今年6月，美國戰(zhàn)略與國際問題研究中心（CSIS）首次發(fā)布《聯(lián)合智慧城市：可持續(xù)、對社會負責(zé)、安全》。賽迪智庫網(wǎng)絡(luò)安全研究所對該報告進行了編譯，期望對我國有關(guān)部門有所幫助。

報告認為，人口增長和快速城市化正在重塑全球網(wǎng)絡(luò)，并推動發(fā)達經(jīng)濟體以外對數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施的需求。發(fā)展高標準的智慧城市模式有助于振興美國基礎(chǔ)設(shè)施，縮小全球數(shù)字鴻溝，弘揚數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施的民主價值觀。報告審視了智慧城市模式的三大關(guān)鍵技術(shù)：光纜、人工智能和量子技術(shù)，還提出要充分利用國內(nèi)投資、加大能力建設(shè)力度、協(xié)調(diào)美國與盟國私營企業(yè)、協(xié)調(diào)盟國數(shù)字政策和主導(dǎo)標準制定等建議，以確立全球智慧城市的首選技術(shù)和標準。

“智慧城市”既是全球經(jīng)濟數(shù)字化轉(zhuǎn)型的焦點，也是美中兩國競爭日益激烈的領(lǐng)域。為了抵消中國在“智慧城市”的先發(fā)優(yōu)勢，在2021年3月的《2030年全球網(wǎng)絡(luò)》報告中，美國戰(zhàn)略與國際問題研究中心（CSIS）經(jīng)濟計劃中的“重連亞洲項目”建議美國及其盟友推動高標準的智慧城市模式。本文檢視了《2030年全球網(wǎng)絡(luò)》報告中提到的智慧城市模式的兩項基礎(chǔ)技術(shù)：光纜和人工智能（AI），同時還研究了可能在智慧城市發(fā)展中發(fā)揮重要作用的第三種技術(shù)：量子技術(shù)。另外，為幫助美國及其盟友的政策制定者，本文還就如何促進最佳治理實踐以及確立全球智慧城市的首選技術(shù)和標準提供了建議。

一、引言：智慧城市的利害關(guān)系

人口增長和快速城市化正在重塑全球網(wǎng)絡(luò)，將推動發(fā)達經(jīng)濟體以外的數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施需求。到2030年，全世界每10個人中將有7個人居住在城市，且其中96%的城市化將發(fā)生在東亞、南亞和非洲的欠發(fā)達國家。這種趨勢將會加劇美中兩國在第三世界市場的商業(yè)競爭，各國政府必須決定采取哪種通信和技術(shù)治理體系。這場競爭對于發(fā)展中世界至關(guān)重要，他們在互聯(lián)互通解決方案需求方面存在巨大缺口，而中國企業(yè)已然占得先機。

本文中，“智慧城市”是一套城市技術(shù)體系，可以收集和分析傳感器數(shù)據(jù)，制定以數(shù)據(jù)為導(dǎo)向的決策，并影響相關(guān)政策出臺。在人口稠密地區(qū)，更便宜的傳感器、更快的網(wǎng)絡(luò)以及物聯(lián)網(wǎng)（IoT）接入設(shè)備的普及，可以為交通、污染等長期存在的城市問題帶來創(chuàng)新型解決方案，這些技術(shù)共同構(gòu)成了“智慧城市”的基石。

開發(fā)高標準的智慧城市模式，既有助于成功振興國內(nèi)基礎(chǔ)設(shè)施，又可以消除全球數(shù)字鴻溝。高標準的智慧城市模式（見圖1）必須具備以下幾點：商業(yè)上可行、節(jié)能、對社會負責(zé)、安全且可互操作。

▲圖1：智慧城市主題

然而，在運用新興技術(shù)實現(xiàn)發(fā)展目標的過程中還存在重大的非技術(shù)性障礙。許多城市都無法提供基本的服務(wù)和基礎(chǔ)設(shè)施，因此，愿意從根本上改變城市的政策方針是采用全新數(shù)字系統(tǒng)的前提條件。中國已經(jīng)在推進數(shù)字絲綢之路，在華為、?？低暤阮I(lǐng)軍企業(yè)的帶領(lǐng)下，在各個伙伴國建立并實施了完整的數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施系統(tǒng)。中國企業(yè)深入其他競爭對手忽視的市場，以更低的成本提供產(chǎn)品，從而不斷擴大市場份額。在整個非洲，僅華為一家就提供了大約70%的第四代（4G）電信網(wǎng)絡(luò)。

中國企業(yè)通過提供具有吸引力的硬件基礎(chǔ)設(shè)施和軟件服務(wù)組合，在智慧城市技術(shù)出口方面取得了先發(fā)優(yōu)勢。華為等企業(yè)可以提供一個全面的智慧城市體系，即以“安全城市”為品牌，承諾減少犯罪并提高經(jīng)濟效率。對隱私保護和數(shù)據(jù)安全較為重視的國家，比如美國、英國和日本，也購買并安裝了中國智慧城市套餐的部分產(chǎn)品。據(jù)估計，全世界半數(shù)的智慧城市都位于中國。中國已將智慧城市提升到了國家戰(zhàn)略層面，并將其發(fā)展視為中國未來經(jīng)濟與城市發(fā)展規(guī)劃的支柱。借助本國智慧城市的發(fā)展，中國開展了數(shù)百個試點項目，通過反復(fù)試驗和改進，培育了環(huán)環(huán)相扣的技術(shù)生態(tài)系統(tǒng)。數(shù)字絲綢之路已經(jīng)成為中國智慧城市出口的國際渠道。

