Smart City là gì? Smart City vận hành như thế nào?

Smart City là một mô hình thành phố thông minh kết hợp giữa công nghệ, hạ tầng và dịch vụ thông minh nhằm nâng cao chất lượng cuộc sống và hiệu suất hoạt động của một đô thị. Trong thành phố thông minh, các công nghệ tiên tiến như Internet of Things (IoT), trí tuệ nhân tạo (AI), hệ thống cảm biến và dữ liệu được sử dụng để quản lý và cải thiện các lĩnh vực như giao thông, năng lượng, quản lý môi trường, an ninh, y tế và nhiều lĩnh vực khác. Smart city tạo ra một môi trường bền vững, tiện nghi và an toàn cho cư dân, đồng thời tạo điều kiện thuận lợi cho sự phát triển kinh tế và xã hội.

1. Smart City là gì?

Có nhiều định nghĩa về smart city, ví dụ, IBM định nghĩa smart city là "một thành phố tận dụng thông tin liên kết hiện có để hiểu và kiểm soát hoạt động của mình và tối ưu hóa việc sử dụng tài nguyên có hạn."

Tuy nhiên, ngắn gọn hơn, một smart city sử dụng nền tảng công nghệ thông tin và truyền thông để thiết lập, triển khai và thúc đẩy các phương pháp giúp thành phố kết nối, giao tiếp và phát triển. Đối phó với các thách thức đô thị và tạo ra một cơ sở hạ tầng thông minh, bền vững được kết nối với nhau bằng công nghệ.

2. Công nghệ của Smart City 

Smart City sử dụng một loạt các phần mềm, giao diện người dùng và mạng truyền thông kết hợp với Internet of Things (IoT) để cung cấp các giải pháp kết nối cho công chúng. Trong số đó, IoT là yếu tố quan trọng nhất. IoT là một mạng lưới các thiết bị kết nối và trao đổi dữ liệu.

Điều này có thể bao gồm từ phương tiện di chuyển đến các thiết bị gia đình và cảm biến đường phố. Dữ liệu được thu thập từ các thiết bị này được lưu trữ trên đám mây hoặc trên máy chủ để cải thiện hiệu suất cả trong khu vực công cộng và tư nhân, mang lại lợi ích kinh tế và cải thiện cuộc sống của công dân.

Nhiều thiết bị IoT sử dụng tính toán edge (edge computing), đảm bảo chỉ dữ liệu quan trọng và liên quan nhất được truyền qua mạng truyền thông. Ngoài ra, hệ thống bảo mật được triển khai để bảo vệ, giám sát và kiểm soát việc truyền dữ liệu từ mạng của smart city và ngăn chặn việc truy cập trái phép vào nền tảng dữ liệu IoT của thành phố.

Bên cạnh các giải pháp IoT, smart city cũng sử dụng các công nghệ bao gồm:

• Giao diện lập trình ứng dụng (APIs)
• Trí tuệ nhân tạo (AI)
• Dịch vụ điện toán đám mây (Cloud Computing Services)
• Bảng điều khiển (Dashboards)
• Học máy (Machine Learning)
• Giao tiếp máy-máy (Machine-to-Machine Communications)
• Mạng lưới ma trận (Mesh Networks)

3. Các tính năng cơ bản của Smart City 

Sự kết hợp giữa tự động hóa, machine learning và công nghệ IoT giúp smart city có nhiều tiện ích thông minh được sử dụng rộng rãi cho cuộc sống của cư dân trong thành phố. Ví dụ, hệ thống đỗ xe thông minh có thể giúp tài xế tìm chỗ đỗ xe tối ưu nhất và hỗ trợ hình thức thanh toán điện tử.

Khi quản lý giao thông, smart city thật sự hữu ích khi có thể giám sát luồng giao thông và tối ưu hóa đèn giao thông để giảm ùn tắc, các dịch vụ cũng có thể được quản lý thông qua cơ sở hạ tầng của smart city.

Các tính năng của smart city cũng bao gồm tiết kiệm năng lượng và hiệu suất môi trường, chẳng hạn như đèn đường tự động tắt sáng khi không có xe cộ qua lại. Các công nghệ lưới thông minh như vậy có thể cải thiện từ hoạt động đến bảo dưỡng và lập kế hoạch cung cấp điện.

Các dự án smart city cũng có thể được sử dụng để chống biến đổi khí hậu và ô nhiễm không khí cũng như quản lý chất thải và vệ sinh thông qua việc kết nối các hệ thống thu gom rác, thùng rác và quản lý xe tải thông minh qua internet.

Bên cạnh các dịch vụ, smart city cung cấp biện pháp an toàn như giám sát các khu vực có mức tội phạm cao hoặc sử dụng cảm biến để cảnh báo sớm về các sự cố như lũ lụt, lở đất, cơn bão hoặc hạn hán. Các tòa nhà thông minh cũng có thể cung cấp quản lý không gian thời gian thực hoặc giám sát sức khỏe cấu trúc để xác định khi nào cần thực hiện các công việc sửa chữa. Công dân cũng có thể truy cập vào hệ thống này để thông báo cho các nhà chức trách về bất kỳ vấn đề hoặc sự cố nào, trong khi các cảm biến cũng có thể giám sát các vấn đề hạ tầng như rò rỉ trong ống nước.

