1. Ievads
"Viedo pilsētu" redzējums ir nākotnes pilsētvides centrs, kas ir drošs, videi draudzīgs un efektīvs, jo visas struktūras - neatkarīgi no tā, vai tās ir paredzētas, būvētas un uzturētas enerģijas, ūdens, transporta un citās jomās, izmantojot uzlabotas, integrēti materiāli, sensori, elektronika un tīkli, kas ir savienoti ar datorizētām sistēmām, kas sastāv no datu bāzēm, izsekošanas un lēmumu pieņemšanas algoritmiem. Pētniecības un inženierijas problēmas, kas šajā ceļā ved uz vīziju, aptver daudzas tehniskās jomas, tostarp fiziku, ķīmiju, bioloģiju, matemātiku, skaitļošanas zinātni, sistēmas, mehānismus, elektroniku un inženierzinātnes. Visvienkāršākajā līmenī ir pamatsastāvdaļa un ar to saistītā "atgriezeniskā saite" vai pašpārraudzības mehānisms (-i). Katrs no tiem ir jāidentificē vai, ja tas jau pastāv, ir piemērots attiecīgajam pieteikumam. Nākamais līmenis ir sistēmas konstrukcija, kurā tiek izmantotas šīs sastāvdaļas. Saistīts ar to būtu saskarne ar datorizētu "uzraudzības" spēju katrai konkrētajai funkcijai. Tālāk ir sniegta pilnīga struktūra vai pakalpojums, un, visbeidzot, informācijas integrēšana visos saistītajos un šķietami nesaistītajos pilsētu centru būtiskās infrastruktūras aspektos. Pilsēta, kas uzrauga un integrē visu tās kritisko infrastruktūru, tostarp ceļu, tiltu, tuneļu, dzelzceļa / metro, lidostu, jūras ostu, sakaru, ūdensapgādes, jaudas, pat lielu ēku stāvokli, var labāk optimizēt savus resursus, plānot profilaktiskās apkopes darbības , un uzrauga drošības aspektus, vienlaikus maksimāli palielinot pakalpojumus iedzīvotājiem. Ātrās reaģēšanas pārvaldība gan fiziskām, gan cilvēka izraisītām problēmām sistēmā var būt mērķtiecīga un ātra. Izmantojot modernas novērošanas sistēmas un iebūvētos viedos sensorus, datus var savākt un novērtēt reālajā laikā, uzlabojot pilsētas pārvaldes lēmumu pieņemšanu. Piemēram, resursi var tikt izdarīti pirms ūdens padeves pārtraukuma, sāls izplatīšanas komandas nosūta tikai tad, kad konkrētajam tiltam ir apledojuma apstākļi, un inspektoru izmantošana samazināta, zinot visu struktūru dzīves apstākļus. Ilgtermiņā "Viedo pilsētu" vīzija, sistēmas un struktūras uzraudzīs savus apstākļus un vajadzības gadījumā veiks self-remontu. Fiziskā vide, gaiss, ūdens un apkārtējās zaļās zonas tiks uzraudzīta, lai nodrošinātu optimālu kvalitāti, tādējādi radot uzlabotu dzīves un darba vidi, kas ir tīra, efektīva un droša, un kas piedāvā šīs priekšrocības saistībā ar Visu resursu efektīvāka izmantošana. Šajā dokumentā tiek apspriesta pašreizējā iniciatīva, ko vada Bruhavenas Nacionālā laboratorija, lai izveidotu pētījumu, izstrādes un izvēršanas programmu, kas veicina šo redzējumu. Tas ir balstīts uz jauno tehnoloģiju pielietošanu pašreizējo pilsētu centru problēmu risināšanā, meklējot 20 gadus nākotnē, un konceptualizējot pilsētas sistēmu, kas var pastāvēt.