二、三大關(guān)鍵技術(shù)

智慧城市將建立在由多種新興技術(shù)構(gòu)成的大型動態(tài)生態(tài)系統(tǒng)之上，其中光纖和人工智能是廣義上智慧城市技術(shù)的重要組成部分。作為其他多項應(yīng)用的支柱，美國在確保光纖網(wǎng)絡(luò)開放和可互操作、支持競爭市場和“即插即用”模式方面有著巨大的商業(yè)利益。而在人工智能方面，隨著自動化系統(tǒng)在城市基礎(chǔ)設(shè)施中的應(yīng)用，美國及其主要合作伙伴必須界定并實施以價值觀為導(dǎo)向的方法。

（一）光纜

光纜是集結(jié)成束的玻璃絲，可通過操縱光粒子遠距離傳輸信號形式的數(shù)據(jù)。光纜屬于關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施，可以埋入地下、浸在水中、架在手機信號塔上，用以連接數(shù)據(jù)中心、企業(yè)、家庭和國家。這些大型光纜網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成了互聯(lián)網(wǎng)、信息通信技術(shù)和智慧城市技術(shù)的骨干，提供了數(shù)據(jù)流動的“管道”，并在投放寬帶和 5G網(wǎng)絡(luò)方面發(fā)揮著關(guān)鍵作用。

與依靠電子信號運作的傳統(tǒng)系統(tǒng)（比如銅線）相比，光纖所使用的光子技術(shù)具有關(guān)鍵優(yōu)勢。光的移動速度極快，使得光纖能夠以每秒超過178太比特的速度傳輸數(shù)據(jù)，比美國家庭的平均網(wǎng)速快一百萬倍。光纜還擁有更低的延遲，以及更少的信息丟失，比銅線的能效高出85%。

1、寬帶光纖

光纜最具影響力的功能是提供寬帶服務(wù)?；ヂ?lián)網(wǎng)投放經(jīng)歷了若干個演進步驟，光纜取代了“電纜”互聯(lián)網(wǎng)，如同“電纜”當年取代了數(shù)字用戶線路（DSL）和撥號上網(wǎng)。盡管光纖有許多優(yōu)點，但前期建設(shè)卻需要大量投資。光纜的鋪設(shè)成本可能高得令人咋舌，尤其是在不規(guī)則拓撲和終端用戶密度較低的地區(qū)，比如鄉(xiāng)村環(huán)境。美國交通部估計，部署光纜的平均成本約為每英里2.7萬美元，其中90%花費在路面挖掘和埋設(shè)環(huán)節(jié)，而不是光纜本身的建造成本。尤其是安裝“最后一英里”光纖和寬帶傳輸?shù)某杀具^于高昂，對鄉(xiāng)村和更廣泛的區(qū)域接入寬帶網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成了挑戰(zhàn)。而這一挑戰(zhàn)對于未來物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)的擴展和“智能區(qū)域”的創(chuàng)建至關(guān)重要。

但即使在城市環(huán)境中，寬帶的廣泛采用也并不能僅僅依靠光纜，還需要取決于用戶是否有能力購買互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)和上網(wǎng)所需的硬件，以及是否具備上網(wǎng)所需的技術(shù)素養(yǎng)。例如，在中非共和國，一個月的互聯(lián)網(wǎng)接入費用可能是該國人均年收入的1.5倍以上。

▲圖2：消除數(shù)字鴻溝

2、光纖傳感技術(shù)

智慧城市的一項基本功能是收集數(shù)據(jù)，以供分析并幫助做出實時決策，其中傳感器是信息收集工作的關(guān)鍵。光纖傳感技術(shù)（FOS）可以使用光纜本身作為傳感元件，利用光子沿光纖傳播的物理特性來檢測溫度、壓力、位移和其他參數(shù)的變化，實時、連續(xù)地監(jiān)測周圍環(huán)境。只需將詢問器（人工智能數(shù)據(jù)收集終端）插入光纖，就可以將一條光纜轉(zhuǎn)換為成千上萬的傳感器。

光纖傳感技術(shù)可用于多種智慧城市應(yīng)用，包括基礎(chǔ)設(shè)施和交通監(jiān)控、環(huán)境測量以及醫(yī)療保健應(yīng)用等。該項技術(shù)還被石油和天然氣行業(yè)廣泛采用，其中光纖被用來監(jiān)測管道沿線的壓力和溫度，以進行預(yù)防性泄漏檢測和管道流速測量，而傳感器可以實時通知維修人員，無需等待檢修車排查，從而最大限度地減少維修成本和對環(huán)境的破壞。

