Carlo Ratti của MIT: Hàn Quốc là phòng thí nghiệm sống cho các thành phố thông minh

Vì sao Seoul là bãi thử nghiệm thực tế cho AI và quy hoạch đô thị dựa trên dữ liệu

Kiến trúc sư gốc Italy, nhà nghiên cứu tại MIT Carlo Ratti cho rằng các thành phố nên liên tục tái sinh nhờ dữ liệu và thiết kế, thay vì chỉ được xây dựng một lần rồi để mặc cho thời gian bào mòn. Phát biểu tại Đại hội Thế giới Expo Thành phố Thông minh ở Barcelona, ông nêu Hàn Quốc, đặc biệt là Seoul, như một nơi hiếm hoi có thể thử nghiệm ý tưởng ở quy mô lớn và nhanh chóng hoàn thiện chúng. Thành phố đông đúc và kết nối số rộng khắp. Người dân nhanh chóng đón nhận các dịch vụ mới. Các cơ quan công quyền có kinh nghiệm về hạ tầng hiệu suất cao. Những yếu tố này tạo nên một phòng thí nghiệm sống cho đổi mới đô thị.

Ratti lãnh đạo Phòng thí nghiệm Thành phố Cảm nhận của MIT và hợp tác với các thành phố trên khắp các châu lục. Ông nhận định làn sóng chuyển đổi đô thị tiếp theo sẽ xoay quanh sự phát triển của hạ tầng có khả năng học hỏi. Đường phố, tòa nhà và các hệ thống tiện ích có thể cảm nhận tình hình, thích ứng theo thời gian thực và phát triển cùng cư dân. Sự chuyển đổi đó phụ thuộc vào các cảm biến tích hợp, cáp quang và hệ thống điều khiển kết nối mạng. Nó cũng phụ thuộc vào quy định về quyền sở hữu thiết bị và dữ liệu, quyền tiếp cận thông tin phân tích cũng như cách đưa ra quyết định. Công nghệ có thể được triển khai ở bất cứ đâu. Phần khó khăn là quản trị.

Biến động nhân khẩu học khiến vấn đề trở nên cấp bách hơn. Dân số Hàn Quốc, Italy, Nhật Bản và Trung Quốc dự kiến giảm trong những thập niên tới. Lãnh đạo các thành phố sẽ phải mang đến sự tiện nghi, an toàn và thuận tiện cao hơn với ít nhân lực hơn và ngân sách eo hẹp hơn. Lựa chọn thông minh là nâng cấp những gì đang có thay vì xây dựng các khu đô thị mới từ đầu. Nếu hạ tầng có thể học hỏi, thành phố có thể phản ứng nhanh hơn trước các đợt nắng nóng, lũ lụt, giờ cao điểm giao thông và nhu cầu y tế công cộng. Đó là trọng tâm trong lập luận của Ratti khi xem Seoul là bãi thử nghiệm toàn cầu.

Hạ tầng có khả năng học hỏi là gì và vì sao chúng quan trọng

Cách tiếp cận truyền thống với hạ tầng là xây dựng, đưa vào vận hành rồi bảo trì. Các thông số được cố định trong tài liệu hướng dẫn. Việc nâng cấp diễn ra sau mỗi vài thập niên. Hạ tầng có khả năng học hỏi vận hành theo cách khác. Chúng cảm nhận hoạt động và điều kiện thực tế, chạy phân tích để dự báo diễn biến tiếp theo rồi điều chỉnh vận hành ngay tức thì. Tín hiệu được điều chỉnh trong vài phút, không phải vài tháng. Hệ thống thông gió trong tòa nhà thích ứng với số người sử dụng và chất lượng không khí ngoài trời. Hệ thống thoát nước đóng mở để ứng phó với những trận mưa lớn bất ngờ. Trọng tâm không phải là thiết bị công nghệ. Mà là khả năng phản ứng.

