据联合国数据，到2050年，全球将有近七成人口居住在城市，而2020年这一比例仅略高于一半。城市化并不是什么新鲜事，但许多高收入国家正在努力利用数据、仪器仪表和更有效的资源管理，使其城市变得更智能。在这些国家中，绝大多数的智慧城市项目都涉及对现有基础设施的升级。日本尤其愿意从零开始建设智能社区，因为它要应对人口迅速老龄化和劳动力萎缩的问题，这意味着能赡养老年人的工作年龄人口减少了。
2021年，日本65岁及以上人口比例达到29.1%，居世界首位。到 2036 年，这一比例将达到 33%。尤其是区域性城市，面临着长期缓慢的经济衰退。
作为一个资源匮乏、灾害多发的国家，日本在 2011 年东北地震及其引发的海啸之后也不得不追求能源效率和复原力。福岛第一核电站由此引发的熔毁最初促使人们放弃核电，而核电在 2020 年占日本能源使用量的不到 4%。然而，在日本执政的自民党的领导下，越来越多的人呼吁重新开放反应堆以提供能源安全并应对不断上涨的燃料价格。
智慧城市可以提高老年人的生活质量，同时提高能源效率和气候适应能力。日本有着从无到有建立城镇的悠久历史。日报开垦沿海地区以增加山区国家的平地数量，至少可以追溯到 19 世纪的东京湾。
在 20 世纪推动日本经济显着增长的一些公司处于智慧城市运动的最前沿。以松下为例，这家工业集团于 1918 年在大阪成立，生产灯泡插座，现在在现有城市创建“可持续智慧城镇”(SST)。
今年4 月，该公司在日本中部城市吹田开设了最新的 SST。吹田 SST 拥有大约 500 人，旨在通过创建一个所有年龄段的人混合在一起的社区来应对日本的人口变化。它拥有住宅区、疗养院、托儿所和为学生准备考试的“补习班”，以及购物中心和公园，所有这些都由松下和合作伙伴公司管理。使其明显“智能”的原因包括可检测疗养院跌倒的监控摄像头、户外数字标牌和允许冗余电源线的高压配电设备，从而使社区不易受到断电的影响。
此外，该社区还有面部识别安全摄像头，“能够存储和分析图像数据，以检测跌倒、拥堵、轮椅、白手杖等情况，”松下负责社区规划的经理 Masaki Yabuuchi 说。在世界其他地方，面部识别引发了对隐私的担忧。松下表示，它们是一个选择加入系统，只有在居民同意的情况下才能使用。
该公司的目标是在五年内可持续地获取吹田的所有电力，并使其在发生灾难时能够独立供电长达三天，使用蓄电池、家用燃料电池、太阳能电池板和车辆充电站电力等等。
Yabuuchi 说吹田 SST 和类似的城镇可以帮助解决日本面临的挑战。例如，智能城镇可以提供支持代际社会联系的环境，并通过使用配备传感器的家用设备来检测老年人的认知能力下降。这也允许及时治疗认知衰退，这意味着这些城镇可以使用数据来促进健康和福祉。
松下的第一个智能城镇藤泽 SST 于 2014 年在其五年前关闭的工厂所在地启动。
“当时，金融动荡是由 2008 年金融危机引发的，因此即使只是简单地出售旧厂区，这也是一个艰难的市场，”藤泽 SST 管理公司总裁 Takeshi Arakawa 说。Arakawa 补充继续，日本的智慧城市计划受到美国政府推动的绿色政策的影响，即努力使用数字技术提高电网效率。
松下与藤泽市政府和其他合作伙伴合作，将这块 19 公顷的土地变成了拥有 442000 名居民的藤泽市的郊区。SST 已成为一个拥有 2000 多人的社区，大多数人居住在独栋高科技住宅中，拥有太阳能电池板、蓄电池和用于高效用电的家庭能源管理系统。居民可以使用该镇的在线门户网站预订共享电动汽车、自行车和踏板车，或检查由自行车快递员或机器人制造的现场物流中心的交付情况。实验机器人在一个轮式底座上缓慢而自主地在城镇周围游荡，看起来像超大的超市购物手推车，具有类似眼睛和眉毛的特征。
精心规划的社区还充当了协作测试平台，导致松下和合作伙伴公司将大约十种技术商业化。例如，居民参与了传感器的开发，这些传感器可以通过调整智能空调设置来监控人们的睡眠质量。传感器可以通过检测身体运动来监测睡眠状态，并相应地调节温度和气流。
藤泽是该公司的第二个智慧城市 Tsunashima SST 的模板，该城市于 2018 年在港口城市横滨开业。Tsunashima 看起来与该市的任何其他地方很相似，但拥有丰富的技术：为汽车提供动力的氢燃料电池和商业设施、车辆加氢站，以及带有家庭管理应用的住宅单元，用于控制电器和对讲机，以及监控居民的用水和用电情况。
荒川说，智慧城市的未来在于它们通过碳中和来应对全球变暖的能力，以及它们改善人们福祉的能力，这在冠状病毒大流行和生活方式的改变，以及出生率下降和老龄化社会趋势中已成为人们关注的焦点。
“随着时间的推移，设施、住房和基础设施会变得过时，即使在拥有最新技术的智慧城市中也是如此，”荒川说。“要实现可持续发展，我们必须不断发展并具有灵活的应变能力，以应对社会和技术的变化。”
根据咨询公司普华永道日本集团的 2021 年报告（详见：go.nature.com/3bkpbpe），日本有向其他国家出口智慧城市项目的雄心。尽管它绝不适合所有城市，但从头开始创建智能社区的方法可能比改造现有社区更快、更全面。
本文作者：Tim Hornyak
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