3、光纖是智慧城市技術(shù)的支柱

光纖擁有帶寬潛力近乎無限、抗電磁干擾、低延遲等諸多優(yōu)勢，對于發(fā)揮5G和更廣泛的智慧城市集成的優(yōu)勢至關(guān)重要。隨著寬帶和光纖服務(wù)需求的不斷增長，光纜網(wǎng)絡(luò)將在城域范圍內(nèi)擴展。專用光纖被應(yīng)用在不同領(lǐng)域，通過改變光纜內(nèi)部玻璃絲的形狀和數(shù)量來優(yōu)化性能。這些光纜在建造時需要考慮到互操作性，以支持光信號、電子信號以及不同類型光學(xué)設(shè)備之間的轉(zhuǎn)換。保證不同供應(yīng)商制造的光纜及其連接器之間的互操作性，對于支持當前和未來智慧城市技術(shù)的“即插即用”模式是必要的。確保網(wǎng)絡(luò)的互操作性還能降低對單一供應(yīng)商的依賴，避免拆除和更換光纜所帶來的高額成本。

（二）人工智能

廣義上講，人工智能是一組算法或自動規(guī)則，通常能夠?qū)崟r處理信息，以做出決策和實施行動。光纜連接著城市的端點，量子技術(shù)將推動依托于光纖網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)和應(yīng)用，而人工智能將影響數(shù)據(jù)通過城市基礎(chǔ)設(shè)施的流速和形式。人工智能模型可幫助決定收集哪些數(shù)據(jù)，以及如何對這些數(shù)據(jù)進行存儲、組織、處理、轉(zhuǎn)換和治理。隨著城市數(shù)據(jù)體量和質(zhì)量的增長，人工智能將協(xié)助對收集到的信息進行分類、處理和操作，以幫助市政決策者實現(xiàn)政策目標。

1、人工智能應(yīng)用

人工智能能夠收集并轉(zhuǎn)換大量數(shù)據(jù)，因此適用于應(yīng)對分配資源、減少損失和提高流程效率等優(yōu)化問題，還可用于推進更廣泛的政策目標。利用人工智能增強其他技術(shù)，來優(yōu)化能源和交通管理，將進一步推動實現(xiàn)氣候和安全目標。在能源方面，除了協(xié)調(diào)能源流量，人工智能還可以用來優(yōu)化發(fā)電量和預(yù)測電力負荷，從而對整個能源網(wǎng)進行更精確的預(yù)測。在交通方面，人工智能與傳感器及其他智慧城市技術(shù)相結(jié)合，可根據(jù)實時數(shù)據(jù)來協(xié)調(diào)交通流量，從而減少擁堵，提高安全性和流動性。

過去，全世界的地方政府都很難有效處置人工智能實施、隱私保護和公民權(quán)之間的權(quán)衡取舍。例如，使用審前算法作為風(fēng)險評估工具，根據(jù)過往定罪和行為，幫助法官確定被告逃庭的可能性，可以使得美國一些州免除保釋金這一明顯不利于貧困地區(qū)的制度。

2、倫理挑戰(zhàn)

在構(gòu)建和運行人工智能系統(tǒng)時考慮到倫理問題，以降低在智慧城市中實施人工智能時的危害和風(fēng)險。

人工智能模型中的偏差：人工智能模型存在由編程和訓(xùn)練方式產(chǎn)生的偏差。在個人層面，若想控制人工智能決策和預(yù)測中的偏差，需要關(guān)注模型的設(shè)計和訓(xùn)練方式，以及解釋和運用人工智能所收集的數(shù)據(jù)和見解，進而避免人為偏差。除個人層面外，系統(tǒng)性偏差還來自于制度設(shè)計中對于特定群體或想法的固有限制，將人工智能置于存在系統(tǒng)性偏差的環(huán)境中，會強化結(jié)果的偏差。

3、城市中的人工智能治理

在嘗試應(yīng)對智慧城市人工智能的倫理問題和治理挑戰(zhàn)時，應(yīng)將人工智能整合到城市服務(wù)中，同時考慮到共同的民主價值觀，需要更深入地了解其使用背景，并重新調(diào)整政策，而不是過于倚重技術(shù)型解決方案。如日本等國家采取了“軟法律”的人工智能監(jiān)管辦法，軟法律指的是非強制性、但卻可以指導(dǎo)某些技術(shù)使用的實質(zhì)性標準和成熟做法，旨在滿足監(jiān)管的靈活性。即使對最積極的監(jiān)管機構(gòu)而言，人工智能技術(shù)的發(fā)展也遠遠超出了其認知，而保留軟法律的辦法可以防止非必要的限制和過時的監(jiān)管阻礙進步或成效。

為保護隱私并阻止人工智能對公民權(quán)的潛在侵犯，舊金山禁止在市政部門使用面部識別，但其市政官員和主要監(jiān)察機構(gòu)卻力主擴大例外情況，以允許有限地使用該項技術(shù)來打擊犯罪。當今售出的許多智慧城市面部識別技術(shù)都存在嚴重的準確性和偏差問題，而采取更細化的方法將允許其在控制負面影響的同時進行有效使用。