Thành phố thông minh sử dụng công nghệ thông tin và truyền thông (ICT) để nâng cao hiệu quả hoạt động, chia sẻ thông tin với công chúng và cung cấp các dịch vụ công cùng phúc lợi công dân tốt hơn.

Mục tiêu chính của thành phố thông minh là tối ưu hóa các chức năng của thành phố và thúc đẩy tăng trưởng kinh tế, đồng thời nâng cao chất lượng cuộc sống cho người dân bằng cách sử dụng các công nghệ thông minh và phân tích dữ liệu. Giá trị của nó nằm ở cách các công nghệ này được sử dụng chứ không chỉ đơn giản là có bao nhiêu công nghệ.

Một thành phố thông minh được đánh giá qua những yếu tố sau:

• Cơ sở hạ tầng dựa trên công nghệ
• Sáng kiến môi trường
• Hệ thống giao thông công cộng thông minh
• Kế hoạch xây dựng thành phố thông minh
• Mọi người có thể sống, làm việc và sử dụng các tài nguyên thông minh của thành phố

Sự thành công của thành phố thông minh khi kết hợp được khu vực công và khu vực tư nhân lại với nhau vì phần lớn công việc để tạo ra và duy trì một thành phố thông minh dựa trên dữ liệu nằm ngoài tầm cung cấp, kiểm soát và truy cập của các nhà quản lý đơn thuần. Ví dụ, camera giám sát thông minh được đầu tư bởi một công ty tư nhân và do chính quyền thành phố quản lý.

Bên cạnh công nghệ được sử dụng, một thành phố thông minh cũng cần có các nhà phân tích dữ liệu để đánh giá thông tin được cung cấp bởi các hệ thống quản lý để có thể giải quyết mọi vấn đề và tìm ra các cải tiến.

Định nghĩa về Thành phố thông minh

Có rất nhiều định nghĩa về Thành phố thông minh. IBM định nghĩa thành phố thông minh là “một thành phố sử dụng tối ưu tất cả các thông tin được kết nối với nhau để hiểu và kiểm soát tốt hơn các hoạt động của nó cũng như tối ưu hóa việc sử dụng các tài nguyên”.

Nói tóm lại, thành phố thông minh sử dụng khuôn khổ công nghệ thông tin và truyền thông để tạo, triển khai và thúc đẩy các hoạt động phát triển nhằm giải quyết các thách thức đô thị và tạo ra một cơ sở hạ tầng bền vững đồng thời hỗ trợ các công nghệ liên kết.

Các công nghệ của Thành phố thông minh

Thành phố thông minh sử dụng nhiều phần mềm, giao diện người dùng và mạng truyền thông cùng với Internet vạn vật (IoT) để cung cấp các giải pháp kết nối cho công chúng và đây cũng là công nghệ quan trọng nhất.

Bên cạnh công nghệ IoT, các thành phố thông minh cũng sử dụng các công nghệ khác bao gồm:

• Giao diện lập trình ứng dụng (API)
• Trí tuệ nhân tạo (AI)
• Dịch vụ điện toán đám mây
• Giao diện số
• Máy học
• Giao tiếp giữa máy với máy
• Mạng lưới

Các tính năng của Thành phố thông minh

Kết hợp tự động hóa, máy học và IoT đang cho phép áp dụng các công nghệ thành phố thông minh cho nhiều ứng dụng khác nhau. Ví dụ, bãi đậu xe thông minh có thể giúp người lái xe tìm được chỗ đậu xe và cũng có thể cho phép thanh toán kỹ thuật số.

Một ví dụ khác là quản lý giao thông thông minh để giám sát luồng giao thông và tối ưu hóa đèn giao thông để giảm tắc nghẽn, trong khi các dịch vụ đi chung xe cũng có thể được quản lý bởi cơ sở hạ tầng thành phố thông minh.

Các tính năng của thành phố thông minh cũng có thể bao gồm tiết kiệm năng lượng và hiệu quả môi trường, chẳng hạn như đèn đường mờ khi đường vắng. Các công nghệ lưới điện thông minh như vậy có thể cải thiện mọi thứ, từ vận hành đến bảo trì và lập kế hoạch cung cấp điện.