Ngoài ra, công nghệ smart city cũng có thể cải thiện hiệu suất trong sản xuất, nông nghiệp đô thị, sử dụng năng lượng và nhiều lĩnh vực khác.

Smart city có thể kết nối tất cả các dịch vụ để cung cấp các giải pháp kết nối cho người dân. Điều này mang lại nhiều lợi ích cho thành phố và cư dân, từ việc tiết kiệm thời gian và năng lượng đến cải thiện môi trường sống và tăng cường an ninh và an toàn. Công nghệ của smart city đóng vai trò quan trọng trong việc tạo ra một cộng đồng hiện đại, bền vững và thông minh.

>>> Tìm hiểu chủ đề nhà thông minh: Nhà thông minh là gì? Cách thức vận hành của nhà thông minh.

4. Lịch sử ra đời của khái niệm Smart City 

Khái niệm Smart City bắt đầu xuất hiện từ những năm 1960 và 1970 khi US Community Analysis Bureau (Cục Phân tích Cộng đồng Hoa Kỳ) bắt đầu sử dụng cơ sở dữ liệu, ảnh chụp từ không gian và phân tích cụm để thu thập dữ liệu, điều phối nguồn lực và phát hành báo cáo nhằm hướng dẫn dịch vụ, giảm thiểu thiên tai và giảm nghèo đói. Điều này dẫn đến việc tạo ra thế hệ đầu tiên của Smart City.

Thế hệ đầu tiên của smart city được cung cấp bởi các nhà cung cấp công nghệ để hiểu rõ tác động của công nghệ đối với cuộc sống hàng ngày. Điều này dẫn đến thế hệ thứ hai của smart city, nghiên cứu cách các công nghệ thông minh và các đổi mới khác có thể tạo ra các giải pháp thành phố được kết nối. Thế hệ thứ ba của smart city đã loại bỏ sự kiểm soát từ phía các nhà cung cấp công nghệ và lãnh đạo thành phố, thay vào đó tạo ra một mô hình liên quan đến cộng đồng và thúc đẩy sự tham gia và gắn kết xã hội.

Mô hình thế hệ thứ ba này được Vienna áp dụng, họ tạo ra một đối tác với công ty Wien Energy địa phương, cho phép công dân đầu tư vào các nhà máy năng lượng mặt trời địa phương và cùng với cộng đồng giải quyết các vấn đề về bình đẳng giới và nhà ở phải chăng. Sự áp dụng như vậy đã lan rộng trên toàn thế giới, bao gồm Vancouver, nơi 30.000 cư dân đã cùng tạo ra Vancouver Greenest City 2020 Action Plan (Kế hoạch Hành động Thành phố Xanh nhất Vancouver 2020).

5. Smart City vận hành như thế nào?

Smart City được vận hành theo 4 bước để cải thiện chất lượng cuộc sống và thúc đẩy tăng trưởng kinh tế thông qua mạng lưới các thiết bị IoT kết nối và các công nghệ khác:

Bước 1: Thu thập - Các cảm biến thông minh thu thập dữ liệu thời gian thực.

Bước 2: Phân tích - Dữ liệu được phân tích để hiểu về hoạt động các dịch vụ và hoạt động của thành phố.

Bước 3: Giao tiếp - Kết quả phân tích dữ liệu được thông báo cho những người quyết định.

Bước 4: Hành động - Hành động được thực hiện để cải thiện hoạt động, quản lý tài sản và cải thiện chất lượng cuộc sống cho cư dân thành phố.

Hệ thống Công nghệ thông tin và truyền thông (ICT) kết hợp dữ liệu thời gian thực từ các tài sản, đối tượng và máy móc kết nối để cải thiện quyết định. Tuy nhiên, ngoài ra, người dân cũng có thể tham gia và tương tác với hệ sinh thái của smart city thông qua các thiết bị di động và phương tiện kết nối. 

Bằng cách kết hợp thiết bị với dữ liệu và hạ tầng của thành phố, ta có thể tiết kiệm chi phí, cải thiện tính bền vững và tối ưu hóa các yếu tố như phân phối năng lượng và thu gom rác, đồng thời giảm kẹt xe và cải thiện chất lượng không khí.

6. Tại sao Smart City lại quan trọng?

Smart City cho phép cư dân và các cơ quan chính quyền địa phương cùng làm việc để triển khai các sáng kiến và sử dụng các công nghệ thông minh để quản lý tài sản và nguồn lực trong môi trường đô thị đang phát triển.

54% dân số thế giới sống trong thành phố và dự kiến con số này sẽ tăng lên 66% vào năm 2050, với việc thêm 2,5 tỷ người vào dân số đô thị trong ba thập kỷ tới. Với sự tăng dân số dự kiến này, cần phải quản lý tốt và bền vững các yếu tố môi trường, xã hội và kinh tế, tài nguyên.

