城市化是一个快速增长的现象。根据联合国的估计，到2050年，世界三分之二的人口将生活在城市地区。所有这些都需要发展以环境，社会和经济可持续性为后盾的智慧城市计划，以跟上将迅速增长的步伐，但这会严重影响到全球城市的资源。

　　在许多最新的技术飞跃中，5G技术的出现必将对智慧城市的发展产生变革性的影响。它将加速与下一代网络（NGN）兼容的智能传感器，通用平台，信息和通信技术（ICT），物联网（IoT），能量收集，云计算和开源技术的组合。

　　让我们看一下有望推动智慧，安全，清洁城市发展的一些新技术。

　　一、智能传感器

　　智能传感器用于监视环境污染和其他参数。智能传感器，通用接口平台以及IoT框架的设计和开发，不仅是环境监控领域的突破，而且是智慧城市中更多领域的突破，例如智能家居，可穿戴设备，智能废物管理，智能电子计量，智能供水，智能交通控制，智能电网和远程医疗保健应用程序。

　　提取并处理来自智能传感器的数据，以实施与城市生活的日常方面相关的创新程序或解决方案，例如电线杆，输水线路，公交车，交通信号灯等。传感器通过远程访问云使数据可用于更广泛的社区计算。

　　由于智能传感器依赖于用于传输数据的无线链路的功率，因此能效和安全性是优先考虑的领域。现在正在努力开发更加安全的传感器，这些传感器具有高能效，易于控制和监视的特点。智能城市解决方案提供商，系统集成商，软件/芯片设计人员正在共同努力，以满足对低功耗芯片和更安全传感器的需求。这些为智慧城市提供了广泛的新应用程序，将有助于改善基础设施和服务。

　　Microchip，ADI（ADI）和NXP是一些芯片制造商，它们正在积极致力于开发更好的芯片设计，以满足电池电源应用的低功耗要求。制造商正在生产许多由微控制器单元（MCU）驱动的电池供电的智能传感器。最新的ARM Cortex-M处理器Cortex-M23专门针对物联网设备和电源效率，以与Cortex-M0 +相同的能源效率处理MCU处于活动和睡眠阶段的电源。

　　二、无线连接和物联网技术

　　可靠，普及的无线连接是智慧城市的支柱之一。ICT框架实质上是连接对象和机器的智能网络，这些对象和机器使用无线技术和云来传输数据。物联网应用程序可帮助社区改善能源分配，简化垃圾收集，减少交通拥堵并提高空气质量。

　　市政当局，企业和公民可以借助基于云的IoT应用程序做出更好的决策，从而改善生活质量，这些应用程序可以实时接收，分析和管理数据。

　　在创新的物联网解决方案的帮助下，政府现在正在利用蜂窝和低功耗广域网（LPWAN）技术来连接并改善居民和访客的基础设施，效率，便利性和生活质量。LPWAN技术正在迅速发展，以实现成本效益和普遍存在。LTE Cat M，NB-IoT，LoRa，Bluetooth等技术已为智慧城市的发展做出了贡献。

　　智能手机和移动设备，以及联网的汽车和房屋，可以通过各种方式帮助公民参与智慧城市的生态系统。通过将设备和数据与城市的物理基础设施和服务进行配对，可以降低成本并提高可持续性。

　　城市生活的传统元素（例如路灯）可以转变为功能扩展的下一代智能照明平台。联网汽车可以与停车收费表和电动汽车（EV）充电站进行通信，并将驾驶员引导至最近的可用空地。甚至有可能很快从灯柱本身开始充电。

　　进一步的计划包括整合太阳能，并连接到基于云的中央控制系统，该系统连接到生态系统中的其他资产。大功率嵌入式LED可以提醒通勤者交通问题，提供恶劣天气和意外警告。传感器和汽车可调节灯的节奏和时间，以帮助连接的交通灯接收数据以响应实时交通，从而减少道路拥堵。

　　三、智能扬声器

　　电池供电的语音控制智能扬声器具有超低功耗（活动和待机）和实时响应的特点。通过适当选择闪存架构，可以优化其性能和成本。

　　由于用户希望延长电池寿命，因此电池供电的智能扬声器在空闲状态下必须具有超低能耗。用户说出命令字后，他们还必须立即做出响应。但是，智能扬声器只有在将平均功耗保持在足够低的水平以能够使用电池供电时才有效。不需要始终将它们连接到外部电源。因此，高效的AI系统变得势在必行。

　　由于实时AI算法需要大量的CPU能力，因此需要具有大量内存的大型，强大的CPU。而且，由于用户希望延长电池寿命，因此系统必须具有超低能耗，而AI算法则试图快速检测唤醒字。用户说出命令字后，设备必须能够提供立即响应。

