Đô thị thông minh là xu hướng của thế giới và đang được kỳ vọng là một giải pháp để phát triển đô thị nhằm đạt được nhiều mục tiêu phát triển bền vững. Tại Việt Nam, phát triển đô thị thông minh đã được định hướng tại Quyết định 950/QĐ-TTg của Thủ tướng Chính phủ vào năm 2018. Tuy nhiên thực tế triển khai đô thị thông minh vẫn còn khá nhiều vướng mắc và hạn chế. Phát triển đô thị thông minh được quan niệm phổ biến là phát triển các tiện ích thông minh trong đô thị, chưa tập trung vào nền tảng của đô thị thông minh. Bài báo bàn luận về đô thị thông minh trong một cái nhìn toàn diện từ cuộc Cách mạng Công nghiệp lần thứ 4, qua đó để làm sáng tỏ các nội dung yêu cầu của đô thị thông minh và làm rõ mục tiêu, nội hàm của quy hoạch đô thị thông minh – một trong 3 trụ cột được xác định tại Quyết định 950/QĐ-TTg.
Đô thị thông minh trong cái nhìn từ cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ 4
Thế giới đã trải qua 4 cuộc cách mạng khoa học kỹ thuật. Mỗi cuộc cách mạng khi xảy ra đều mang lại sự thay đổi to lớn trong cuộc sống của con người nói chung và đặc biệt tác động mạnh mẽ đến sự phát triển của đô thị – một khu vực định cư được cho là tối ưu và sẽ là nơi tập trung đến 70% dân số vào những năm 2050 (2005 là 50% dân số ). Điểm lại các cuộc cách mạng khoa học kỹ thuật đã xảy ra giúp thấu hiểu thêm về bối cảnh ra đời gắn với thuật ngữ đô thị thông minh hiện đang phổ biến.
Cuộc cách mạng công nghiệp thứ 1: Đánh dấu bằng sự ra đời của động cơ hơi nước, tạo điều kiện cho việc mở rộng đô thị vượt ra ngoài ranh giới hạn hẹp về không gian địa lý, bắt đầu quá trình đô thị hóa theo chiều rộng. Sự ra đời của những đầu tàu chạy bằng động cơ hơi nước và sau đó là những phương tiện giao thông cơ giới đã giải phóng việc xây dựng các nhà máy mới, không còn phụ thuộc vào việc ở gần các vùng nguyên liệu và nguồn nước. Các nhà máy giờ đây dễ dàng được xây dựng ở bất cứ nơi nào thuận tiện di chuyển đã là cú hích để các đô thị gắn với sản xuất được ra đời và mở rộng không gian đô thị theo chiều rộng.
Cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ 2: Với đặc trưng của nền sản xuất lớn, khi các động cơ tự động được phát triển và việc sản xuất hàng loạt đã tạo cơ hội cho nâng cao năng suất sản xuất, thúc đẩy sự phát triển của nền kinh tế tiêu dùng và do đó thúc đẩy phát triển các chức năng dịch vụ gắn với đô thị mạnh mẽ, đô thị hóa ồ ạt, gia tăng dân số đô thị. Tuy vậy, cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ 1, 2 đều phát triển các động cơ dựa trên cơ sở sử dụng nhiên liệu hóa thạch và để lại những hệ lụy như ô nhiễm môi trường, phát triển đô thị dàn trải, mật độ thấp tạo ra sự hạn chế trong các hoạt động đầu tư, tốn kém nguồn lực và sử dụng đất đai không hiệu quả.
Cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ 3: Với đặc trưng của phát triển máy tính và tự động hóa cho phép con người bắt đầu kết nối với nhau, các ranh giới không gian bắt đầu được thu hẹp thúc đẩy cơ hội toàn cầu hóa.
Cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ 4: Sự phát triển mạnh mẽ của khoa học máy tính cho phép ghi nhớ dữ liệu lớn đã đặt nền móng cho phát triển khoa học dữ liệu. Kết nối dữ liệu chính là từ khóa của cuộc cách mạng, giúp cho dữ liệu thực sự trở thành một tài sản quý giá giúp liên thông và phát huy sức mạnh từ tri thức và phát triển từ sự hiểu biết. Thế giới mở rộng hơn bao giờ hết, vượt ra ngoài ranh giới địa lý ta có thể nhận thức từ thế giới thật, tạo ra các thế giới ảo song song với sự trợ giúp của công nghệ mô phỏng… Thế giới cũng dường như bị thu hẹp lại và dễ dàng tiếp cận hơn bao giờ hết khi con người có khả năng học hỏi và kết nối với bất cứ ai, bất cứ nơi đâu chỉ bằng một cú click chuột thông qua thiết bị kết nối dữ liệu thông minh cá nhân. Cuộc cách mạng Công nghiệp lần thứ 4 mặc dù đang ở bước khởi đầu nhưng đã và đang tạo ra những thay đổi chóng mặt lên cuộc sống và sự phát triển của đô thị. Nhờ phát triển dựa trên tri thức, các vấn đề thách thức của đô thị cũng như của con người được kỳ vọng sẽ giải quyết thông qua giải pháp có sự chính xác cao và thuận tiện, khả thi nhất. Đô thị thông minh sẽ vượt xa đô thị thông thường nhờ khả năng tự cảm nhận, tự học hỏi, tự điều chỉnh. Tiết kiệm năng lượng và sử dụng năng lượng sạch sẽ được phát triển ở đô thị thông minh (nhờ vậy mà giải quyết các vấn đề về sử dụng nguyên liệu hóa thạch, các thách thức của biến đổi khí hậu) khi tri thức giúp con người đánh giá được các khu vực, vị trí thuận lợi để xây dựng, bố trí các không gian chức năng thỏa đáng. Nhờ vào tri thức, công nghệ, đô thị thông minh có thể thực hiện được thành công các mô hình đòi hỏi công nghệ kỹ thuật phức tạp như mô hình đô thị TOD (transit oriented development), mô hình đô thị nén, tập trung, thay vì dàn trải và mở rộng không hiệu quả về sử dụng đất… Và đô thị thông minh là đô thị gắn với việc thừa hưởng nền khoa học tiên tiến từ cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ 4.
Hình 1: So sánh về các cuộc cách mạng khoa học. Nguồn: tác giả tổng hợp
Đô thị thông minh – Những điều hướng đến
Như vậy, đô thị thông minh là một xu hướng phát triển đô thị gắn với dòng chảy của cuộc cách mạng khoa học kỹ thuật lần thứ 4. Có thể thấy, đô thị thông minh ngoài việc phải là đô thị đạt được mục tiêu phát triển bền vững nói chung, đó còn là TP có một số đặc trưng sau:
* Một đô thị có cảm nhận, tự cảm nhận, có khả năng nhận biết, đánh giá, tự học hỏi (thực thể đô thị được tạo ra từ rất nhiều cấu thành/ thành tố, và những cấu thành/thành tố này cùng liên kết, cùng tham gia vào quá trình cảm nhận, đánh giá, tự học hỏi, chứ không phải là những thành tố đơn thuần, bị động, gồm: Con người, không gian, hệ thống hạ tầng kỹ thuật, các dịch vụ đô thị, các tòa nhà…);Nếu như con người có khả năng cảm nhận thế giới để đưa ra các phản ứng/quyết định hành động thông qua 5 giác quan thì đô thị thông minh cảm nhận thông qua các cảm biến (sensers) gắn ở các không gian (trên mặt đất, ngoài vũ trụ,…), hệ thống hạ tầng (đường giao thông, hệ thống cống, rãnh,…), các dịch vụ đô thị (nhà hàng, khách sạn, trường học, y tế, và các hoạt động dịch vụ lấy ý