• Thứ Hai, 10/03/2014 14:45 (GMT+7)

    Những thành phố thông minh hơn

    Phan Châu
    Dữ liệu lớn, di động, cảm biến, truyền thông xã hội đang được sử dụng trong các đô thị, nhưng vẫn còn vấn đề về an ninh thông tin và quyền riêng tư.

    Thành phố thông minh đã thành hiện thực chứ không còn là câu chuyện tương lai. Tại nhiều thành phố, chính quyền đô thị đã áp dụng những công nghệ, gồm mạng không dây, dữ liệu lớn cùng các hệ thống phân tích, các ứng dụng di động, cổng thông tin giao diện web, truyền thông xã hội, những bộ cảm biến, giám sát và nhiều công cụ khác nữa. Mọi nỗ lực xây dựng thành phố thông minh là nhằm nâng cao chất lượng cuộc sống cho người dân, cải thiện chất lượng phục vụ của chính quyền, giảm tiêu thụ năng lượng. Và thực tế là đã có nhiều mô hình thành phố thông minh trên thế giới đáng để tham khảo.
    Có nhiều định nghĩa khác nhau về thành phố thông minh, nhưng nhìn chung đều đề cập tới việc ứng dụng công nghệ thông tin và truyền thông  (CNTT - TT) để phát triển kinh tế bền vững và nâng cao chất lượng cuộc sống nơi đô thị, đồng thời quản lý hiệu quả các nguồn tài nguyên thiên nhiên.

    Vào năm 2010, có hơn 50% dân số trên thế giới sống ở đô thị. Dự kiến tới năm 2050, tỷ lệ này sẽ tăng lên đến 70%, theo WHO.


    Làm cho thành phố thông minh hơn sẽ trở nên ngày càng quan trọng, vì quá trình đô thị hóa đang tăng nhanh. Tổ chức y tế thế giới WHO cho biết, dân số trên thế giới hiện sống phần lớn ở các thành phố, và tỷ lệ này tiếp tục tăng. Theo WHO, một trăm năm trước, hai phần mười dân số thế giới sống tập trung trong các thành thị. Hồi năm 1990, chưa tới 40% dân số thế giới sống ở thành phố, nhưng năm 2010, tỷ lệ này đã vượt 50%. Dự kiến tới năm 2050, tỷ lệ dân số sống ở thành phố sẽ tăng lên đến 70%.
    Dân số trong các thành phố ngày một tăng nhanh đặt chính quyền và người dân đối mặt với nhiều thách thức. Dưới đây là những cách thức mà 5 thành phố ở Mỹ đã làm với hy vọng giúp thành phố thông minh hơn để vượt qua mọi thách thức.
     

    Scottsdale
    Thành phố thuộc bang Arizona đang triển khai nhiều sáng kiến, trong đó trước hết phải kể đến ứng dụng di động MyScottsdale.  Được áp dụng từ mùa hè 2013, ứng dụng cho phép người dân báo cho chính quyền biết những đoạn vỉa hè xuống cấp, đèn chiếu sáng công cộng và đèn giao thông bị hỏng, mặt đường nham nhở, cống thoát nước bị nghẹn, những mảng tường bị bôi bẩn…

    Ứng dụng di động MyScottsdale cho phép người dân báo những đoạn vỉa hè xuống cấp, đèn chiếu sáng công cộng và đèn giao thông bị hỏng, cống thoát nước bị nghẹt, những mảng tường bị viết, vẽ bôi bẩn…


