2012年超級風暴桑迪襲擊新澤西的時候,Narayan B. Mandayam位于東布朗士維克的家停電5天。
當為手機信號塔供電的備用發電機電力下降的時候,斷電也影響了該地區的手機服務。
桑迪引起了羅格斯大學教授的興趣,他想要設計一個智慧城市,在這個城市里,所有物體都可以相連接,使用可再生能源,建設綠色基礎設施,進行可持續性的管理;而且最關鍵的是在故障、災害和惡意攻擊之后能夠迅速恢復。
“智慧城市是指每一個設備,每一個實體,每一個對象都可以根據需要進行連接,” 特聘教授Mandayam說,他是工程學院電器與計算機工程系主任。“無線連接是把所有事物連接在一起的一種手段、方式,目的是提高城市生活質量以及地球的質量。”
他正與電氣和計算機工程專業助理教授,人機交互專家Janne Lindqvist,科學藝術學院認知心理學教授Arnold Glass合作進行智慧城市研究。他們正在履行四年合同中的第一年,通過國家科學基金會(NSF)的CRISP(迅速恢復能力與基礎設施系統和流程的相互作用)項目獲得91.6萬美元資助。弗吉尼亞理工大學和佛羅里達國際大學的研究人員也獲得美國國家科學基金會的資助。
羅格斯大學的項目旨在整合關鍵的基礎設施,如將智能交通、無線系統、水網和電網整合成一個統一的智慧城市。關鍵基礎設施將分享能源,計算,無線服務,用戶和運營人員,以及經濟投資。這些設施通常面臨日常損耗;自然災害,如風暴和地震;以及潛在的惡意攻擊,如對電網或互聯網的網絡攻擊。
其中一項挑戰是要進行故障隔離,因為故障可以從一個基礎設施傳導到另外一個。防止智慧城市出現故障和損壞,就是要使關鍵基礎設施具備迅速恢復的能力并重新分配資源,羅格斯大學無線信息網絡實驗室副主任(WINLAB)Mandayam說。
心理學起著關鍵作用,因為你必須了解你如何影響其他人的行為,人們的行為如何影響智慧城市的設計。目標是促使人們有更好的表現,做出正確的選擇,讓城市發展具有可持續性,你如何提出問題或給出建議都很重要,Mandayam說。
“了解人們的行為對于智慧城市的設計是不可或缺的,這就是為什么說這個項目在許多層面上都令人關注,”他說。
羅格斯大學的項目正好與2015年奧巴馬政府倡議的智慧城市建設相吻合。該計劃的特點是投入1.6億美元進行項目研發,并將促進技術合作以幫助社區解決關鍵問題。它們包括減少交通擁堵,打擊犯罪,促進經濟增長,管理氣候變化產生的影響以及改善城市服務。根據白宮的聲明,這些都需要安全地利用數據,研究并降低傳感器成本,以保證安全,保護隱私。
白宮表示,地球人口規模已經達到73億,其中54%是城市人口,隨著人口數量的不斷上升和城市化進程的加快,到2050年地球人口將再增加25億。
“我相信世界各地都在致力于發展智慧城市,” Mandayam說。“城市的一部分結構,或某一個部分也許現在已經智能化了。比如說,有一些建筑有智能溫控器,能夠提高能源效率。但問題是,你現在是否能夠把所有的功能整合在一起。”
清潔的可再生能源,如太陽能和風能,必須在智慧城市中使用。人們需要把未使用的電能售回給電網,從而不產生能源浪費,他說。
根據一天的時間,能源和各種服務的不同價格,都能影響人們的行為,節省能源與其它資源。手機信號塔在需求量低的時間段可以采取節電措施,Mandayam指出。
“要實現智慧城市,需要大量的基礎設施投資,但效益可能遠遠超過成本,”他說。“當我想到交通擁堵,污染和我們對環境與生活質量造成的負面影響時,我認為如果我們不去做出努力來改善的話,會讓我寢食難安。”
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