　　仅一个CPU内核和一个内存系统无法满足这些要求。解决方案是使用两个或多个内核，以及不同的内存系统。它可以采用两个单独的MCU的形式，也可以采用具有多核CPU，单个MCU，AI加速器，GPU或任何此类组合的单芯片片上系统（SoC）。这些系统需要的内存范围从几百兆字节到几千兆字节，不像那些只限于处理少量需要较少内存的语音命令的系统。

　　四、可持续性的智慧城市

　　研究智慧城市的目标是通过将以可持续性为主要价值的技术，信息和数据解决方案集成在一起，通过技术手段改善市民的生活质量。比如，智能垃圾可以自动将数据发送到废物管理公司，并在需要时安排提货时间，而不是预先计划的时间表。

　　智慧城市遵循主要的ICT框架，因此它致力于开发，部署和促进可持续发展实践，以应对日益增长的城市化挑战。

　　美国哥伦布市已提议部署三辆电动自动驾驶班车，以将一个新的快速运输中心连接到零售区，从而使更多居民找到工作。它还将使用数据分析来改善目前婴儿死亡率高的社区的医疗保健机会；它将使该市能够为那些需要产前保健的人提供更好的交通选择。

　　另一个恰当的例子是丹麦首都哥本哈根，其雄心壮志是到2025年成为首个碳中和首都。它已成功地开始采用以下可持续城市解决方案来应对气候变化：

　　综合的运输和自行车解决方案已导致机动性提高，交通拥堵减少，公民健康得到改善。哥本哈根大约每天有45％的公民不用开车或乘公交，而每天骑自行车上班或上学，总体而言，这是一种更为健康的选择。

　　与传统空调相比，采用新的区域制冷系统从港口水中抽取冷水，可节省70％的能源。冷却系统使用海水和环保的天然制冷剂氨。该市的中央工厂生产冷冻水，并通过管道网络将其分配给客户。

　　从11月到4月，当海水足够冷时，它会在带有板式热交换器的自然冷却装置中单独工作。在其他月份中，海水在压缩机冷却器的冷凝器中充当冷却剂，该压缩机冷却器使用氨作为天然制冷剂。在夏季，当需求最高时，工厂使用吸收式冷却器，该冷却器以当地废物焚化厂的废蒸汽为动力，该过程称为“吸收冷却”。

　　哥本哈根正在开发汉斯·塔夫森斯公园（Hans Tavsens Park），该公园将成为该社区的雨水集水区，该社区能够在任何特定时间收集和储存18,000立方米的雨水。

　　还有一项计划使该市的内诺布罗内地区再生，特别是解决暴雨问题（突然的，大量的降雨可能导致洪水和其他问题）。

　　五、安全，隐私和其他问题

　　智慧城市的市民可以在需要时通过连接的摄像头，智能道路系统和公共安全监控系统获得更多的保护和紧急支持。此外，城市规划者可以利用广泛的连接性，开放数据，端到端安全性和软件货币化解决方案来协调不断发展的智慧城市需求，从而为生态系统中的所有合作伙伴提供大大改善的体验。

　　为了抵御黑客攻击，网络攻击和数据盗窃，智慧城市需要物理数据保险库以及强大的身份验证和ID管理解决方案。

　　所有生态系统合作伙伴（政府，企业，软件提供商，设备制造商，能源提供商和网络服务提供商）迫切需要集成符合核心安全目标的解决方案。

　　没有可行的，实时的和可靠的数据访问，智慧城市就无法蓬勃发展。安全解决方案必须避免不利影响，因此如何收集，提取和共享信息就变得至关重要。

　　由于智慧城市依赖可靠和准确的数据，因此需要采取措施以确保数据准确无误。它还需要采取措施来防止未经授权而泄露有关数据使用者的敏感细节。

　　而且，用户与敏感系统的交互应该难以建立，并具有可靠的完整性保护。为了确保仅与授权方共享数据，需要将强大的身份验证和ID管理解决方案集成到生态系统中。这些措施还可以保护后端系统免受入侵和黑客攻击。

　　生态系统中的所有参与者共享信息，并将其与实时分析并采取行动的上下文数据结合起来。智慧城市需要在共享信息的过程中解决隐私问题和对安全漏洞的恐惧。因此，至关重要的是，各个部门通过分析跨操作技术系统共享的实时上下文，特定于部门的信息来获得更好，可持续的结果。

　　毫无疑问，智慧城市的未来是非常有希望的，但是仍然必须解决所有这些问题，以便为安全可靠的网络连接提供更好的可扩展平台。预算，资源和持续的软件升级方面的限制是影响智慧城市实施的其他问题。这些问题的解决方案是开发更智能的技术和更有效的使用方法，以防止成本超支。关键是无需大量投资即可开发重要的技术平台和物联网解决方案。