    MyScottsdale chạy cả trên thiết bị Android và iOS, tích hợp sẵn một danh sách các vấn đề để người dùng chọn nhanh và tạo báo cáo. Gặp một đoạn đường ngập nước, người dân có thể dùng smartphone chụp ảnh, thêm vài dòng diễn giải rồi gửi email phản ánh tới trung tâm tiếp nhận thông tin (call center), email sau đó sẽ được chuyển tới cơ quan có trách nhiệm.  Nhân viên của các đơn vị như cứu hỏa, cảnh sát và giao thông vận tải thì dùng ứng dụng  để xác định và giải quyết nhanh các vấn đề, nhất là những mối nguy hiểm có thể xảy ra. Họ có thể gửi và nhận thông tin bằng thiết bị di động của mình qua một mạng không dây an toàn bao phủ toàn thành phố.
    "Thiết bị di động ngày càng được sử dụng nhiều hơn; nhiều người có smartphone, và chúng tôi đang cố gắng tận dụng điều đó để cải tiến các dịch vụ công". Brad Hartig, CIO của Scottsdale cho biết.
    Trong một sáng kiến khác, thành phố đã xây dựng một hệ thống vận tải thông minh cho phép Trung tâm quản lý giao thông (Traffic Management Center - TMC) giám sát tình hình lưu thông theo thời gian thực, giúp giảm ùn tắc giao thông. Hệ thống sử dụng mạng không dây Mesh (là mạng chỉ dùng một số Gateway, các điểm truy cập không dây AP khác kết nối không dây với nhau và nối tới Gateway) kết nối hơn 300 bộ điều khiển tín hiệu giao thông và 110 máy quay video độ nét cao (HD) giám sát lưu lượng giao thông, cùng 36 biển báo thông tin điện tử thông báo theo thời gian thực cho người lái xe biết những điểm đang xảy ra tình trạng ùn tắc, tai nạn giao thông mới xảy ra.
    Với hệ thống này, đèn giao thông sẽ được lắp tại các vị trí phù hợp với tình trạng giao thông hiện hành. Video truyền trực tiếp từ khu vực có mật độ người và phương tiện tham gia giao thông cao cho phép trung tâm điều phối ra quyết định nhanh chóng để giảm nguy cơ tắc nghẽn giao thông. Các biển báo thông tin điện tử trên phố giúp người lái chủ động kịp thời tránh những tuyến đường bị ảnh hưởng bởi những sự kiện đặc biệt, thời tiết và các tình huống khẩn cấp.
    Một dự án nữa là Speak Up Scottsdale, một diễn đàn thảo luận trực tuyến nơi người dân có thể cung cấp những ý tưởng mới và phản hồi hoặc bình chọn những vấn đề và ý tưởng do những người khác đưa lên. Hartig cho biết đây là hình thức hữu ích để tiếp nhận mọi góp ý từ cộng đồng dân cư thành phố, bên cạnh các phương tiện truyền thống như những ngôi nhà mở, thư điện tử, họp hội đồng…
     

    Dubuque
    Chính quyền thành phố thuộc bang Iowa đang giám sát chương trình Smarter Sustainable Dubuque (SSD), hứa hẹn giúp thành phố trở nên thông minh hơn. SSD, ra mắt vào năm 2009, là sự hợp tác công tư giữa thành phố, sáng kiến toàn cầu về một hành tinh thông minh hơn của Trung tâm nghiên cứu IBM Watson, và một số đối tác khác.
    Một dự án đã hoàn thành là Smarter Water (Dùng nước thông minh hơn), trong đó thành phố sử dụng công cụ phân tích dữ liệu và dịch vụ điện toán đám mây của IBM giúp người dân tiết kiệm nước hơn. Trong năm 2010, thành phố thí điểm tạo ra một cổng thông tin dựa trên đám mây giúp 151 hộ gia đình tiết kiệm trung bình 7% lượng nước tiêu thụ, tương đương với khoảng 89.000 gallon nước (~ 336 m3) trong khoảng thời gian 9 tuần. Lượng nước tiết kiệm được tính toán bằng cách so sánh lượng nước sử dụng của các hộ gia đình trong thí điểm với một nhóm 152 hộ khác dùng cùng loại đồng hồ nước thông minh, nhưng không có quyền tiếp cận thông tin phân tích và hướng dẫn sử dụng từ cổng thông tin.

    Thành phố Dubuque sử dụng những phân tích trên “mây” giúp các hộ dân cư dùng đồng hồ nước thông minh giảm thiểu lượng nước sử dụng.


    Một cuộc khảo sát những người sử dụng cổng thông tin cho thấy 77% số người cho rằng họ đã hiểu hơn về sử dụng nước, và 61% cho biết đã thay đổi một thiết bị nước hoặc cách họ sử dụng nước.
    Đồng hồ nước thông minh theo dõi lượng nước tiêu thụ sau mỗi 15 phút và liên lạc với IBM Research Cloud. Dữ liệu thu thập còn bao gồm thời tiết, số nhân khẩu và đặc trưng hộ gia đình. Căn cứ vào dữ liệu phân tích từ đám mây, thành phố sẽ phát đi cảnh báo về khả năng rò rỉ và những hiện tượng bất thường. Các hộ tham gia sử dụng đồng hồ thông minh trong thí điểm nhờ thế phát hiện kịp thời những sai sót trong hệ thống cấp nước trong nhà mình và hiểu rõ hơn về mức độ sử dụng nước của họ.
    Vào mùa thu 2013, đáp ứng thông tin phản hồi từ người dùng thí điểm, Dubuque bắt đầu triển khai một cổng thông tin quản lý nước đơn giản hơn nhiều từ Tập đoàn công nghệ Neptune, mang tên DBQ IQ. DBQ IQ còn hỗ trợ khách hàng thanh toán trực tuyến hóa đơn (điện tử) tiền nước trên cùng website cung cấp thông tin tình hình sử dụng nước của họ.
    Một dự án thông minh khác, Smarter Travel (Du lịch thông minh hơn), được thí điểm vào năm 2011, sử dụng một ứng dụng chạy trên smartphone do IBM Research phát triển và công nghệ RFID để thu thập dữ liệu từ 1.000 tình nguyện viên tham gia với các đoàn du lịch. Những thông tin về phương tiện vận tải được sử dụng, ở đâu và khi nào sẽ được IBM phân tích cùng với những dữ liệu thu thập được từ hệ thống vận tải hành khách công cộng. Kết quả dữ liệu tổng hợp sẽ được thành phố và các đối tác vận tải sử dụng để thực hiện các phương án điều chỉnh cải thiện giao thông công cộng ở Dubuque. Mục tiêu của thành phố là phân tuyến vận tải hành khách công cộng hợp lý hơn, giúp nâng cao năng lực vận tải, giảm thiểu chi phí và thời gian đi lại của hành khách.
     

