人工智能與物聯網

人工智能與物聯網是智慧城市的核心技術,實現實時數據收集與智能分析。兩者協助城市優化交通、能源、公共服務及整體生活質素。

智慧城市利用科技更有效地管理資源和服務,物聯網(Internet of Things)設備與人工智能(AI)是其核心。實際上,這意味著在城市基建中嵌入感應器和連接設備,然後利用人工智能分析將數據轉化為更智能的決策。

智慧城市依賴基礎設施,包括人工智能/機器學習(AI/ML)和物聯網(IoT)技術,從中獲取可行見解,以提升市民的生活質素和安全。

— 標普全球

物聯網提供原始數據和連接性,而人工智能則作為分析“大腦”,解讀數據以優化城市運作。年輕人口尤其欣賞這些創新,因為物聯網設備不斷收集城市數據,而人工智能則推動技術變革,改變人們的行為和生活方式。

實際影響:根據經合組織分析師,COVID-19疫情期間,人工智能、物聯網和大數據在管理健康風險和維持城市基本功能方面發揮了關鍵作用。全球智慧城市項目利用這些工具改善交通流量、減少能源消耗、監測污染並促進市民參與。

物聯網:城市的神經系統

物聯網指的是遍佈城市的連接設備和感應器網絡。技術上,物聯網是「一個由物理設備、車輛、家電及其他嵌入感應器、軟件和網絡連接的物件組成的網絡,允許它們收集和共享數據」。這些設備構成智慧城市的神經系統,持續向控制中心和雲平台傳送實時數據流。

物聯網
智慧城市基建中的物聯網組件與網絡

穩健的連接技術(LTE/5G、Wi-Fi、LPWAN/LoRaWAN等)將交通、能源、廢物管理和公共安全等領域的設備連結起來。例如,智慧電網中的感應器傳送用電數據;車輛上的攝像頭和GPS裝置發送交通流量數據;環境感應器報告空氣質素或噪音水平。這種普及的物聯網基建促進了多元城市服務間的高效數據交換

主要物聯網應用

基礎設施監測

橋樑、道路、建築和公用設施上的感應器檢測磨損或壓力。人工智能分析數據以實現預測性維護,在故障發生前安排修復。

公用事業與資源

水、電、燃氣網絡中的物聯網計量器持續報告使用情況。人工智能系統實時平衡供需,減少浪費和成本。

交通與運輸

連接的攝像頭、道路感應器和車輛共享速度與擁堵數據。人工智能調整信號燈,建議最佳路線,並動態管理公共交通。

環境與健康

空氣質素監測器、噪音感應器和氣象站傳送環境數據。人工智能算法及早發現污染趨勢,使城市能迅速應對並可靠預測風險因素

人工智能:城市的大腦

如果物聯網是神經系統,人工智能就是智慧城市的分析大腦。人工智能系統吸收龐大的物聯網數據流並「學習」模式,以作出決策或預測。城市規劃者運用機器學習及其他人工智能工具,將原始數據轉化為可行見解。

物聯網應用收集數據,而人工智能分析能檢測模式、做出預測、統合數據流(數據融合)並提升數據質量。

— 行業分析報告

人工智能算法篩選交通、能源、天氣及市民數據,預測未來趨勢並自動化城市服務。例如,人工智能分析可根據預測使用情況調整街燈和空調系統,或運行虛擬模型測試增設單車道如何緩解擁堵。

人工智能 - 城市大腦
人工智能作為處理城市數據的分析大腦
經合組織洞察:「人工智能日益融入智慧城市策略,以提升效率、韌性和包容性」,使城市更有效管理複雜系統。

智慧城市中的人工智能功能

  • 優化資源使用(預測能源或水需求)
  • 強化治理(模擬政策實施前效果)
  • 提升公共服務(個性化交通或電子政務)
  • 加強可持續性(預測污染高峰,整合可再生能源)
  • 改善交通(機器學習算法優化路線並預測事故熱點)

簡言之,物聯網提供數據輸入,人工智能提供決策邏輯。兩者共同創造人工智能+物聯網(AIoT)協同效應:感應器持續提供數據,人工智能實時調整系統。

AIoT協同:攜手合作

智慧城市的真正力量來自人工智能與物聯網的結合——通常稱為物聯網人工智能(AIoT)。在此模式中,物聯網設備持續收集全城數據,人工智能分析數據以優化運作。

人工智能與物聯網攜手合作
AIoT反饋循環:數據收集、分析與自動響應

AIoT工作流程

1

數據收集

數十億物聯網感應器持續傳送交通、能源、天氣、廢物等數據流

2

數據分析

人工智能算法處理數據流,發掘見解並預測問題

3

自動響應

系統觸發實時行動:調整交通燈、空調調暗、優化路線

這個循環——物聯網數據加上人工智能智慧——真正讓城市變得「智慧」。結合這些技術促進發展流程,提升居民生活水平。實際上,約有30%的現有智慧城市項目整合人工智能以改善可持續性、韌性和服務,且比例持續增加。

城市系統中的應用

人工智能與物聯網共同推動基礎設施、交通、公共事業及公共服務等多種智慧城市應用:

基礎設施

城市資產如橋樑、道路和建築裝有物聯網感應器監測狀況。人工智能分析數據,安排維護以防故障,節省成本並避免中斷。

能源與公用事業

智慧電網利用物聯網計量器實時監控電力和水網。人工智能預測需求並平衡供應,整合可再生能源,減少浪費。

交通與出行

連接的攝像頭、信號燈和車輛組成物聯網網絡。人工智能即時調整燈號,建議最佳交通安排,協調自動駕駛車輛。智慧停車應用引導駕駛者尋找空位,節省時間和燃料。

公共安全與健康

監控攝像頭和物聯網感應器將數據傳送至人工智能監控中心。人工智能標記異常,如異常人流或高犯罪指標,主動提醒當局。健康危機期間,物聯網和人工智能分析追蹤疫情並管理資源。

環境監測

空氣質素、噪音和氣象感應器持續提供環境數據。人工智能預測污染事件或熱浪,幫助城市發出警告或調整活動。數據亦用於綠色規劃決策。
智慧城市中人工智能與物聯網的應用
人工智能與物聯網在智慧城市領域的多元應用

這些應用展示了AIoT如何改造城市:通過連接智慧感應器與智能分析,城市變得更具適應性。它們能在問題發生前回應(預測性維護、災害應對),並持續優化服務(動態交通、需求驅動的公用事業)。

人工智能驅動智慧城市的好處

妥善實施時,人工智能+物聯網帶來重大益處:

效率與可持續性

實時數據使城市系統運行更接近最佳水平。智慧電網減少能源浪費並整合可再生能源,智能交通控制降低空轉時間和排放。

  • 減少資源消耗(水、電、燃料)
  • 降低運營成本
  • 改善環境成果

安全與韌性

AIoT通過預測性警務、槍聲偵測和更快的緊急服務提升安全。它有助於危機管理,強化風險管理和環境監測。

  • 預測事件偵測
  • 更快的緊急響應
  • 危機管理能力

生活質素

自動化服務讓日常生活更順暢。市民受惠於更清潔的空氣數據、可靠的交通、響應迅速的基建,以及直接報告問題以快速解決。

  • 按需交通路線
  • 個性化公共服務
  • 更快的問題解決

數據驅動治理

通過分析大型城市數據集,官員能更好規劃並有效促進市民參與。開放數據平台有助識別服務不足社區和低效預算。

  • 更佳政策規劃
  • 改善資源分配
  • 增強市民參與
人工智能驅動智慧城市的好處
人工智能與物聯網整合於智慧城市的主要好處

總結來說,人工智能與物聯網讓城市更高效、安全和宜居。它們促進可持續目標,提升安全,並建立市民與政府間的反饋循環。

挑戰與考量

建設AIoT驅動的城市並非沒有挑戰。主要關注點包括:

私隱與安全

物聯網感應器和攝像頭收集大量個人及位置數據。若無強有力保障,會引發私隱和偏見問題。研究者警告智慧城市必須應對數據安全和人工智能偏見——例如確保監控數據不被濫用。網絡攻擊亦是威脅:被駭的智慧電網或交通系統可能影響整個城市。

治理與信任

隨著城市越來越依賴算法決策,透明度和問責制變得至關重要。經合組織分析師警告,城市服務「將越來越多由公眾看不見且不受傳統民主監督的算法系統決定」——帶來治理風險。城市必須建立倫理框架、明確數據政策和市民監督以維持信任。

基礎設施與成本

部署全城物聯網和人工智能需大量投資於網絡、感應器和計算能力。許多城市(尤其是發展中地區)面臨資源限制。聯合國指出,技術和財務資源不足是欠發達地區智慧城市項目的主要障礙。即使富裕城市也須解決互操作性(使不同感應器和平台協同工作)及維護成本問題。

數碼鴻溝與包容性

智慧城市利益可能分配不均。缺乏網絡接入或數碼技能者可能被排除。此外,人工智能中的偏見(如警務或信用評分)可能加劇不平等。需謹慎規劃,確保AIoT系統公平服務所有居民。

負責任部署必要:經合組織專家指出,當人工智能負責任地部署時,「能強化城市系統的生產力、適應性、公平性和可持續性」。負責任的智慧城市計劃結合尖端人工智能+物聯網與嚴密保障:隱私設計、開放數據實踐及包容治理。

結論

人工智能與物聯網構成現代智慧城市的數碼骨幹。兩者協助城市收集龐大實時數據,並將其轉化為更智能、自動化的城市服務。物聯網感應器提供從交通信號到能源計量的數據「神經系統」,而人工智能則作為分析「大腦」,優化資源、預測問題並調整服務。

結果是城市能更有效管理基建、提升可持續性、增強安全並提升居民生活質素——前提是這些技術被明智部署。展望未來,持續進步(5G網絡、邊緣計算、數碼孿生)將進一步鞏固智慧城市的AIoT基礎。政策制定者強調以人為本的策略:融合創新、透明與公平。正確整合人工智能與物聯網,確實能改變城市生活——讓城市更綠色、更安全、更貼近居民需求。

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