Từ đường ống tĩnh đến mạng lưới phản ứng linh hoạt

Dưới mặt đường, cáp quang và đường dây điện truyền dữ liệu từ camera, cảm biến âm thanh, máy theo dõi chất lượng không khí và thiết bị phát hiện giao thông. Trên mặt đường, lidar, Bluetooth và thiết bị phát tín hiệu từ xe kết nối bổ sung một lớp thông tin thứ hai. Trong các tòa nhà, công tơ thông minh, bộ điều nhiệt và mạng chiếu sáng tạo thành những vòng phản hồi chi tiết. Kết hợp lại, chúng tạo nên một hệ thần kinh số. Khi được tổ chức theo các tiêu chuẩn mở, mạng lưới này có thể mang lại lợi ích thiết thực như xe buýt chạy nhanh hơn, trường học giảm chi phí năng lượng, lối sang đường an toàn hơn và ít tầng hầm bị ngập hơn khi mưa lớn.

Cách làm này có những giới hạn. Dữ liệu thường lộn xộn. Cảm biến có thể hỏng khi thời tiết xấu. Không thể xem nhẹ an ninh mạng. Việc tích hợp giữa các cơ quan và nhà cung cấp rất khó. Các thành phố phải cân nhắc giữa những mục tiêu khác nhau, chẳng hạn như sử dụng dữ liệu đầy đủ nhất có thể và bảo vệ quyền riêng tư. Ratti cho rằng Seoul có quy mô, kỹ năng và năng lượng cộng đồng để nhanh chóng xử lý những thách thức đó, đồng thời luôn đặt con người ở vị trí trung tâm.

Lợi thế của Seoul: mật độ, kết nối và sự sẵn sàng của người dân

Seoul hội tụ những đặc điểm hiếm khi cùng xuất hiện ở một nơi. Đây là một vùng đô thị khổng lồ, có tỷ lệ sử dụng giao thông công cộng cao, gần như phổ cập điện thoại thông minh và văn hóa sớm thử nghiệm các dịch vụ số mới. Thành phố có hệ sinh thái phát triển gồm các nhà sản xuất điện tử, công ty phần mềm và doanh nghiệp khởi nghiệp, nhờ đó các dự án thí điểm đô thị có thể chuyển từ ý tưởng sang triển khai mà không cần chuỗi cung ứng kéo dài. Người dân tương tác với thành phố qua ứng dụng di động và ki-ốt kỹ thuật số. Điều này tạo ra nhiều điểm tiếp xúc để thu thập phản hồi, yếu tố thiết yếu cho việc cải tiến liên tục.

Tốc độ thôi không đảm bảo kết quả tốt. Bài học từ những nỗ lực xây dựng thành phố thông minh trước đây là phải đảm bảo các thử nghiệm mang tính bao trùm. Khả năng tiếp cận, mức chi trả và quyền riêng tư phải định hình thiết kế dự án ngay từ ngày đầu. Nếu các dự án thí điểm chỉ hoạt động ở những khu vực thu nhập cao hoặc đòi hỏi thiết bị đời mới nhất, chúng sẽ bỏ lỡ những người có thể hưởng lợi nhiều nhất. Thế mạnh của Seoul là nhiều dịch vụ, từ giao thông công cộng đến thanh toán số, đã phục vụ được đông đảo người dân. Đây là nền tảng vững chắc để phát triển hạ tầng có khả năng học hỏi.

Quản trị và quyền sở hữu: cốt lõi của thành công thành phố thông minh

Công nghệ thành phố thông minh có thể được nhân rộng giữa các quốc gia. Nhưng quản trị thì không dễ sao chép. Ai sở hữu các cảm biến gắn trên đèn đường? Ai lưu trữ dữ liệu và lưu trong bao lâu? Cư dân có thể phản đối ra sao trước một quyết định của thuật toán ảnh hưởng đến họ? Những thành phố trả lời rõ ràng các câu hỏi này sẽ có thể mở rộng các sáng kiến. Những nơi không làm được sẽ đối mặt nguy cơ dự án thí điểm đình trệ và người dân phản ứng dữ dội. Kinh nghiệm từ nhiều thành phố cho thấy rào cản lớn nhất thường là xã hội và thể chế, chứ không phải kỹ thuật.

