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我住在伦敦郊区，这里宜居性很好：向北坐短途火车就能抵达大城市的繁华区域，另一方向则是英格兰的绿色乡村。但和许多城市一样，伦敦也有自己的问题 ------ 而技术或许能帮助缓解这些问题。
伦敦现任市长萨迪克・汗去年宣布了新的智慧城市路线图《共同打造更智慧的伦敦》，目标是让伦敦成为全球最智慧的城市，并解决其最紧迫的部分问题。
伦敦探索智慧城市理念与机遇已有一段时间，汗市长的前任也曾提及伦敦这类发展中城市必须应对的问题。
"2011 年至 2021 年，伦敦人口将增加 100 万 ------ 这是史上最快的增长速度。" 伦敦前市长鲍里斯・约翰逊表示，"我们将在纽约之前突破 900 万人口，到 2030 年将接近 1000 万。按照这些人口预测，到 2031 年，伦敦至少会新增 64.1 万个就业岗位、80 万套住房，高峰时段公共交通的额外乘客量将超过 60 万。同时还将面临垃圾增多、医疗与能源供应压力加大的挑战。"
伦敦并非唯一面临增长问题的城市。联合国指出，快速城市化与无序扩张带来了重大挑战：对水、能源等自然资源的需求增加，污染加剧；全球城市仅占地球陆地面积的 2%，却消耗了高达 80% 的能源，产生了 75% 的二氧化碳排放（联合国，2014）。
联合国还表示，目前全球 54% 的人口居住在城市地区，预计到 2050 年这一比例将升至 66%。预测显示，城市化加上全球人口的整体增长，到 2050 年城市人口将再增加 25 亿，其中近 90% 的增长集中在亚洲和非洲。
"智慧城市" 这个术语已存在多年，但它到底是什么意思？
什么是智慧城市？
英国标准协会（BSI）将智慧城市定义为：在建成环境中有效整合物理、数字与人类系统，为市民提供可持续、繁荣且包容的未来（BSI，2014）。
《共同打造更智慧的伦敦》路线图则认为，智慧城市是协作、互联且响应迅速的城市------ 它整合数字技术，利用全城数据来响应市民需求。
这两个定义都很好地诠释了 "智慧城市" 的含义，其中的关键词帮助我们理解哪些问题是重点。
可持续性是智慧城市定义中常见的概念，指城市发展需以 "环境、市民健康与福祉、城市服务与系统、基础设施、经济不会随城市扩张而恶化" 的方式推进。为 2012 年奥运会建造的伦敦奥林匹克公园，是智慧城市理念助力可持续发展的先驱案例。
系统、服务与人员的互联性是智慧城市的另一核心概念。城市常被视为 "系统的系统"，因此互联性与互操作性至关重要：互联性让人们能随时随地获取服务、系统能协同工作、智能设备能部署落地；而互操作性（依托技术标准确保不同系统与设备协同工作）是构建互联智慧城市的基础。
市民是智慧城市项目的核心。智慧城市领域的共识是：智慧城市应更好地服务市民、提升生活质量，而让市民参与项目是其成功的关键。
开放数据是任何人都能访问、使用与分享的数据。智慧城市项目通常会提供全面的开放数据集，这些数据往往是在市民及其随身智能设备的帮助下收集的。
面临哪些挑战？
打造智慧城市并非易事，需要克服各类挑战。
系统的互操作性
要实现 "将城市转变为高度整合的系统之系统" 所需的互联水平，标准至关重要。目前尚无被广泛接受的统一技术标准适用于所有智慧城市系统与设备，因此智慧城市设计者的次优选择是：确保所用技术（尤其是通信技术）本身遵循成熟的正式技术标准。
安全性
安全至关重要。可远程控制的网络系统必须防止未授权的恶意访问。
当收集健康数据、位置信息等个人数据时，必须保障数据隐私，同时市民应完全知晓数据的收集情况与用途。
伦理
市民的支持是智慧城市项目成功的重要因素。市民必须相信这些系统能带来收益，且信任系统的所有者与运营者。要实现并维持这种信任，长期来看，市民及其数据必须得到符合伦理的对待。
这是一个复杂的主题，存在许多潜在的反直觉场景。例如：需要获得个人数据采集的同意、公开数据用途（这在部分地区可能是法律要求），以及涉及的算法。但这不仅关乎数据、同意与隐私 ------ 旨在优化城市某方面性能（如减少通勤时间）的智慧城市系统，不应让某一群体的市民处于不利地位；若不谨慎设计，涉及大量市民的全城系统可能会产生意外后果。