kiến và nhu cầu của người dân), các tòa nhà, thậm chí là các thiết bị kết nối cá nhân và các đánh giá được cung cấp từ cộng đồng…;Để tăng khả năng cảm nhận của đô thị thì việc kết nối vạn vật (internet of things) là đặc biệt quan trọng ở đô thị thông minh. Nơi người kết nối với người, với nhà, với công trình, với đường, với hạ tầng, với không gian…. Việc kết nối vạn vật cho phép liên thông dữ liệu, truyền thông thông tin và chia sẻ thông tin. Biến thông tin thô trở thành thông tin có ý nghĩa, thông tin không chỉ còn là dữ liệu mà thực sự trở thành sức mạnh. Dữ liệu không chỉ là dữ liệu, mà trở thành dầu mỏ, vàng, kim cương và là tài sản của bất cứ hệ thống đô thị thông minh nào. Đặc biệt dữ liệu theo thời gian thực (realtime) chính là sức mạnh để giải quyết các bài toán tình huống kịp thời của đô thị. Do vậy mà có thể nói, đô thị thông minh là đô thị phát huy sức mạnh của dữ liệu, và công nghệ ICT hỗ trợ đắc lực cho sức mạnh của đô thị thông minh;Đô thị thông minh có tính hệ thống và phải vận hành trên hệ thống và các hệ thống này kết nối với nhau để tạo nên sức mạnh kết nối trong đô thị thông minh (Các hệ thống phục vụ cho vấn đề di chuyển của con người, phục vụ cho vấn đề học tập, giải trí, y tế, phát triển kinh tế, cung cấp các dịch vụ…). Hiện nay, để xác định và thành lập được tính hệ thống trong đô thị thông minh, việc bắt đầu từ định danh điện tử đang được tiến hành. Từ thông tin định danh, các thông tin khác sẽ được tiếp tục phát triển, thu thập để từ đó phát triển và ứng dụng vào các dịch vụ, chiến lược, kế hoạch, chính sách dành cho đô thị. Hệ thống trong đô thị thông minh được phát huy nhờ vào công nghệ Block-chain. Công nghệ này cho phép giữ một hệ thống trong sự ổn định và ngăn chặn sự phá vỡ hệ thống (hack hệ thống) tối ưu nhất. Do vậy mà khó có thể sửa dữ liệu và tạo ra các dữ liệu giả. Công nghệ này cho phép đảm bảo sự chân thực của dữ liệu và quản lý thông tin liên thông, hệ thống.
Hình 2: Mô hình thu thập dữ liệu và chia sẻ liên kết dữ liệu tại đô thị thông minh ở Barcelona (trái), Copenhaghen (phải). Nguồn: Deguchi, A. 2020
* Đô thị thông minh vì vậy phát huy tính chủ động trong mọi tình huống và đặc biệt giúp cho việc giải quyết tình huống thách thức nhanh, gọn, chính xác. Trong đô thị hiện đại, sẽ liên tục phát sinh các tình huống cần giải quyết, ngay cả việc quy hoạch cũng là hoạch định sẵn cho các tình huống có thể xảy ra. Thông thường để ứng phó với các tình huống, các nhà quản lý chỉ có thể nhận được thông tin cung cấp 1 chiều, hoặc vài chiều. Điều này sẽ làm các hoạch định đôi khi có tính thiên vị, đặc biệt là khi hoạch định theo phương pháp từ trên xuống và không có nhiều sự tham gia của cộng đồng, dẫn đến các hoạch định thiếu tính khách quan, chính xác và đôi khi mang lợi ích nhóm. Việc giải quyết các vấn đề đô thị (tình huống xảy ra) hoặc tình huống nhất thời xảy ra cần có thông tin đa chiều và đảm bảo thông tin trên cơ sở dữ liệu thực để giúp cho việc ra quyết định. Việc đảm bảo các thông tin được thu thập, sau đó được xử lý để giúp hiểu dữ liệu trước khi ra quyết định cần có một sự hỗ trợ của công nghệ và nền tảng xử lý dữ liệu.