Ai sở hữu dữ liệu

Quyền sở hữu dữ liệu hiếm khi đơn giản. Dữ liệu thô có thể do nhà cung cấp thu thập, nhà cung cấp dịch vụ đám mây xử lý rồi được hiển thị trên bảng điều khiển của thành phố. Mỗi bước tạo ra những quyền và nghĩa vụ mới. Nếu hợp đồng không được soạn thảo cẩn thận, thành phố có thể mất quyền kiểm soát việc truy cập, định dạng và thời điểm nhận dữ liệu. Giải pháp rất thiết thực. Thành phố có thể yêu cầu sử dụng lược đồ dữ liệu mở, cho phép chuyển dữ liệu, lưu trữ dữ liệu cá nhân thô trong thời gian ngắn và kiểm toán độc lập. Họ có thể đầu tư vào các nhóm kỹ thuật phục vụ lợi ích công, có khả năng đánh giá các nền tảng. Họ cũng có thể tổ chức đấu thầu ưu tiên phần cứng mô-đun và giao diện mở để thay thế từng bộ phận mà không phải loại bỏ toàn bộ hệ thống.

Xây dựng niềm tin bằng sự minh bạch

Ratti chủ trương minh bạch triệt để. Cư dân cần biết dữ liệu nào được thu thập, vì sao được thu thập, cách dữ liệu được bảo vệ và khi nào bị xóa. Danh mục dữ liệu công khai, lịch lưu trữ rõ ràng và phần giải thích bằng ngôn ngữ dễ hiểu sẽ góp phần đáng kể. Các công cụ dựa trên Quy định chung về bảo vệ dữ liệu của châu Âu trao cho người dân quyền truy cập, chỉnh sửa và xóa dữ liệu cá nhân. Hội đồng giám sát độc lập và đánh giá tác động quyền riêng tư giúp đảm bảo hệ thống phù hợp với các giá trị cộng đồng. Khi thấy các biện pháp bảo vệ là thực chất, mọi người sẽ sẵn lòng chấp nhận cảm biến ở không gian công cộng và đóng góp dữ liệu của mình vì lợi ích chung hơn.

Niềm tin cũng dựa trên quyền lựa chọn. Không phải dịch vụ nào cũng cần sự tham gia bắt buộc. Các chương trình tự nguyện đăng ký, biển báo rõ ràng trong khu vực có cảm biến và cách thức khiếu nại thuận tiện có thể giảm bớt lo ngại. Thành phố có thể công khai danh mục thuật toán, mở các mô hình để bên ngoài đánh giá và tổ chức các đợt kiểm thử bảo mật kiểu đội đỏ nhằm phát hiện rủi ro trước khi chúng gây thiệt hại. Đây là công cụ quản trị, không phải tính năng kỹ thuật, và chúng đóng vai trò quyết định đối với thành công lâu dài.

AI hiện có thể nhận biết điều gì trong thành phố

Trí tuệ nhân tạo hiện hỗ trợ các nhà quy hoạch đọc hiểu môi trường đô thị trên quy mô lớn. Công nghệ này có thể lập bản đồ tán cây, bóng râm và mặt đường, ước tính tốc độ di chuyển trên vỉa hè, đồng thời phát hiện những điểm có nguy cơ va chạm khi xe cộ và người đi bộ đến quá gần nhau. Ratti và các cộng sự đang áp dụng những phương pháp này tại Hàn Quốc thông qua dự án có tên Thiên nhiên chữa lành, Seoul. Ý tưởng là kết nối cảm nhận của con người trong công viên và trên đường phố với những đặc điểm có thể đo lường được của cây xanh và thiết kế. Nếu một chiếc ghế có bóng râm gần đài phun nước khiến mọi người nán lại lâu hơn và mức độ căng thẳng của họ giảm xuống, hệ thống cần phát hiện quy luật đó và định hướng đầu tư để tạo thêm những địa điểm tương tự.