在英国，已成立数据伦理与创新中心，《共同打造更智慧的伦敦》倡议的董事会正与其开展合作。
蓝牙与智慧城市挑战
并非所有智慧城市挑战都能通过技术解决 ------ 法律、政策、伦理框架、行为准则等机制也发挥着作用。
但许多挑战根植于技术领域，因此我们必须借助技术寻找解决方案。
智慧城市方案所用的技术必须能满足既定的安全要求，同时技术需遵循正式标准，以最大限度提升可实现的互操作性与互联性。
蓝牙 ® 低功耗（LE）设备可通过合理选择蓝牙 LE 安全功能来实现FIPS 合规（FIPS 规定了严格的安全措施，是安全领域的良好标杆）。蓝牙网状网络拥有独特的安全能力集，且这些能力是强制性的，因此不会出现 "单个设备降低整个网络安全性" 的情况：每条消息都经过加密与认证，网络层与不同应用的安全是分离的，物理区域可通过加密实现隔离。
所有蓝牙技术都由详尽的正式规范定义，而制定与维护这些规范的标准工作由蓝牙技术联盟（SIG）负责 ------ 这项工作的核心目标之一，是实现尽可能高的设备互操作性。
蓝牙如何让城市更智慧？
蓝牙正以多种方式助力智慧城市，且潜力巨大（尤其是蓝牙核心规范 5.0 带来的大幅射程提升，以及蓝牙网状网络支持的全新用例）。我们来看一些案例。
定位服务
蓝牙 ®LE 可广播消息，让一台设备与范围内所有处于接收状态的蓝牙 LE 设备通信。蓝牙 LE 刚推出时，这一简单却强大的能力就被用于创造一种全新的蓝牙设备类型 ------蓝牙信标。
信标会广播唯一 ID（有时是网站 URL），可放置在固定位置或附着于移动物体（包括人员）上。当智能手机等设备靠近信标时，可通过唯一信标 ID 推断用户位置、附近事物，并采取行动。在智慧城市中，信标有多种应用方式。
近场解决方案
将信标的传输功率调低以限制射程后，可用于 "当用户靠近时，触发智能手机应用显示信息"：例如在博物馆、美术馆、旅游热点和交通枢纽中部署信标，能让参观体验更愉悦、信息更丰富、流程更顺畅。
若增大信标传输射程，商业街的购物者可收到街对面心仪店铺的促销信息，这对购物者与零售商都有益。
将信标用于近场应用，能让智慧城市成为 "响应式、交互式的数字世界"------ 只需走近某一事物，相关情境信息就会直接显示在智能手机屏幕上。
室内导航
我们对 GPS 及智能手机上的地图与导航应用习以为常，但 GPS 信号无法在大多数建筑内部（尤其是地下隧道）接收。在大型复杂建筑或地铁等场所部署蓝牙 ® 信标，结合智能手机应用，可构建复杂的室内导航系统。
在伦敦北部英国城市米尔顿凯恩斯的一家大型购物中心，已安装了蓝牙信标室内导航系统 ------ 该系统的特别之处在于，它主要是为视障购物者设计的：通过智能手机应用提供附近店铺的音频描述。这个案例表明，借助蓝牙信标，智慧城市可以成为对所有人更友好的场所。
空间利用
智能手机可将遇到的信标 ID 通过互联网上报给中央系统，从而清晰了解建筑或城市各区域的人员使用情况。这些位置与空间利用信息，能帮助建筑所有者、建筑师与城市规划部门做出更好的规划决策，发现优化机遇。显然，这类应用必须完全透明（理想情况下是完全匿名的），且需获得市民的参与许可。
市民与传感器数据
市民随身带着联网的个人电脑（即智能手机），每天都拥有强大的计算与通信能力。如今所有智能手机都内置蓝牙，这带来了一个有趣的机遇：以极具成本效益的方式解决某些智慧城市问题。
在许多智慧城市理念中，获取城市环境数据至关重要。解决污染问题需要监测全城的污染水平，了解其随位置与时间的变化；监测交通流量、确定通勤者的行程时间也需要数据。
可在全城部署环境传感器，而市民安装的应用（需用户主动参与）可在用户经过传感器时，通过蓝牙收集传感器数据并上传至云端 ------ 这种在智慧城市中收集传感器数据的方式被称为众包感知。