7. Lợi ích khi sử dụng Smart City 

Một Smart City mang lại nhiều lợi ích đáng kể khi được triển khai:

Cải thiện chất lượng cuộc sống

Các dịch vụ thông minh như giao thông thông minh, quản lý năng lượng và quản lý rác thông minh giúp tăng cường tiện ích và thoải mái cho cư dân. Các công nghệ tiên tiến giúp giảm tắc nghẽn giao thông, tiết kiệm năng lượng và cung cấp môi trường sạch sẽ và an toàn.

Tăng trưởng kinh tế

Smart City thu hút đầu tư và sáng tạo, tạo điều kiện thuận lợi cho các doanh nghiệp phát triển và tạo ra việc làm. Việc sử dụng công nghệ thông minh và dữ liệu giúp cải thiện hiệu suất hoạt động của các ngành kinh tế, đồng thời tạo ra nguồn doanh thu mới và tăng trưởng kinh tế bền vững.

Tiết kiệm tài nguyên

Smart City tận dụng các nguồn tài nguyên một cách hiệu quả, từ năng lượng và nước cho đến không gian đô thị và nguồn lực vận hành. Việc sử dụng dữ liệu và công nghệ giúp giảm lãng phí và tăng cường sử dụng tài nguyên một cách thông minh, giúp tiết kiệm tiền bạc và bảo vệ môi trường.

Tăng cường quản lý và hợp tác

Smart City sử dụng các hệ thống quản lý thông minh để theo dõi và điều phối các hoạt động đô thị. Các công nghệ thông tin và giao tiếp giúp cung cấp thông tin chính xác và kịp thời cho các quyết định đô thị và tạo điều kiện cho sự hợp tác giữa cư dân, doanh nghiệp và chính phủ.

8. Tính bền vững của Smart City 

Tính bền vững là một khía cạnh quan trọng của Smart City khi chúng cố gắng cải thiện hiệu suất trong các khu vực đô thị và nâng cao phúc lợi của cư dân. Các thành phố mang lại nhiều lợi ích về môi trường, nhưng cũng có một số tác động tiêu cực, bao gồm việc sử dụng nhiên liệu hóa thạch để cung cấp năng lượng.

Tuy nhiên, các công nghệ thông minh có thể giúp giảm thiểu những tác động tiêu cực này, ví dụ như triển khai hệ thống giao thông điện để giảm khí thải. Xe điện cũng có thể giúp điều tiết tần suất của lưới điện khi không sử dụng.

Các phương tiện giao thông bền vững như vậy cũng dự kiến ​​sẽ giảm số lượng ô tô trong khu vực đô thị khi xe tự hành giảm nhu cầu sở hữu ô tô trong số dân cư. Việc tạo ra những giải pháp bền vững như vậy có thể mang lại lợi ích về môi trường và xã hội.

9. Thách thức nào đang đặt ra cho Smart City?

Dù mang lại nhiều lợi ích, Smart City cũng đối mặt với những thách thức cần vượt qua. Điều này bao gồm việc các quan chức chính phủ cho phép sự tham gia rộng rãi từ cư dân. Ngoài ra, cần có sự phối hợp giữa các doanh nghiệp tư nhân và công cộng với cư dân để mọi người cùng đóng góp tích cực vào cộng đồng.

Các dự án Smart City cần phải minh bạch và được cung cấp cho cư dân thông qua một cổng dữ liệu mở hoặc ứng dụng di động. Điều này cho phép cư dân tương tác với dữ liệu và thực hiện các nhiệm vụ cá nhân như thanh toán hóa đơn, tìm kiếm các phương tiện giao thông hiệu quả và đánh giá lượng tiêu thụ năng lượng trong gia đình.

Tất cả điều này đòi hỏi một hệ thống thu thập và lưu trữ dữ liệu đáng tin cậy và an toàn để ngăn chặn việc xâm nhập hoặc lạm dụng dữ liệu. Dữ liệu của Smart City cũng cần được ẩn danh để tránh việc vi phạm quyền riêng tư.

Thách thức lớn nhất có lẽ là vấn đề kết nối, với hàng ngàn hoặc thậm chí hàng triệu thiết bị IoT cần kết nối và làm việc cùng nhau. Điều này sẽ cho phép các dịch vụ được kết nối và cải tiến liên tục khi nhu cầu tăng cao.

Bên cạnh công nghệ, Smart City cũng cần xem xét các yếu tố xã hội để tạo ra một môi trường văn hóa hấp dẫn và mang lại cảm giác thuộc về địa phương cho cư dân. Điều này đặc biệt quan trọng đối với những thành phố được xây dựng từ đầu và cần thu hút cư dân.

Tạm kết 

Smart City là một khái niệm đang ngày càng phát triển và trở nên quan trọng trong thế giới đô thị hiện đại. Đó là một tương lai mà công nghệ thông tin và truyền thông được ứng dụng một cách thông minh để nâng cao chất lượng cuộc sống của cư dân, tối ưu hóa tài nguyên và quản lý thành phố một cách bền vững. Smart City mang lại những lợi ích đáng kể, từ việc cải thiện giao thông, quản lý năng lượng, đến an ninh, quản lý môi trường và tăng cường tương tác giữa cộng đồng.