Từ hình ảnh đến hiểu biết về sức khỏe tinh thần

Thị giác máy tính có thể phân loại các yếu tố như cây cối, thảm cỏ, mặt nước, mái che và chỗ ngồi qua hình ảnh. Khi kết hợp với cảm biến vi khí hậu và dữ liệu di chuyển đã ẩn danh, công nghệ này có thể cho biết lối đi nào dễ chịu vào mùa hè, quảng trường nào quá ồn và những thay đổi đơn giản nào có thể khuyến khích hoạt động thể chất hằng ngày. Kết quả không phải là một điểm số duy nhất mà là bản đồ các cơ hội. Các nhà quy hoạch có thể so sánh điều kiện giữa từng dãy phố và kiểm chứng xem một cụm cây mới, trạm phun sương hay tường chắn âm thanh có cải thiện sự thoải mái và mức độ sử dụng hay không.

Đạo đức rất quan trọng. Hệ thống cần tránh nhận diện con người và xử lý hình ảnh nhạy cảm ngay tại thiết bị biên để video thô không rời khỏi thiết bị. Việc tổng hợp dữ liệu và thêm nhiễu có thể bảo vệ quyền riêng tư mà vẫn giữ được xu hướng chung. Các nhóm cần kiểm tra sai lệch, chẳng hạn như hình ảnh từ một số khu vực không được đại diện đầy đủ. Một dự án về sức khỏe tinh thần không thể thành công nếu những khu vực rộng lớn của thành phố bị khuất khỏi dữ liệu huấn luyện.

Bài học từ Trung Quốc và các bãi thử nghiệm khác

Từ lâu, Ratti đã lập luận rằng những mô hình thành phố thông minh tốt nhất xuất phát từ nhu cầu của con người, chứ không phải danh sách công nghệ cần triển khai. Ông dùng thuật ngữ thành phố cảm nhận được để nhấn mạnh rằng cảm biến và phần mềm cần giúp mọi người cảm nhận và định hình môi trường xung quanh. Trung Quốc mang đến những bài học hữu ích về tốc độ và quy mô. Tại những nơi như Thâm Quyến, sự kết hợp giữa đô thị hóa nhanh, năng lực sản xuất và văn hóa khởi nghiệp đã tạo nên một xưởng thử nghiệm thực tế cho công nghệ đô thị. Các nhóm quốc tế nghiên cứu cách không gian công cộng, giao thông và công nghiệp cùng phát triển tại đây.

Tránh kết quả cứng nhắc từ quy hoạch áp đặt từ trên xuống

Các dự án trình diễn ban đầu ở nhiều nước, trong đó có những đô thị mới được xây dựng theo quy hoạch, đã đưa ra một bài học cần lưu ý. Khi kế hoạch quá cứng nhắc và mọi quyết định chỉ đến từ cấp trên, các khu dân cư có thể trở nên thiếu sức sống. Khi đó, đổi mới chỉ là một lớp được phủ lên một sân khấu trống. Những thành phố đã phát triển qua nhiều giai đoạn, từng dãy phố một, với các tầng trệt sôi động và nhiều loại hình sử dụng, thường tiếp nhận công nghệ tự nhiên hơn. Bài học cho Seoul là giữ các thử nghiệm gần gũi với đời sống hằng ngày, tiến hành trên những con phố có thật và tại các nhà ga đông đúc, đồng thời đón nhận phản hồi trái với kế hoạch ban đầu.

Các công ty tư nhân là đối tác thiết yếu, nhưng thành phố cần đề phòng sự phụ thuộc vào một nhà cung cấp và tiêu chuẩn hóa quá mức làm mất đi bản sắc địa phương. Các cách tiếp cận đa dạng và đối thoại cởi mở giúp đảm bảo hệ thống kết nối cải thiện đời sống công cộng mà không biến thành phố thành một khuôn mẫu đồng nhất.

Đèn đường thông minh: tiềm năng và rủi ro của hạ tầng kết nối

Đèn đường là một ví dụ hữu ích về hạ tầng có khả năng học hỏi. Khi được nâng cấp bằng đèn LED tiết kiệm năng lượng, chúng giúp tiết kiệm chi phí ngay lập tức. Nếu được kết nối mạng, đèn có thể giảm độ sáng khi không có người xung quanh, báo sự cố và tích hợp cảm biến phát hiện ô nhiễm không khí, tốc độ giao thông và chỗ đỗ xe còn trống. Cùng một cột đèn có thể hỗ trợ dịch vụ khẩn cấp, điều chỉnh thời gian đèn cho người đi bộ và bố trí các trạm phát sóng 5G cỡ nhỏ. Về lý thuyết, đây là giải pháp có lợi cho an toàn, khí hậu và sự tiện lợi.

