【标签】 #SeeDAO翻译公会 #人工智能 #城市规划
作者：Anton Dzyatkovskii | 译者：Usopp | 校对: Effect Chen | 排版 ：T1NG | 审核：Ines
简介：本文全面介绍了智慧城市中人工智能区块链技术的应用和前景。对“人工智能区块链成为批处理和自动化大数据分析的可行选项，从而使事故/灾难控制的流程更加合理化、减少爆发的可能。”这一观点提供了深入的见解。这些材料展示了一个城市的生态系统如何通过这些创新的互联网解决方案获益并维持自身的发展，以及人们如何在这些技术实施后，从有形资产中获利提供了思路。
摘要
本文提供了一个人工智能区块链技术在智慧城市中应用及前景的全面见解。我研究并汇编了有关智能城市的物联网技术、未来互联网支持智能城市的创新生态系统、路灯自动化的交通管理，以及可持续城市废物管理的未来的信息。
这些技术的实施已经显示出碳排放、交通和回收系统错误的减少。区块链在智慧城市中的应用已经得到了广泛的研究，以便清楚地解释这项技术将对所有未来数据相关活动产生的巨大影响。
其中涉及到政府、银行、医院、民用服务和能源交易等方面。对“人工智能区块链成为批处理和自动化大数据分析的可行选项，从而使事故/灾难控制的流程更加合理化、减少爆发的可能。”提供了深入的见解。这些材料展示了一个城市的生态系统如何通过这些创新的 IT 解决方案获益并维持自身的发展，以及人们如何在这些技术实施后，从有形资产中获利提供了思路。
介绍
随着城市人口密度越来越大，政府和城市工程师正在寻找更现代的解决方案来监控城市运营，例如交通、废弃物管理和空气质量。因此，当人工智能和区块链技术被引入主流时，像 Blockchain4Cities 这样的举措就随之应运而生了。
预计到 2050 年，居住在城市的人口将增长 25%，这意味着管理能源和水资源、交通网络和废弃物管理的成本压力将增加。通勤也将面临许多问题，其中最突出是拥堵问题，每年投入成本可达 1000 亿欧元，相当于欧盟 GDP 的 1％。为了解决这一问题，城市规划者必须掌握和研究人们在城市中的出行方式。有了这些信息，就可以制定关于公交车站位置、自行车路线、交通信号灯、环形交叉路口等更有效的缓解交通拥堵的规划。
尽管空气污染监测在大多数城市地区已经建立起来了并且成本很低，但控制污染对于即使是最优秀的城市管理者来说也很困难。毕竟，在人口不断增长和控制环境之间找到平衡并不是一个容易实现的目标。这个问题不仅影响人民的健康，同时也是一个重大的经济阻力。据英国国家卫生局称，防治空气污染的总成本约为 1.57 亿英镑。博弈论者警告说，到 2035 年，这些成本可能会提升到 186 亿英镑。
随着人口的增加，消费率也在增长，全球每年产生的垃圾总量超过 7200 亿吨。这是由于城市居民对工业化包装食品的依赖，大大增加了每天产生的生活垃圾的数量。即使垃圾是一个很明显的问题，但管理人员往往会采取“末端处理”措施来应对，而不是刺激废旧材料的再循环或避免原始资源的枯竭。幸运的是，废弃物管理系统涉及电子自动化，这也就意味着，它可以通过扩展或现代化以解决这些问题。
关于城市规划的最大问题是电网规划。当前所有电力都是从大型发电厂通过运行距离长达 100 公里电缆提供，这导致能量以热量的形式产生能量损失。然后，消费者必须为此支付费用，传输损失占家庭最终价格的 4.57%，企业主占 4%。在欧洲，这些损失相对较低，约为 4-5%，但在印度这样人口稠密，且电网不发达的国家，这些损失可高达成本的 19%。
减少碳排放的一种方法是不断增加可再生能源的使用。虽然像太阳能和水利发电这样的解决方案可以为整个城市供电，但将它们应用到已安装的陈旧的电网中并不像简单地连接两根电线那样容易。这种方案取决于可再生能源种类，也可能会因天气波动而导致停电问题增加。
最初的解决方案，主要是作为一种降低成本的方法来实施的，这样之后就可以完善数据分析系统。我们可以通过它观察并考虑改善基础设施可持续性的可能性，从而引发绿色技术的创新。
以下章节将展示如何通过人工智能和区块链来解决这些问题，为了改进预测结果和专家文档中提出的假设方案。