    South Bend
    Thành phố thuộc bang Indiana đang phát triển hệ thống thoát nước thông minh để cải thiện khả năng thoát nước của hệ thống cống rãnh hiện hữu đã quá tải. Giải pháp do công ty công nghệ địa phương EmNet cung cấp nhằm ngăn chặn nước tràn lên từ các đường cống khi có mưa lớn gây khó khăn đi lại cho người dân và làm ô nhiễm môi trường.

     

    Màn hình giám sát mực nước cống của hệ thống CSOnet.


    Năm 2005, EmNet tạo ra một hệ thống gọi là CSOnet (Combined Sewer Overflow Network), bao gồm các cảm biến không dây được EmNet đặt dưới các cửa cống thoát nước để giám sát mực nước trong đường cống. Các cảm biến có thể mở và đóng các van "thông minh" trong cống, dẫn dòng chảy thẳng vào những đường cống chưa bị tràn đầy. Các cảm biến còn truyền dữ liệu qua sóng radio tới trạm giám sát trung tâm, nơi nhân viên điều phối thoát nước sẽ phát hiện kịp thời khi có vấn đề xảy ra.
    South Bend sử dụng dịch vụ phần mềm (software-as-a-service) Trung tâm điều hành thông minh cho các thành phố thông minh của IBM. Dịch vụ đám mây này cho phép đơn vị dịch vụ công cộng xem dữ liệu tổng thể liên quan đến quản lý thoát nước theo thời gian thực, giúp dự đoán nơi sự cố sẽ xảy ra.
    South Bend đã đầu tư 6 triệu USD để triển khai hệ thống thoát nước thông minh, kết quả giảm tràn 23% trong điều kiện trời mưa và không còn bị tràn nước thải khi thời tiết khô ngay trong năm đầu tiên hoạt động. Trong khi đó, nếu mở rộng hệ thống thoát nước như cách thông thường sẽ tiêu tốn ngân sách của thành phố một khoản lên đến 120 triệu USD. Pete Buttigieg, thị trưởng thành phố South Bend nhìn nhận, đây là một dự án công trình công cộng giảm thiểu chi phí lớn nhất trong lịch sử của thành phố. Công nghệ đã giúp thành phố tránh một dự án vô cùng tốn kém.
    Một dự án khác, khởi động vào tháng 8/2013, là Cổng dữ liệu mở South Bend (South Bend Open Data Portal). Trang web này cung cấp dữ liệu đô thị trong các lĩnh vực như dịch vụ xã hội, bất động sản bỏ hoang… với mục tiêu cung cấp một lượng dữ liệu khổng lồ hữu ích cho tất cả mọi người, từ nhân viên chính quyền, cho tới người dân và các tổ chức. Chẳng hạn, dữ liệu nhà ở của thành phố trên mạng sẽ được khai thác hiệu quả với CityVoice, một ứng dụng mới để thu thập thông tin phản hồi về nhà bị bỏ hoang và vô chủ.
     