Đảm bảo phần cứng đa năng phục vụ mọi người

Thực tế khó hơn lý thuyết. Các cơ quan truyền thống được tổ chức theo chức năng. Đội chiếu sáng quan tâm đến đèn. Nhóm giao thông quan tâm đến tín hiệu. Cơ quan y tế quan tâm đến chất lượng không khí. Cột đèn đa chức năng vượt qua những ranh giới này. Cần có cơ chế quản trị rõ ràng để trách nhiệm và ngân sách không bị bỏ ngỏ. Hoạt động mua sắm cần khuyến khích tính mô-đun, để thành phố có thể bổ sung hoặc thay thế các mô-đun cảm biến mà không cần đổi toàn bộ thiết bị. Chính sách quyền riêng tư phải rõ ràng. Nếu sử dụng camera, mặc định cần che thông tin nhận dạng ngay trên thiết bị và chỉ lưu dữ liệu trong thời gian ngắn. Nhiều thành phố giới hạn việc thu thập ở số lượng và tốc độ, không thu thập danh tính, qua đó giảm rủi ro mà vẫn hỗ trợ thiết kế đường phố tốt hơn.

Trao đổi với quan chức thành phố và ngành công nghiệp cho thấy một khuôn mẫu. Các nhà cung cấp thường thúc đẩy nền tảng dữ liệu độc quyền. Các đơn vị tiện ích chú trọng đèn hoạt động ổn định, đúng với nhiệm vụ của họ. Nhà quản lý thành phố muốn cung cấp dịch vụ ngay hôm nay, trong khi những người ủng hộ dữ liệu mở kỳ vọng có các nền tảng hỗ trợ ứng dụng trong tương lai. Để giải quyết những mâu thuẫn này, trước tiên cần xây dựng chính sách rồi mới mua phần cứng phù hợp với chính sách, chứ không làm ngược lại. Khi cư dân được tham gia từ sớm và quyền dữ liệu được bảo vệ, đèn đường kết nối có thể trở thành nền tảng đáng tin cậy cho trí tuệ đô thị.

Dân số suy giảm làm thay đổi chương trình nghị sự về thành phố thông minh ra sao

Dân số thu hẹp làm thay đổi những câu hỏi mà các nhà quy hoạch đặt ra. Mục tiêu không còn là mở rộng nguồn cung mà là sử dụng hiệu quả hơn những gì đã được xây dựng. Làn đường giao thông thích ứng có thể luân phiên dành cho xe giao hàng, xe buýt ưu tiên và xe đạp tùy theo thời điểm trong ngày. Văn phòng bỏ trống có thể được chuyển thành thư viện, phòng khám hoặc phòng học chung. Hệ thống nước và năng lượng có thể điều chỉnh quy mô vận hành khi nhu cầu giảm, cắt giảm chi phí mà không làm suy giảm độ tin cậy. Khi hạ tầng có khả năng học hỏi, nó có thể điều chỉnh mức dịch vụ cho phù hợp mà không phải chờ đợi lâu.

Dân số già hóa cũng là một yếu tố định hình các ưu tiên. Đường phố có lối sang đường ngắn hơn, nhiều ghế nghỉ hơn và bóng râm tốt hơn sẽ giúp người cao tuổi duy trì hoạt động. Dịch vụ y tế từ xa và chăm sóc xã hội có thể vận hành trên cùng mạng lưới quản lý năng lượng và giao thông. Trong bối cảnh này, các dự án thành phố thông minh tốt nhất là những dự án giúp người chăm sóc giảm bớt vất vả trong sinh hoạt hằng ngày, hỗ trợ lực lượng ứng cứu khẩn cấp phản ứng nhanh hơn và giúp mọi người dễ chịu hơn khi nắng nóng cực đoan. Công nghệ là công cụ. Kết quả cần đạt được là sự thoải mái và phẩm giá.