人工智能在智慧城市中的应用
智慧城市的基本任务是收集大量数据进行分析，以检测效率低下之处并提供最佳解决方案。大数据可以被描述为大容量、高速度和多样化的信息资产。这意味着其必须能够高速处理大量信息，而不能将其自身限制在一种数据类型上。这是通过将人工智能结合到分析过程中来实现的。人工智能是一门广泛的科学领域，它研究应用非人类系统从经验中学习和模仿人类智能行为的方法。
基于数据的预测工作之一是维护工作。2019年，加州主要的电力供应商太平洋燃气和电力公司（Pacific Gas and Electric）由于监控不足和安全违规而申请破产。老化的电路和设备引发了野火，造成 22 人死亡和超过 300 亿美元的损失。如果维护工作得到优先考虑并按计划执行，这一切本可以避免。大公司在这些工作上节约成本的主要原因是需要停电以进行维护，这意味着客户将失去供电服务。
人工智能通过分析数据趋势确定对客户影响最小的维护计划来计算最佳维护时间，从而节约成本。在物联网设备和传感器不断监测电网的帮助下，人工智能还可以检测缺陷。人工智能将了解标准操作值并检测条件何时发生变化，在需要维修的时候通知工程师，同时还提供简明诊断以帮助了解设备恶化的原因。
可再生能源预计将在 2050 年占所有发电能源的 62%。从这个角度来看，2019 年的发电能源中有 27% 是绿色的 [9]。对可再生能源缺乏信心是由于它们对环境条件的依赖——不仅是天气，而且土地必须适当调整，以允许安装太阳能电池板、风车和水车。如果没有自动化的管理系统，供电的波动可能会导致电网过于不稳定。解决这个问题的方法是在电池中存储电能，并计算何时使用这些存储的电能……以人工智能为预测器，考虑天气和能源消耗预测，以规划消费者何时需要最多能源，以及何时未使用能量应该储存起来以备后用。
城市规模的扩大将导致所需电力电缆范围的增加。因此，输电损耗将导致能源价格上涨。过度依赖大型发电厂为整个城市供电是造成这一基础设施问题的原因之一，而解决这一问题的方法之一就是将能源去中心化。通过在农村地区安装当地的小型发电厂，可以在短距离内传输能源，减少损耗和恐怖袭击等本地问题的威胁。去中心化还可以通过减少电力线的总体负担来延长电力线的使用寿命，使电网更难以被破坏。通过将电力供应分布到能够在必要时承担受损系统负荷的微电网中，使本地问题变得更容易处理。人工智能可以决定微电网的位置。通过画出用电量最大的地点以及这些地点之间的距离，可以向工程师提出多个可行方案，然后就可以决定在哪里建设这些电网。
智能手机是追踪个人数据并将其批量发送给具有相似模式的个人群体的绝佳工具。一个很好的例子是，公共交通乘客和汽车驾驶员都可以通过地图应用程序报告实时交通状况。这种实时信息可以让其他人知道延误和拥堵情况，这将有助于其他人改变通勤方式，从而更快地到达目的地，并帮助更快地缓解拥堵。如果这些信息也被输入到被监控的人工智能中，它可以帮助城市规划者就未来修改公交车时刻表和红绿灯位置做出明智的决定。
按交通方式和他们倾向于在一天中的什么时间通勤，对人们进行分类，可以使日程安排更加灵活和人性化。与此同时，车载传感器也可以提高乘坐的舒适度。如果公共汽车或出租自行车在道路上晃动过多，则必须安排道路维护并计划替代路线。车载传感器的另一个例子是，迪拜正在尝试的在公交车司机工作时监测他们的状况。这有助于减少 65%的疲劳引起的事故 。
由于空闲时间减少，改善交通控制还应减少空气和噪音污染。城市交通占了与道路交通相关的所有碳排放量的 40%。
人工智能与物联网相结合，可以创造出能够从模式中学习并根据设定的阈值采取行动的智能机器。如果将这种技术应用于垃圾桶，人工智能就能决定垃圾桶的最佳位置。这可以利用垃圾桶装满的速度、溢出水平以及最常丢弃的垃圾类别等数据来实现。由于在某一特定地点丢弃了大量塑料瓶，因此可以在该地点设置回收箱。韩国松岛市通过使用 RFID 标签来区分垃圾是可焚烧、可处理还是可回收。废弃物回收再利用是这些解决方案的目标，但废弃物管理系统的工作重点不应该是废物回收，而应该是减少废弃物的产生。