市民携带的设备本身也能产生有价值的数据：蓝牙与 Wi-Fi 设备会发射可被检测的信号，这一特性已在全球多个城市得到应用（如丹麦的埃斯比约、英国的波特斯劳和瑞士的苏黎世），用于实时交通监测与交通拥堵检测系统。这些系统通过收集道路网络中车辆及其乘员的蓝牙与 Wi-Fi 信号数据，上传至云端系统进行统计分析。
智能票务：智慧城市中的蓝牙案例研究
蓝牙技术已在智慧城市中产生影响的领域之一，是公共交通票务。公共交通是大城市的命脉：它让上班族往返于工作场所，有助于减少道路拥堵与污染。但随着城市扩张，公共交通也面临着与其他城市系统相同的压力。
开发更高效的方式来应对公共交通日益增长的乘客量，是交通可扩展性问题的核心要素。
近年来，我们看到票务模式从 "实体票" 转向了新形式：过去乘客需要排队从人工窗口或机器购票，再将票插入自动闸机或出示给检票员；而实体票的发行与验证流程缓慢且成本高，火车站、地铁站或公交车的乘客通行效率，是影响交通系统整体性能与容量的因素之一。
如今，许多交通系统采用非接触式票务（通常基于近场通信 NFC）：乘客可使用标准非接触式借记卡或专用预付费储值卡，在进站 / 上车时触碰读卡器，出站 / 下车时再次触碰，即可完成支付与通行 ------ 这提升了效率与乘客通行速度。
蓝牙正通过信标技术的特殊应用，将票务系统提升到新高度，让城市交通系统更高效、更具可扩展性。
目前设想了两种在票务场景中使用蓝牙 ® 连接的模式："畅行无阻"（Walk-in/walk-out）与 "存在即通行"（be-in/be-out）。
"畅行无阻"（Walk-in/walk-out）
"畅行无阻（Walk-in/walk-out）" 模式最适用于铁路与地铁站 ------ 这类场所的公共区域无需票务即可进入，但通过闸机前往车站外的区域则需要票务验证。
在 "畅行无阻" 模式下，蓝牙 LE 实现自动收费（AFC）的流程如下：
- 乘客进入车站公共区域内的检测区
- 乘客的智能手机及运行的票务应用会被检测到已进入该区域，系统自动向乘客发放电子票
- 当乘客靠近闸机时，闸机自动开启
- 行程结束时，乘客离开目的地车站时会被以类似方式检测到，此时完成扣费
这类系统正在全球范围内被积极评估，其应用场景包括：面向所有乘客的通用服务，或为特定优先乘客（如行动不便者）开通快速通道。这是蓝牙 LE 提升智慧城市环境无障碍性的又一案例。'
"存在即通行"（be-in/be-out） 
"存在即通行（be-in/be-out）" 是 "畅行无阻" 模式的适配版本，适用于公交车、有轨电车等场景：乘客只需上车并处于车内，即可完成自动收费（AFC），无需任何物理操作或出示车票。
上海地铁是中国规模最大、运力最高的地铁网络之一。借助蓝牙 ® 技术，上海地铁推出了一种乘客支付方式，为乘客打造无缝的智慧城市体验。上海地铁对蓝牙的应用，确保了应用程序始终可用 ------ 即便你的智能手机处于蜂窝网络信号覆盖范围外。这一案例再次体现了蓝牙定位服务如何提升全球旅行者与通勤者的体验，改善市民生活质量。
更智慧的建筑 = 更智慧的城市
蓝牙网状网络正在让建筑变得智能：建筑传感器、灯具、空调、供暖设备等都可作为蓝牙网状网络中的节点，使建筑成为 "智能、自优化的环境"------ 既节省成本、降低能耗，也为使用者创造更优质的空间。
但如果一座城市的蓝牙 ® 网状网络智能建筑本身也实现联网呢？地方政府可以从中央位置监控所有公共建筑的状态与性能；采用相同材料、相似设计的建筑数据可被汇总、对比与分析，从而发现规律与异常；即便是表面上非常相似的建筑，其能效等性能指标的显著差异也能被识别 ------ 再经过深入分析，就能找到改进措施。
将智能建筑联网以获取分析洞察、实现控制与自优化，是一个相对较新的理念，而智能建筑中的蓝牙网状网络将助力这一理念落地。
总结
城市是复杂的系统，必须应对日益增长的需求。智慧城市的兴起，正是为了应对现代城市环境面临的挑战 ------ 而包括蓝牙在内的各类技术，已在帮助改善城市居民与工作者的生活。无论是定位服务、数据众包感知、交通智能票务，还是智能建筑，蓝牙都在发挥作用！