Các sáng kiến về thành phố thông minh cũng có thể được sử dụng để chống lại biến đổi khí hậu và ô nhiễm không khí cũng như quản lý chất thải và vệ sinh thông qua hệ thống thu gom rác, thùng và quản lý đội xe có hỗ trợ internet.

Bên cạnh các dịch vụ, thành phố thông minh cho phép cung cấp các biện pháp an toàn như giám sát các khu vực có nhiều tội phạm hoặc sử dụng các cảm biến để cho phép cảnh báo sớm các sự cố như lũ lụt, lở đất, bão hoặc hạn hán.

Các tòa nhà thông minh cũng có thể cung cấp tính năng quản lý không gian theo thời gian thực hoặc theo dõi sức khỏe cấu trúc và phản hồi để xác định khi nào cần sửa chữa. Người dân cũng có thể truy cập hệ thống này để thông báo cho các quan chức về bất kỳ vấn đề nào, chẳng hạn như ổ gà, trong khi các cảm biến cũng có thể giám sát các vấn đề cơ sở hạ tầng như rò rỉ trong đường ống nước.

Ngoài ra, công nghệ thành phố thông minh có thể cải thiện hiệu quả sản xuất, canh tác đô thị, sử dụng năng lượng,...

Thành phố thông minh có thể kết nối tất cả các phương thức dịch vụ để cung cấp các giải pháp kết hợp cho người dân.

Cách thức hoạt động của Thành phố thông minh

Một Thành phố thông minh hoạt động gồm bốn bước được trình bày dưới đây để cải thiện chất lượng cuộc sống và cho phép tăng trưởng kinh tế thông qua mạng lưới các thiết bị IoT được kết nối và các công nghệ khác. Các bước gồm:

1. Thu thập - Cảm biến thông minh thu thập 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 - Hành động được thực hiện để cải thiện hoạt động, quản lý tài sản và nâng cao chất lượng cuộc sống thành phố cho người dân

Hệ thống công nghệ thông tin tập hợp dữ liệu theo thời gian thực từ các tài sản, đối tượng và máy móc được kết nối để cải thiện việc ra quyết định. Tuy nhiên, bên cạnh đó, người dân có thể tham gia và tương tác với hệ sinh thái thành phố thông minh thông qua thiết bị di động, các phương tiện và tòa nhà được kết nối. Bằng cách ghép nối các thiết bị với dữ liệu và cơ sở hạ tầng của thành phố, giúp cắt giảm chi phí, cải thiện tính bền vững và cân bằng các yếu tố như phân phối năng lượng và thu gom rác thải, cũng như giảm tắc nghẽn giao thông và cải thiện chất lượng không khí.

Xu hướng phát triển của thế giới

54% dân số thế giới sống ở các thành phố và con số này dự kiến sẽ tăng lên 66% vào năm 2050, tương đương với khoảng 2,5 tỷ người được thêm vào khu vực dân số thành thị trong ba thập kỷ tới. Với sự gia tăng dân số dự kiến này, bài toán quản lý bền vững về môi trường, xã hội và kinh tế của các nguồn tài nguyên là điều mà bất kỳ quốc gia, khu vực nào quan tâm.

Thành phố thông minh cho phép công dân và các cơ quan chức năng của chính quyền địa phương làm việc cùng nhau để đưa ra các sáng kiến và sử dụng công nghệ thông minh để quản lý tài sản, tài nguyên trong môi trường đô thị.

Những thách thức với Thành phố thông minh

Đối với tất cả những lợi ích mà Thành phố thông minh mang lại, cũng có những thách thức đặt ra cho nó. Chúng bao gồm việc cho phép công dân tham gia vào các quá trình quản lý cùng với chính quyền địa phương và sự gắn kết của khu vực tư nhân với nhà nước cùng người dân để tất cả các bên đều có thể đóng góp tích cực cho cộng đồng.

Các dự án thành phố thông minh cần phải minh bạch và cho người dân truy cập thông qua cổng dữ liệu mở hoặc ứng dụng di động. Điều này cho phép cư dân tương tác với dữ liệu và hoàn thành các nhiệm vụ cá nhân như thanh toán hóa đơn, tìm các phương tiện giao thông hiệu quả và đánh giá mức tiêu thụ năng lượng trong nhà.