Hình 3: Các mô hình phát triển đô thị hiện đại phổ biến. Nguồn: Milder, J. (2012)
Quy hoạch đô thị thông minh có phương pháp thực hiện đặc trưng riêng, trong đó cách tiếp cận dữ liệu và đưa ra phương án có sự trợ giúp của công nghệ kỹ thuật phân tích dữ liệu để đảm bảo độ chính xác, tối ưu trong các quyết định. Quy hoạch đô thị thông minh bắt đầu bằng bằng việc khảo sát, đánh giá những vấn đề, nhu cầu của con người trong thế giới thật (dựa trên dữ liệu lớn) và từ đó đưa ra những giải pháp thực tiễn; sử dụng khoa học dữ liệu để xác định kích thước, vị trí của những khu chức năng (tiểu công viên, sân chơi, khoảng mở rộng lề đường, các không gian xanh hay các khu vườn trong không gian đô thị, phố đi bộ, đường dành cho xe đạp, các vòng xoay giao thông…) thay vì đơn thuần phỏng đoán nơi nào cần những không gian chức năng hay các tiện ích này. Dựa trên cơ sở dữ liệu để lập chính xác mô hình dự báo và kiểm tra chính xác hiệu quả của mô hình trước khi quyết định phương án quy hoạch tối ưu nhất, Quy hoạch đô thị thông minh được thực hiện kết hợp sự cải tiến từ dưới đi lên và sự hiểu biết liên chức năng để tạo ra những giải pháp độc đáo, mới mẻ, toàn diện cho những bài toán phức tạp; không nhắm vào chiến lược mà chú trọng đến giải pháp mang tính chiến thuật thực tiễn nhiều hơn.
Tiếp cận quy hoạch đô thị thông minh
* Quy hoạch thông minh giải quyết các tình huống thực tế, hướng đến giải các bài toán chiến thuật và căn cứ trên việc xác định vị trí. Như đề cập trên, đô thị thông minh phải trả lời cho những câu hỏi mang tính cụ thể và thực tiễn, giải quyết các bài toán thực tiễn. Muốn vậy, phải biết chính xác nơi nào/ ở đâu có vấn đề để giải quyết hay là cần phải xác định vị trí cần giải quyết. Vị trí ở đây chính là các vấn đề đang xảy ra ở đâu (ví dụ tắc nghẽn đang xảy ra ở khu vực nào của đô thị, ô nhiễm đang nghiêm trọng ở đâu, chỗ nào cần không gian giải trí và không gian xanh cần được tiếp cận ở đâu để mang lại cảm giác thoải mái nhất cho người dùng…). Có thể nói mọi thứ trong đô thị đều hoạt động theo vị trí, tất cả mọi dữ liệu trọng yếu của đô thị có thể gắn liền và nên được gắn liền với những vị trí cụ thể.Quy hoạch đô thị thông minh phải dựa trên cơ sở dữ liệu. Muốn trả lời được các câu hỏi mang tính chiến thuật trên, việc cần các dữ liệu là vô cùng quan trọng. Các dữ liệu liên thông sẽ được xử lý để giúp trả lời cho vị trí các vấn đề cần được giải quyết.
Hình 4: Thu thập dữ liệu ở các lớp không gian khác nhau của đô thị trong đô thị thông minh. Nguồn: Smart City Application in Shenzhen Pingshan District
* Quy hoạch đô thị thông minh cần ứng dụng công nghệ để phân tích dữ liệu thô thành dữ liệu có khả năng đọc/hiểu (đó chính là hệ thống thông tin địa lý GIS). Đôi khi vấn đề có thể được hình dung dễ dàng khi nó là vấn đề vật thể (lưu lượng giao thông, luồng giao thông…), nhưng khi nó là vấn đề phi vật thể việc hình dung phạm vi ảnh hưởng có thể trở nên khá khó khăn (ví dụ như ô nhiễm là một vấn đề khó có thể nhìn thấy ngay, hoặc khả năng điều khiển xe của con người…). Một công cụ cho phép biến tất cả các dữ liệu thành có khả năng nhìn thấy được dựa trên việc mã hóa và biến nó thành các dữ liệu không gian, đó chính là công cụ GIS (Geographic Information Systems – hệ thống thông tin không gian địa lý). GIS cung cấp nền tảng thông tin địa lý, tích hợp rất nhiều thông tin trong cùng một bản vẽ theo các lớp, để quản lý các lớp thông