上述问题和解决方案涉及到固体废弃物管理的存储、收集和回收阶段。除此以外，其他的步骤则是适当形式的运输、处理以及处置。与改善公共交通有许多相似之处的改善交通的一种方法，是计算更有效的路线。实现这一目标将降低燃料成本和大气排放。这可以使用地理信息系统 (GIS) 和机器学习来完成。如果这些技术配合良好，可以减少行驶距离和所需的车辆数量，从而改善交通和空气污染。
目前，使用图像识别技术进行垃圾分类实现垃圾自动分类，大大提高了回收物品的速度，并大大减少了将塑料送进肥堆或者焚烧这样的错误。通过在过程中使用执行器，人类无需与废物接触，这将降低员工的健康风险。
据世界卫生组织（WHO）报告显示，全球有 9 成人口呼吸着被污染的空气。在这一令人担忧的信息背景下，研究人员一直在测量和监测空气污染，以尽量减少心脏病、呼吸系统疾病、过敏和乳腺癌等疾病的风险。人类的所有生产方式几乎都围绕着某种形式的空气污染，因此完全解决这个问题在当今是不可能的。既然如此，我们所能做的就是减少居住地区的空气污染。
要解决如此大规模的问题，需要庞大的数据集。虽然一个城市可以安装相应数量的空气监测站并根据这些传感器收集的数据进行基础城市规划，但像印度这样的国家只有推荐数量的 1/25 的空气监测站，无法准确监测空气质量。这阻碍了制定任何新政策的可能性，也使空气质量低下的问题得不到解决。没有数据，就无法实施最佳解决方案。空气质量的计算不仅仅依赖于这些传感器的数据，还取决于通勤、建筑、工业化和垃圾处理等居民活动。仅凭这些信息，人工智能就能预测出有效的城市规划。
一旦安装了适当的空气监测装置，就可以进行比较。比如工业生产是否与空气污染的增长成正比，或者这种增长是否超出了允许的范围，以及某些时间段的交通是否会导致空气污染达到不理想的水平。一旦人工智能明确了这些事情，就可以采取行动，保持受影响方的满意同时保持令人满意的空气质量水平。
本地空气质量分析的另一个用途是能够根据当地人口的医疗情况提供区域药物。由于与空气污染相关的健康问题因地区空气的不同而有所不同，因此掌握患者所在位置和空气质量的大量数据可以帮助医生更好地了解这种疾病。
区块链在智能城市中的应用
区块链可以理解为允许参与者接受、拒绝或分析交易的共享数据库。它们简化了业务网络中的交易记录和资产监控。这些资产可以是有形的或无形的。有形资产的一个例子是汽车或房屋，而无形资产可以是专利或特许权使用费。这些交易的数据被存储为数据块，这些数据块使用加密哈希相互链接。这与账本的去中心化特性相结合，使得数据一旦保存到链上就几乎不可能更改。因此，区块链账本的特征之一即为其不可串改。
区块链技术的应用可为公民对待其资产的方式带来巨大转变。例如，安装了太阳能电池板的房主如果不在家或使用率低于预期，可以决定出售剩余的存储电力。汽车可以租给邻居，既没有被盗的风险，又能在交车前后轻松自如地跟踪数据。如果这种系统对双方都有利，那么我们可能会看到汽车保有量的减少，从而减少交通和空气污染。根据美银美林（Bank of America Merrill Lynch）的研究，这种与智能城市相结合的商业系统可以为全球大都市带来 1.29 万亿欧元的收入。
减少交通拥堵的一种推荐方法是向交通管理部门赋予发放有限数量驾驶许可证的权利，这些许可证首先在驾驶员之间平均分配。然后，驾驶员可以在公开市场上交易他们的许可证以获取利润。这要归功于智能合约和可访问的车辆追踪技术，从小型 RFID 到配备完整的激光雷达系统都可以用来追踪车辆。驾驶员还可以竞标更快的路线、预留停车位或支付高速公路通行费。
因为区块链数据无法被伪造，而且可以完全访问车载传感器、街道摄像头和罚单记录，区块链技术还可以帮助保险公司预测司机是否有鲁莽驾驶行为。
车联网通信是汽车向城市通报街道状况、事故等事件和交通拥堵的方式。这种方式将大大提高运输安全和质量。实体的车钥匙将不复存在，车钥匙转而将以 NFT 的形式被持有。这允许车主将车辆交易和出租给信誉良好的服务成员。这也将使得车辆盗窃没有实际意义，因为车辆将会不断受到监控，并且车辆的启动必须首先得到区块链的批准。这同时还可以限制车主在驾驶违规后使用钥匙，从而自动执行交通法规。