2. Baclkm-ound
Jaunākās tehnoloģijas viedo materiālu un viedo struktūru jomā var iedalīt divās kategorijās: tajās, kurās tiek izstrādāti patiesi jauni materiāli (tie paši nozīmē un tiek diagnosticēti), un tie, kuros tiek izvietoti jauni, mazāki un vairāki mikro sensori vai optiskās sistēmas, ir sasaistītas ar atbildes sistēmām. Pirmajā kategorijā uzlabojumi, piemēram, uzlabotie šķidrā kristāla displeji un mākslīgie muskuļi, atspoguļo notikumus, kas miniatura noteikšanu ierobežo līdz molekulārajam līmenim. Cits piemērs ir uzlabotu membrānu izstrāde separācijas procesiem, kas ir jutīgāki un specifiski konkrētām ķīmiskajām sugām. Otrā kategorija dizaineriem un inženieriem bija lielāka interese, jo sensoru un reakcijas mehānismu izmantošana konstrukcijās sniedz iespēju samazināt masas un kopējās izmaksas. No šiem lietojumiem iegūtie ieguvumi tiek attiecināti arī uz civilajām infrastruktūrām, piemēram, tiltiem un aizsprostiem. Tomēr, lai gan iniciatīva sākas ar šo kategoriju, viedo pilsētu koncepcijas ilgtermiņa mērķi ir iekļauti pirmajā. Vairāki identificētie pētījumu jautājumi ir šādi: kritiskās infrastruktūras identifikācija pēc parametriem, kas jāuzrauga; izmērīto parametru izšķiršana ar pārvaldāmiem darbības rādītājiem; pašreizējo pētījumu un izstrādes pielietošana viedajos sensoros, materiālu, sensoru un mērīšanas tehnoloģiju izstrāde; un pārraides skaitļošanas, tīklu un integrācijas iespēju paplašināšana. Pēdējo divdesmit gadu laikā būtiski pētījumi ir vērsti uz viedajiem materiāliem un struktūrām, kas pazīstami arī kā "viedie" vai "pielāgojamie" materiāli un struktūras. Pēdējā laikā valsts lietās un akadēmiskajās aprindās interesējošie civilie lietojumi ir attīstījušies no sākotnēji un galvenokārt militārās un aviācijas un kosmosa. ASV Aizsardzības departaments ir labi atbalstījis militārās un kosmosa lietojumprogrammas / izpēti no iebūvētiem mikrouzņēmumiem, lai kontrolētu plūsmu virs aerodinamiskās spārnveida plāksnēm un mikroklušu blokos, lai iegūtu formas atmiņas sakausējumu un kombinēto struktūru diagnostisko uzraudzību; NASA, ar ievērojamu izpēti akadēmiskajos pētniecības centros, piemēram, Stanfordas Universitātē Struktūras un Kombinētā Laboratorija un Harvardas Universitātes Dinamisko un Kontroles Centru. Pavisam nesen ir attīstījusies daudzveidīga bāze, kā arī civilās un rūpniecības nozares tehnoloģiskās vajadzības un cerības, lai risinātu bioloģiskās, infrastruktūras un transporta vajadzības. Rezultātā dinamiskais un daudznozaru pētnieciskais darbs tiek īstenots vairākos universitāšu un valsts atbalstītajos institūtos. Viedo pilsētu redzējums balstās uz šiem centieniem un koncentrējas uz to integrēšanu izmantošanai pilsētu vidē. Kompleksa "mega-sistēmas" pārbaude un izpēte ārpus komponenta vai pat atsevišķas sistēmas prasīs inovācijas, kuru pamatā ir integratīvas un visaptverošas pieejas. Šīs mega sistēmas ietver ilgtspējību - izvairoties no kaitējuma videi, efektīvu enerģijas un materiālu izmantošanu un dzīves cikla inženieriju kā integrētus risinājumus. Papildus jau attīstošajām un paplašinātajām šo tehnoloģiju finansēšanas bāzēm, dzīvotspējīgiem risinājumiem būs jāiekļauj sponsorēšana no jauniem dalībniekiem, piemēram, Enerģētikas departamenta un Vides aizsardzības aģentūras, kā arī starptautiskā sadarbība. Turklāt Kongresa likumprojekts HR 115, 1999. gada likums par valsts infrastruktūras attīstību norāda uz lielo vajadzību (un valdības interesi) vēl radošākām un efektīvākām infrastruktūras finansēšanas iniciatīvu finansēšanas metodēm un vajadzīgo resursu mijiedarbību, lai apmierinātu esošās un plānotās infrastruktūras finansēšanas prasības.
3. Pieeja
Lai īstenotu šo vīziju, šī iniciatīva ir uzsākta, lai izveidotu universitāšu, valdības, biznesa apvienību, privātā sektora un Brookhavenas Nacionālās laboratorijas aliansi. Mērķis ir izveidot struktūru, kas varētu sasaistīt pilsētu centru vajadzības ar akadēmiskās un laboratorijas kopienas resursiem, tādējādi efektīvi identificējot tehnoloģijas to attiecīgajos portfeļos, kurus var virzīties, izmantojot pilsētu komercializācijas demonstrēšanas projektu. Ja tehnoloģija nepastāv, tad sākt lietišķo pētījumu, lai apmierinātu šīs vajadzības. Šim ierosinājumam uzsāktais modelis ir ASV ziemeļrietumu reģions. Tas bija balstīts uz vienkāršu vajadzību analīzi, kurā tika aplūkots iedzīvotāju blīvums un reģionu pilsētas centra vecums, sākot ar Ņujorku. Tālāk aprakstīto reģionālo modeli var paplašināt valsts un starptautiskā mērogā.
