàng ngày.
4. Cách vận hành của thành phố thông minh
Các thành phố thông minh tuân thủ 4 bước sau để cải thiện chất lượng cuộc sống và thúc đẩy tăng trưởng kinh tế thông qua mạng lưới thiết bị IoT kết nối với công nghệ khác. Các bước bao gồm:
1. Thu thập: Các cảm biến thông minh sẽ thu thập thông tin dữ liệu theo thời gian thực.
2. Phân tích: Dữ liệu được phân tích để hiểu về hoạt động của các dịch vụ và hoạt động của thành phố.
3. Truyền thông: Kết quả phân tích dữ liệu được thông báo đến những người ra quyết định.
4. Hành động: Các hành động được thực hiện để cải thiện hoạt động, quản lý tài sản và nâng cao chất lượng cuộc sống của thành phố cho người dân.
Hệ thống công nghệ thông tin tập hợp dữ liệu thời gian thực từ các tài sản, đối tượng và máy móc được kết nối để cải thiện quyết định. Công dân cũng có thể tham gia và tương tác với hệ sinh thái của thành phố thông minh thông qua các thiết bị kết nối internet. Bằng cách kết hợp giữa thiết bị và dữ liệu, cùng với cơ sở hạ tầng của thành phố, giúp giảm chi phí, cải thiện tính bền vững, cân bằng các yếu tố như năng lượng, thu gom rác thải, giảm tắc nghẽn giao thông và cải thiện chất lượng không khí.
5. Vì sao cần xây dựng thành phố thông minh
5.1 Giải pháp quản lý đô thị hiệu quả
Quản lý đô thị trong tương lai sẽ được xây dựng trên nền tảng công nghệ thông tin, viễn thông và trí tuệ nhân tạo, như đã được đề cập trước đó. Đối với quản lý hạ tầng cứng, việc tối ưu hóa hệ thống điện, chiếu sáng, cấp nước, chăm sóc cây xanh, xử lý rác thải và ô nhiễm môi trường sẽ được thực hiện.
Bên cạnh đó, đô thị thông minh sẽ hỗ trợ con người tương tác với nền tảng hành chính công một cách hiệu quả hơn, giúp tiết kiệm thời gian và nhân lực.
5.2 Giải pháp giao thông thông minh
Vấn đề giao thông là một thách thức lớn đối với các đô thị hiện tại, gây lãng phí nguồn nhân lực, năng lượng và thời gian của người tham gia giao thông.
Trong tương lai, sẽ xuất hiện các mô hình giao thông mới, phương tiện giao thông tiên tiến và đặc biệt, quản lý và vận hành hệ thống giao thông sẽ áp dụng trí tuệ nhân tạo để hiệu quả giải quyết vấn đề tắc đường.
5.3 Giáo dục thông minh
Trong năm 2020, đại dịch Covid-19 đã có tác động lớn đến hệ thống giáo dục trên toàn cầu. Đại dịch này đã chỉ ra rằng mô hình giáo dục truyền thống không còn phù hợp. Trong tương lai, nền tảng giáo dục trực tuyến sẽ trở nên phổ biến hơn, mang lại sự đa dạng trong quá trình đào tạo nhờ ứng dụng công nghệ thông tin và trí tuệ nhân tạo.
Học sinh và sinh viên không cần phải đến trường học mà vẫn có thể tiếp cận kiến thức khoa học tiên tiến trên toàn cầu.
5.4 Giải pháp nông nghiệp thông minh
Trong tương lai, nông nghiệp sẽ được điều hành bởi trí tuệ nhân tạo, giúp tăng năng suất và giảm sự phụ thuộc vào lao động. Từ việc gieo hạt, tưới tiêu, chăm sóc đến thu hoạch sẽ được thực hiện một cách khoa học và kỹ thuật.
5.5 Động lực để phát triển kinh tế và là tiêu chuẩn cạnh tranh quốc gia
Phát triển đô thị thông minh là một xu hướng để phát triển quốc gia và thúc đẩy nền kinh tế. Theo tổ chức IDM – Trung tâm Cạnh tranh Toàn cầu, trở thành một thành phố thông minh được công nhận trên toàn cầu ngày nay rất quan trọng để thu hút đầu tư và tài năng nhân lực. Điều này tạo ra một chu kỳ phát triển cho các nhóm thành phố tiên tiến trên thế giới.
Việc phát triển thành phố thông minh liên quan mật thiết đến sự phát triển của con người. Những người sống trong thành phố thông minh sẽ có nhiều cơ hội thành công hơn. Họ có quyền tiếp cận một hệ thống giáo dục chất lượng cao, chăm sóc sức khỏe tốt, cùng với cơ sở hạ tầng và dịch vụ tốt hơn để hỗ trợ công việc.
Hạ tầng của một thành phố thông minh là động lực để thúc đẩy phát triển kinh tế. Hạ tầng này có thể thu hút nhiều nhà đầu tư đến làm việc, xây dựng trung tâm tài chính, phát triển hoạt động thương mại và dịch vụ.