电动汽车因其较低的维护成本（由于零部件较少）和环保特性而著称。这些车辆使用锂离子电池，因为它们能很好地保持电量，而且相对安全。自从这些电池被制造出来并投入市场以来，电动汽车的普及率一直在稳步上升。城市需要适应为这些汽车供电需求的增加。
因此，私人停车位和其他公司开始提供收费服务，客户不仅要支付停车位的费用，还要支付充电的费用。因为服务供应商的目标是尽可能获得更多的利润，所以电动汽车用户可能更愿意互相交换电池。这就减少了电动汽车对电网的影响，使充电成本大大降低，停车位也更加灵活。有人提出了一个基于区块链的交易系统，允许个人车主利用交易市场进行电量交易。想要交易电能的电动汽车车主可以在市场上提供服务，根据位置和充电时间决定合理的价格。
区块链技术在能源领域有很多应用。其中一些好处是更便宜的交易价格、简化的流程以及改进的交互体验。如前所述，电力损耗和距离低效的一个解决方案是电网的去中心化。这可以通过在城市周边部署小型发电厂来实现，允许个人进行能源交易，并确保这些交易得到跟踪和保护。由于能源需求的增长，研究人员正在努力研究将区块链整合到能源领域的可能性、利润其他可能涉及的问题。
从一个简单的应用程序开始，区块链可用于自动化能源服务中的计量和计费过程。由于无需管理员，这可以降低成本。存储在账单中的数据使客户能够跟踪他们的能源使用情况，并通过发现他们家中多余的电力使用来削减他们的成本。与此同时区块链还提供了一层免受网络威胁的保护。这些智能合约也可以应用于水费和煤气费。
区块链在能源领域的首次应用是加密货币被接受为支付电费的有效方式。BAS Nederland 是第一家将比特币作为可接受支付方式的能源公司。
能源领域区块链活动的一个更复杂的例子是，去中心化能源交易。这些交易被称为批发能源交易。区块链在这个市场中的作用是降低成本，向所有相关方授予数据访问权限，无需任何中间人，并尽可能地降低交易量。随着采购方更加了解他们的能源来源和成本，消费者现在可以在能源市场上自由交易并选择最佳供应商。这种能源交易并不一定局限于大型的有竞争性的公司。拥有大量可再生能源的房主，也可以利用基于区块链的网络与邻居进行交易并从此类投资中获利。
正如 Kand, E.S 所研究的那样，该系统将以这种方式运行：
如果有2个家庭由电池供电，消费者将配备分析能源使用的矿机。如果能源使用不足以为家庭供电，那么以太坊智能合约将在以下特定条件下完成能源交易，从而无缝完成。
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能源交易条件必须由消费者和卖方预先确定。
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定价必须由双方讨论并达成一致。
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矿机只应在消费者存储的能量耗尽超出预设保证金的情况下，发送能量交易请求。
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消费者必须满足卖方条件才能进行交易。
专家预测，在未来一个世纪，全球对可靠和清洁能源的需求将持续增长，因此去中心化能源网络的扩张是不可避免的。虽然这将极大地有利于我们的能源基础设施的建设，但仍会存在一些阻碍。我们需要使用一种特殊的交易模型用来确保交易的公平性和净经济效率的增长。否则，不公平的价格、不稳定和低效的能源、糟糕的交易等将使整个系统陷入混乱。
随着人口的增长和对工业食品的依赖程度越来越高，全球废弃物管理成为城市规划中的一个日益突出的问题，这极大地推动了改善废弃物管理做法，使工业食品更具有可持续性。虽然区块链技术不会减少产生的废弃物数量，但它确实确保了避免填埋和更有效的废物回收。
从本质上讲，区块链擅长跟踪资产并存储它们的交易历史，从而为有形或无形资产提供可靠的数据记录。区块链可以用于强制执行和简化遵守废弃物处理政策，可以通过带有使用 QR 码或 RFID 标签的智能垃圾箱来检查公民是否正确进行了垃圾分类。废弃物的历史记录可以用于解决与废弃物相关的交易纠纷。智能合约可以简单地自动化处罚流程，从而激励人们再次遵守政策。