4. Progress
Saprātīgo pilsētu koncepcija, kaut arī plānošanas posmā no 1998. gada beigām, saņēma savu pirmo finansējumu 2000. gada janvārī. Kopš tā laika alianse ir sākusi veidoties kopā ar 2 reģionālajām universitātēm, kas pievienojas komandai, kopā ar Ņujorkas valsts pārvaldes iestādi, kas iesaistījusi lielu pilsētu attīstības programma. Turklāt Ņujorkas vides biznesa asociācija ir piekritusi sasaukt uzņēmējdarbības pārstāvju padomi, lai turpinātu vajadzību identificēšanu un P & A prioritāšu noteikšanu. 2000. gada augusta mēneša laikā šī iniciatīva radīja pirmos privātos un komunālo pakalpojumu fondus. Šajā brīdī jēdziens ir nogatavojies, veicot apmaiņu ar alianses dalībniekiem, un ir sākusies aktīva pētniecības un attīstības programma. 1.attēls parāda, ka P & A darba kārtības statuss ir atbalstīts ar trīs vilces apgabaliem, pasīvās konstrukcijas, pazemes komunālie pakalpojumi un Zaļās ēkas. Ceturtais šķidrumu sistēmu apraksts ir priekšlikuma pārskatīšanas posmā. Tā kā iniciatīvas turpina attīstīties, ir paredzams, ka tiks pievienoti jauni vilces apgabali, jo pašreizējie uzņēmumi sāk piegādāt produktu plūsmu komerciālajā nozarē.
5. Nākotne
Paredzams, ka ar iniciatīvu varēs izaugt arvien plašāk, ņemot vērā valsts izredzes. Nākamajos 12 līdz 18 mēnešos vajadzētu redzēt pirmos divus produktus immerge, lai risinātu pilsētas vajadzības. Sagaidāms, ka pasīvās konstrukcijas vilciens pabeigs pētījumu vai attālinātu pilna lauka optisko sensoru, ar kuru varēs izmērīt strukturālo degradāciju no tiltu vecuma līdz ķieģeļu ēku fasāžu izolācijai. Otrais, kas nāk no pazemes komunālo pakalpojumu vilces, būs atklāšanas un attēlveidošanas sistēma ar augstas izšķirtspējas spēju atrast ne tikai izvēlētās sistēmas, piemēram, pazemes gāzes un ūdensvadus, bet arī to traucējošās locītavas. Tāpat kā jebkuram nozīmīgam uzņēmumam, piemēram, šis, tā veiksme būs iespēja radoši saskaņot galalietotāju vajadzības ar praktiskiem pētījumiem un attīstībai un izveidot stabilu finansēšanas mehānismu. Nākamajā gadā šīs divas jomas būs prioritāras pozīcijas. Izglītība ir nozīmīga "viedo pilsētu" nākotne. Nākamajos 12 mēnešos iniciatīva plāno organizēt divus semināros, lai sāktu uzņēmējdarbības un valdības vadītāju izglītošanu. Turklāt izziņošanas process ir sākusi aplūkot pašreizējo koledžu inženieru studiju programmu, domājot par nākamo absolventu vajadzībām.
Visbeidzot, ir laiks paplašināt redzējumu, aicinot starptautiskās sabiedrības ieguldījumu. Pilsētu centri visā pasaulē saskaras ar līdzīgām problēmām. Šis starptautiskais dzīves turpināšanas seminārs, kurā tiek pulcināti Ņujorkas un Parīzes pārstāvji, ir šo centienu sākums.
6. Secinājums
Ir prezentēta nākotnes pilsētas vīzija - tā balstās uz zinātnes un tehnoloģiju integrāciju, izmantojot informācijas sistēmas. Nākotne, kas prasīs pārdomāt attiecības starp valdību, pilsētu vadītājiem, uzņēmumiem, akadēmiskajām aprindām un pētniecības kopienu. Šīs vīzijas nosaukums ir "Viedās pilsētas".