Tất cả điều này đòi hỏi một hệ thống thu thập và lưu trữ dữ liệu khổng lồ và an toàn để tránh bị hack hoặc sử dụng sai mục đích. Dữ liệu thành phố thông minh cũng cần được ẩn danh để ngăn chặn các vấn đề về quyền riêng tư phát sinh.

Thách thức lớn nhất có lẽ là khả năng kết nối, với hàng nghìn hoặc thậm chí hàng triệu thiết bị IoT cần kết nối và hoạt động đồng thời. Điều này sẽ cho phép các dịch vụ được tham gia và cải tiến liên tục khi nhu cầu tăng lên.

Bên cạnh công nghệ, các thành phố thông minh cũng cần tính đến các yếu tố xã hội cung cấp một môi trường văn hóa văn minh tạo ra một môi trường sống lành mạnh với người dân. Điều này đặc biệt quan trọng đối với những thành phố mới lập và cần thu hút cư dân.

Tính an toàn của Thành phố thông minh

Thành phố thông minh mang lại nhiều lợi ích nằm đảm bảo an toàn công dân, chẳng hạn như hệ thống giám sát được kết nối, đường thông minh và giám sát an toàn công cộng.

Cùng với đó việc đảm bảo an toàn cho chính Thành phố thông minh cũng là việc quan trọng. Cần đảm bảo các thành phố thông minh được bảo vệ khỏi các cuộc tấn công mạng, hack và đánh cắp dữ liệu, đồng thời đảm bảo dữ liệu được báo cáo là chính xác.

Để quản lý an ninh của các thành phố thông minh, cần phải thực hiện các biện pháp như kho dữ liệu vật lý, quản lý xác thực linh hoạt và các giải pháp ID. Người dân cần tin tưởng vào an ninh của các thành phố thông minh, có nghĩa là chính phủ, doanh nghiệp khu vực tư nhân, nhà phát triển phần mềm, nhà sản xuất thiết bị, nhà cung cấp năng lượng và nhà quản lý dịch vụ mạng cần làm việc cùng nhau để cung cấp các giải pháp tích hợp với các mục tiêu an ninh cốt lõi. Các mục tiêu bảo mật cốt lõi này bao gồm:

Tính khả dụng - Dữ liệu cần có sẵn theo thời gian thực với quyền truy cập mở để đảm bảo chức năng giám sát các phần khác nhau của cơ sở hạ tầng thành phố thông minh.

Tính chính xác - Dữ liệu không chỉ phải sẵn có mà còn phải chính xác. Điều này nhằm chống lại sự thao túng từ bên ngoài.

Bảo mật - Dữ liệu nhạy cảm cần được giữ bí mật và an toàn trước sự truy cập trái phép bằng cách sử dụng tường lửa hoặc ẩn danh dữ liệu.

Trách nhiệm giải trình - Người dùng hệ thống cần phải chịu trách nhiệm về các hành động và tương tác của họ với hệ thống dữ liệu nhạy cảm. Nhật ký người dùng nên ghi lại ai đang truy cập thông tin để đảm bảo trách nhiệm giải trình nếu có bất kỳ sự cố nào.

Việc tạo ra các hệ thống kết nối thông minh cho các khu vực đô thị mang lại nhiều lợi ích to lớn cho công dân trên toàn thế giới, không chỉ để cải thiện chất lượng cuộc sống mà còn đảm bảo tính bền vững và sử dụng tài nguyên tốt nhất có thể.

Các giải pháp này phụ thuộc vào cách tiếp cận được sự thống nhất từ chính phủ cũng như khu vực tư nhân và chính người dân. Tuy nhiên, với sự hỗ trợ và cơ sở hạ tầng phù hợp, các thành phố thông minh có thể sử dụng những tiến bộ như IoT để nâng cao chất lượng cuộc sống và tạo ra các giải pháp sống kết hợp cho các công dân đô thị toàn cầu ngày càng tăng.

Lược dịch từ [TWI Ltd](http://www.twi-global.com/)