tin, đồng thời cho phép tích hợp thông tin theo ý muốn để đề xuất và đưa ra giải pháp xử lý… Biến dữ liệu đơn giản thành dữ liệu không gian (có thể nhìn thấy, đọc được) mới cho phép con người có khả năng đọc hiểu, và thúc đẩy sự hợp tác giữa các đối tác trong quá trình hiểu, thực hiện, thống nhất phương án… “Trí thông minh về không gian, cho phép người dân và nhà hoạch định nhìn thấy nơi có vấn đề, và biết nên hướng giải pháp vào đâu” do vậy nhờ có áp dụng GIS, ta có thể nhìn thấy nơi nào có vấn đề đang xảy ra trong TP từ đó có giải pháp cho nơi đó. “Một đô thị không thể gọi là thông minh nếu không có năng lực về kiểm soát dữ liệu trên GIS”, “Thiếu GIS các đô thị khó có thể có được sự chính xác cần thiết để đưa ra những quyết định dựa trên căn cứ xác đáng” [Barlow& Levy-Bencheton,2018]. Ví dụ: Dữ liệu không gian về ô nhiễm của một đô thị sẽ được đọc thông qua việc mã hóa các dữ liệu thô đầu vào gồm có số lượng các phương tiên giao thông sử dụng năng lượng hóa thạch, số lượng vị trí các nhà máy/cơ sở sản xuất đang gây ô nhiễm môi trường/… nhờ vào các vector mã hóa. Sau đó các thông tin mã hóa sẽ được hiển thị thành thông tin không gian có thể nhìn thấy và đọc/hiểu được. Điều này sẽ làm đơn giản hóa số liệu, và dữ liệu lớn của đô thị để giúp các nhà hoạch định hiểu được dễ dàng và xác định vị trí của vấn đề cần giải quyết.Quy hoạch đô thị thông minh có khả năng giúp cho người dùng (nhà quản lý, nhà đầu tư, cộng đồng) tra cứu và cùng tham gia vào quá trình quản lý thực hiện, giúp minh bạch quá trình tham gia và tăng tính hợp tác, đối tác trong phát triển đô thị.
Hình 5: Mô hình mô phỏng giải pháp kiểm chứng hiệu quả thông gió cho phương án quy hoạch thông minh tại quận Punggol (Punggol Digital District) ở Singapore. Nguồn: Cheong Koon Hean
Kết luận
Chúng ta đang ở giai đoạn đầu của cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ 4. Trong tương lai, có lẽ đô thị thông minh sẽ không còn xa lạ với người dân đô thị khi càng ngày hệ sinh thái này sẽ càng trở nên phổ biến để giúp đô thị đương đầu với các vấn đề phức tạp của phát triển của đô thị và nhu cầu kết nối không giới hạn của con người. Các đô thị muốn phát triển trở thành đô thị thông minh cần xác định tầm nhìn, lộ trình dựa trên năng lực và xây dựng nền tảng nhất định, trong đó quy hoạch đô thị thông minh chính là một trụ cột không thể thiếu đã được Chính phủ chỉ ra cho các đô thị tại Việt Nam trong giai đoạn hiện nay. Quy hoạch đô thị thông minh là một tiếp cận mới của công cụ quy hoạch trong đó phương pháp thực hiện và mục tiêu hướng đến cụ thể hơn và cần thực hiện dựa trên một số nền tảng và cơ sở nhất định cũng như phục vụ cho mục đích mang tính thực tiễn hơn. Nền tảng chính là dữ liệu và ứng dụng công nghệ để đọc phân tích các dữ liệu đô thị, phục vụ cho quá trình ra quyết định chính xác các vấn đề cần giải quyết. Quy hoạch đô thị thông minh không chỉ là xây dựng một kế hoạch phát triển đô thị được giải quyết tối ưu nhằm thúc đẩy sự phát triển đô thị, bảo vệ môi trường và tăng khả năng thích ứng của đô thị dựa trên nền tảng hiểu biết toàn diện, khoa học, khách quan về đô thị mà nó còn là bản quy hoạch hướng đến thúc đẩy quan hệ đối tác và tham gia giữa các thành phần cộng đồng trong đô thị giúp bản quy hoạch ngày càng thực tiễn, cụ thể, có khả năng kiểm soát, quản lý tốt và nâng cao chất lượng công tác phát triển đô thị.
Nguồn: https://www.tapchikientruc.com.vn/