    Seattle
    Vào tháng 7/2013, Seattle ra mắt chương trình Tòa nhà hiệu suất cao (High-Performance Building), cho phép theo dõi theo thời gian thực về tiết kiệm năng lượng giúp giảm cả chi phí và lượng khí thải carbon. Chương trình với sự hợp tác của Microsoft cùng Seattle 2030 District (một sự hợp tác công tư của hơn 60 thành viên), nhằm mục đích giảm lượng điện năng tiêu thụ thông qua phân tích dữ liệu theo thời gian thực.
    Chương trình thí điểm sử dụng phần mềm phân tích và dịch vụ đám mây của Microsoft với dữ liệu thu được từ các bộ cảm biến, điều khiển và đồng hồ đo. Dịch vụ đám mây Windows Azure của Microsoft cung cấp khả năng lưu trữ tới hàng terabyte dữ liệu năng lượng theo thời gian thực; SQL Server 2012 xử lý dữ liệu để phân tích theo thời gian thực, và Microsoft SharePoint Server 2013 cung cấp một cổng thông tin báo cáo hiệu suất sử dụng năng lượng của tòa nhà cho những người quản lý.

    Những thành quả tiết kiệm năng lượng của Chương trình Tòa nhà hiệu suất cao của Seattle giúp giảm chi phí và lượng khí thải carbon. Nguồn: Seattle 2030 District.


    Dự án là một phần của sáng kiến CityNext của Microsoft với hơn 40 kịch bản giải quyết vấn đề của thành phố, tạo điều kiện cho các thành phố hoạt động hiệu quả hơn. Theo kế hoạch, vài năm tới chương trình sẽ áp dụng cho khoảng 500 tòa nhà thuộc Seattle 2030 District. Mục đích là để tiết kiệm được từ 10% đến 25% cho cả chi phí năng lượng và phí tổn bảo trì, và giúp Seattle 2030 District đạt mục tiêu giảm 50% năng lượng sử dụng trong các tòa nhà trên toàn bộ trung tâm thành phố vào năm 2030.
    Chương trình thử nghiệm các công nghệ tiết kiệm năng lượng thế hệ mới, tạo ra "các hệ thống thông tin tòa nhà" để thu thập dữ liệu theo thời gian thực từ các thiết bị sưởi ẩm, làm mát và chiếu sáng trong các tòa nhà. Ý tưởng là phân tích dữ liệu để xác định các hạng mục có thể làm giảm hiệu suất thiết bị và lãng phí năng lượng. Nhân viên tòa nhà có thể sử dụng dữ liệu này để điều chỉnh các yếu tố gây ảnh hưởng trong từng phòng, như ánh sáng, nhiệt độ, rèm che cửa sổ để tối đa hóa hiệu suất năng lượng.
    Ứng dụng điện toán đám mây là không thể thiếu với dự án vì phải xử lý hàng terabyte dữ liệu theo thời gian thực, phân tích dữ liệu để điều chỉnh những thiết bị cụ thể.
     

    Boston
    Tháng 12/2013, Sở Giao thông vận tải Boston triển khai chương trình cải thiện lưu lượng giao thông, tên gọi Innovation District. Chương trình sử dụng các biển báo điện tử thông báo Thời gian tới Đích của nhà cung cấp giải pháp All Traffic Solutions. Dữ liệu cập nhật từ ứng dụng đám mây DriveTimes của nhà cung cấp. Các biển báo điện tử được bố trí trên nhiều tuyến đường báo cho lái xe biết chính xác cần bao nhiều thời gian nữa để tới một địa điểm thường được lấy làm mốc.


    Ứng dụng DriveTimes tích hợp dữ liệu giao thông chuyên ngành từ TomTom, một nhà cung cấp thông tin giao thông và công nghệ định vị, và cho phép nhân viên giao thông vận tải nhanh chóng cấu hình các biển báo và dễ dàng sửa đổi chúng nếu cần. Các biển báo ban đầu được đặt tại các nút giao thông trọng yếu trong thành phố, nơi những người lái xe có thể lựa chọn giữa nhiều tuyến đường để đến đích. Về sau, các biển báo sẽ được dịch chuyển vị trí và sửa lại các thông báo cho chính xác để giảm ùn tắc giao thông và giúp du khách tới các điểm đến nhanh hơn. Mọi điều chỉnh đều dựa trên kết quả của các cuộc khảo sát những người điều khiển phương tiện giao thông.
    Một phần của sáng kiến quản lý giao thông Innovation District là lắp đặt 330 bộ cảm biến đậu xe thông minh (Smart Parking) trên phố. Người lái xe sử dụng ứng dụng di động miễn phí Parker của Streetline sẽ biết được những chỗ đỗ xe còn trống nhờ thông tin được cung cấp theo thời gian thực từ các cảm biến thông minh. Nhờ thế sẽ thoát được cảnh chạy lòng vòng kiếm chỗ đỗ xe, góp phần giảm thiểu ùn tắc giao thông.