Thành công ở Seoul có thể trông như thế nào

Thành công sẽ thể hiện qua những cải thiện nhỏ cộng dồn theo thời gian. Hành khách xe buýt di chuyển nhanh hơn vì hệ thống tín hiệu phát hiện xe đang đến và bật đèn xanh liên tục. Những dãy phố dễ ngập sẽ ít phải chứng kiến cửa hàng đóng cửa hơn vì cống thoát nước được theo dõi và điều khiển trước khi mưa lớn ập đến. Những chuyến đi bộ vào mùa hè mát mẻ hơn khi thành phố bố trí bóng râm ở nơi người dân vốn đã di chuyển, đồng thời theo dõi xem cây mới trồng có giúp nhiệt độ giảm như kỳ vọng hay không. Các đơn vị tiện ích sử dụng dữ liệu nhu cầu để lên lịch bảo trì, nhờ đó sự cố mất dịch vụ ít xảy ra hơn và thời gian gián đoạn ngắn hơn.

Thành công cũng sẽ thể hiện trong công tác quản trị. Một trang web công khai liệt kê từng loại cảm biến, vị trí theo từng dãy phố, mục đích triển khai, dữ liệu được thu thập và thời gian lưu trữ. Danh mục thuật toán cho biết cách huấn luyện các mô hình dùng để định giá chỗ đỗ xe hoặc kiểm tra tòa nhà, cũng như cách kiểm tra sai lệch. Cư dân có thể tải xuống dữ liệu cá nhân nếu có, chỉnh sửa dữ liệu và yêu cầu xóa. Một hội đồng độc lập kiểm tra việc tuân thủ và công bố báo cáo hằng quý.

Cuối cùng, thành công sẽ thể hiện trong đời sống kinh tế và xã hội. Các giao diện mở cho phép doanh nghiệp khởi nghiệp xây dựng dịch vụ dựa trên hệ thống thành phố, từ chỉ đường cho người khiếm thị đến điều phối giao hàng để giảm tiếng ồn ban đêm. Các trường đại học và nhóm cộng đồng sử dụng bộ dữ liệu mở để đánh giá khả năng chống chịu trước biến đổi khí hậu và tình hình sức khỏe cộng đồng. Những khu dân cư ít được chú ý cũng được nâng cấp sớm, chứ không chỉ có khu trung tâm. Khi đó, phòng thí nghiệm sống trở thành một thành phố sống, nơi thử nghiệm là thông lệ và lợi ích đến được với đông đảo người dân.

Kết luận

• Carlo Ratti xem Seoul là một phòng thí nghiệm thực tế hiếm có, nơi các ý tưởng thành phố thông minh có thể được thử nghiệm ở quy mô lớn và nhanh chóng hoàn thiện.
• Trọng tâm là hạ tầng có khả năng cảm nhận, thích ứng và phát triển, giúp cải thiện những thành phố hiện có thay vì xây dựng thành phố mới từ đầu.
• Quản trị, quyền sở hữu và quyền riêng tư mang tính quyết định. Quyền dữ liệu rõ ràng, tính minh bạch và sự giám sát của người dân giúp xây dựng niềm tin.
• Các dự án AI, trong đó có Thiên nhiên chữa lành, Seoul, sử dụng thị giác máy tính và cảm biến để kết nối thiết kế không gian xanh với kết quả sức khỏe tinh thần.
• Bài học từ Trung Quốc nhấn mạnh cách tiếp cận lấy con người làm trung tâm và cảnh báo về quy hoạch cứng nhắc từ trên xuống, có thể tạo ra những không gian thiếu sức sống.
• Đèn đường kết nối vừa cho thấy tiềm năng vừa tiềm ẩn rủi ro. Các rào cản chính thuộc về xã hội và thể chế, không phải công nghệ.
• Dân số suy giảm khiến ưu tiên chuyển sang nâng cấp hạ tầng hiện có, vận hành linh hoạt và dịch vụ hỗ trợ xã hội già hóa.
• Thành công ở Seoul sẽ thể hiện qua xe buýt nhanh hơn, đường đi bộ mát mẻ hơn, ít ngập lụt hơn và tính minh bạch cao về cách các hệ thống hoạt động.