区块链技术在废弃物管理方面的更直接应用可以看作是供应链管理的一个解决方案。区块链解决方案可以分为两大类:
奖励以及激励系统：通过妥善处理废弃物，人们将获得加密货币奖励，然后可以将其换成特殊奖励或其他形式的货币。Plastic Bank 是区块链奖励系统的真实示例，致力于让普通市民更有动力参与废弃物回收。
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该系统已有使用案例。 人们会收集未回收的塑料，将其带到存放处进行称重，并通过移动应用程序以区块链加密的代币形式收取奖励。其目的是减少被丢弃到海洋中的垃圾数量。区块链的不可篡改特性防止了任何欺诈获利的企图。废弃物可以由反向售货机系统或人工验证和登记。这个系统还有其他的例子。
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废弃物的监测和追踪。 由于没有足够的数据来准确生成垃圾收集的发票，法国国家铁路公司的子公司 Arep 在其火车站安装了智能垃圾桶。其目的是通过将与每个垃圾桶相关联的区块链形式的准确数字垃圾存储历史来减少垃圾收集成本。虽然这个系统的目标是降低成本，但 Arep 的一个附带目标是分析被丢弃的垃圾数据，并在合适的位置安装分离垃圾桶。不幸的是，由于废弃物管理对车站管理来说并不重要，该项目已经停止。在人工智能建议的帮助下安装回收箱的类似项目确实存在，并且已经大大减少了混合废弃物。
这些系统依赖在很长一段时间内对废弃物的识别，这也就导致其存在一些局限性。虽然处于早期阶段的消费品通过 RFID 或 QR 应该很容易识别，但如果这些废弃物受到损坏，识别就会变得困难。这对奖励系统来说不是问题，因为废弃物只是按材料进行识别和接收，但这样一来，监测和跟踪就会受到阻碍。在工业规模上，可以通过测量和标记废物的重量而不是 RFID 来跟踪废物。还可以从海洋中收集微塑料，并将其作为一个单一的数字实体进行分类。
结论
人工智能和区块链技术可以对智慧城市的安全、维护、污染控制、车辆交通、通勤规划、废弃物管理、电网管理和生活质量产生巨大影响。虽然还有一些重要问题需要解决，但这一现代解决方案的协同组合将重塑我们管理企业和政府的方式。它们还能对物流、工业、政府、银行、房地产、医疗、教育和公民服务产生连锁反应。随着区块链被政府应用，我们终于可以摆脱官僚主义、逃税和缺乏透明度等问题。
这篇文章的很大一部分是强调“可持续”的运营。可持续运营往往对环境和经济有积极影响。这些系统是否会被广泛采用,仍然依赖于法律制度和公众舆论，而这两者似乎都还没有很明确的定论。
另一个被忽略的话题是废弃旧系统。一个很好的例子是焚烧处理过程。如果用于从废物中产生热量来为区域供热,那么焚烧就会受到欢迎。其他一些论文展示了对焚烧处理的误解。
这篇文章反复提到的是，总体上区块链技术对废弃物产生量的影响不大。区块链和人工智能只能帮助创建“循环经济”，这意味着废弃物最终不再被填埋，而是尽可能长时间地循环于各个生产阶段。虽然区块链中的数据不一定能防止废弃物产生，但可以通过分析这些数据，并用其改善政策，进而减少废弃物产生。
探讨在智能城市中应用区块链和人工智能技术，可以帮助发现一些不太明显的问题，但这并不意味着所有问题都必须或可以用区块链和人工智能来解决。大部分数据和流程可以在没有区块链/人工智能的情况下进行收集/实现自动化。例如，在无法建立单一权威机构的领域，区块链最为有用，但对于废物管理、电网或空气质量控制来说，情况并非如此，因为可以信任中央机构来管理该领域。尽管如此，区块链的实施仍然可以带来更高效、去中心化的系统。
所有创新者都应避免的一个错误是，将所有可能的解决方案缩小为局限在区块链或人工智能的解决方案。主要目标是解决问题,而不是一定要用区块链和人工智能来解决问题。
原文：
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