    Một nỗ lực khác liên quan đến công nghệ để nâng cao chất lượng cuộc sống ở Boston là Street Bump, một chương trình triển khai vào năm 2012 nhằm giúp người dân thành phố góp phần cải tạo đường phố. Ứng dụng di động Street Bump chạy trên smartphone của người lái xe sẽ thu thập dữ liệu trong suốt hành trình, ghi lại những chỗ xe bị dằn xóc (“bump”), vị trí được xác định nhờ GPS tích hợp. Dữ liệu được tải lên máy chủ theo thời gian thực để phân tích, và ngành giao thông sẽ dựa vào đó đưa ra quyết định sửa chữa hoặc ghi nhận lại cho kế hoạch đầu tư xây dựng đường xá dài hạn.
    Thông qua chương trình, thành phố đã xác định được một thực tế là những chỗ gây dằn xóc xe phổ biến nhất trên các tuyến phố là do những miệng cống thoát nước thấp hơn mặt đường. Street Bump đã giúp các doanh nghiệp công ích khắc phục hơn 1.250 trường hợp như vậy. Ứng dụng  được cung cấp miễn phí bởi công ty phần mềm Connected Bits kết hợp với nguồn lực cộng đồng huy động từ trang InnoCentive.
     

    Những thách thức
    Nhưng việc xây dựng một thành phố thông minh đi kèm với nhiều thách thức đòi hỏi phải vượt qua. Không chỉ triển khai nhiều công nghệ hơn, lắp nhiều thiết bị thông minh hơn, kết nối nhiều hơn mà còn phải đảm bảo an ninh thông tin dữ liệu và quyền riêng tư của người dân.
    Đảm bảo an ninh thông tin vốn được xem là tối quan trọng đối với các hệ thống mạng ngày nay. Tuy nhiên các mạng tin học được xây dựng từ nguồn ngân sách thành phố thường có mức đầu tư hạn chế, và được triển khai bởi các nhà thầu có mối quan hệ chặt chẽ với các quan chức nhưng lại ít kinh nghiệm về bảo mật thông tin cho tổ chức, chính quyền. “Cái khó bó cái khôn”, những khoản chi không đủ cho việc xây dựng hệ thống mạng an toàn có thể dẫn đến những nguy cơ gây nên thảm họa về sau, xóa sạch mọi nỗ lực thông minh của chính quyền thành phố. Hơn nữa, vấn đề không chỉ có công nghệ mà còn liên quan đến người dùng cuối. Mọi nền tảng luôn tồn tại những lỗ hổng an ninh, nên việc đào tạo tập trung đội ngũ nhân viên chính quyền thành phố, những người sử dụng thiết bị điện toán là không thể thiếu được.
    Trong khi đó, quyền riêng tư của người dân cũng phải được đảm bảo khi họ tham gia vào các mạng chia sẻ thông tin cùng chính quyền. Người dân có thể ngần ngại nếu cảm thấy bị chính quyền giám sát hay thông tin cá nhân nhạy cảm bị thu thập. Điều đó đòi hỏi bộ máy công quyền cần minh bạch hơn, gia tăng tương tác và đối thoại với người dân, tránh lạm dụng công nghệ gây nên những tác động tiêu cực. Để thành phố thông minh hơn cần có sự tham gia đóng góp nhiều hơn của người dân thành phố, và chính quyền cần cởi mở hơn để người dân có điều kiện tham gia vào công cuộc đổi mới thành phố.
    Một thách thức khác là làm sao cho mọi cơ quan chức năng, ban ngành kết hợp hài hòa với nhau với sự hỗ trợ của CNTT để nâng cao chất lượng dịch vụ công. Thách thức về thay đổi tư duy quản lý từ cấp lãnh đạo là rất lớn. Thành công phụ thuộc rất nhiều vào việc các lãnh đạo ở cấp điều hành hiểu rõ vai trò của CNTT và làm sao để phát huy được việc sử dụng công nghệ áp dụng cho các dịch vụ chia sẻ và nâng cao chất lượng công việc của các phòng ban.
    Tuy nhiên, trở ngại lớn nhất vẫn là nguồn tài chính cho các nỗ lực xây dựng thành phố thông minh. Kinh tế thế giới vẫn suy thoái, và nhiều thành phố đang gặp khó khăn nghiêm trọng về tài chính, các thành phố nhỏ lại càng khó khăn hơn. Ngân sách cho CNTT bị cắt giảm càng khiến việc tiết kiệm chi phí cần thiết hơn bao giờ hết. Việc sử dụng hạ tầng chia sẻ, phần mềm như một dịch vụ, điện toán đám mây sẽ giúp giảm chi phí cho một số sáng kiến thành phố thông minh.

    PC World VN, 03/2014
     

    ID: A1403_83