重新改造了一座中世紀的圍墻城市——智慧城市必須是獨立的，或者至少能夠在必要時通過獨立來應對威脅。原因包括日益嚴重的天氣、電網忽視和網絡攻擊，使國家電網的可信度降低。除了智能獨立之外，城市還必須擁有獨立的或理想情況下本地化的食物和水源。

5G在智慧城市中的作用

考慮一下 5G，它被承諾為必不可少且隨處可用。目前，千兆赫級別的版本正在許多主要國家推出，但由于成本和興趣有限，10 倍的速度僅在部分城市可用。這對 6G 來說是個壞兆頭，它可能同樣從一個頻率開始，然后發展到另一個 10 倍的速度——比如，最終達到 1 太赫茲（遠紅外線）。承諾無處不在，但先進的 5G 僅數百米范圍內具有挑戰性，而僅 100 米范圍內的 6G 則更具挑戰性。

自 2016 年以來，每年有超過 100 萬個小型蜂窩用于企業用途。盡管如此，與通過有線連接實現的連接數量相比，蜂窩無線網絡仍有很大的發展空間。以工業 4.0 為例：大多數連接是通過以太網實現的（46%），而工業物聯網中的無線網絡僅占連接的 6%。

瓶頸之一是柔性制造系統仍未普及。其他挑戰包括設備組件和性能驗證缺乏功能支持。無論如何，5G 的發展正在推動行業對無線網絡的需求。

另一個例子是智慧城市的 5G。隨著 LTE-M 和 NB-IoT 標準嵌入 5G 運營以及 2022 年 3GPP 第 17 版更好地支持低功耗和物聯網應用，我們可以期待在智能公用事業和計量等各種智慧城市應用中看到 5G 的更多優勢、交通管理、公共交通、電動汽車、自動駕駛汽車 (AV) 和智能建筑。

5G 將更好地支持低功耗和物聯網應用，在各種智慧城市應用中發揮優勢，包括智能公用事業和計量、交通管理、智能建筑、公共交通以及電動和自動駕駛汽車。

成本是另一個問題。例如，道路上的鋼制龍門架可能比它支持的交通監視器和標牌成本更高。同樣，對 6G 至關重要的可重新編程智能表面必須部署在城市建筑和室內墻壁上。安裝也可能是這些成本的大部分。

但IDTechEx認為，5G/6G通信給醫療、教育、安防、安全、娛樂帶來的好處是巨大的，所以最終會勝出。事實上，6G可以通過結合自由空間光學、光纖和包含超材料的超表面來廣泛部署。

超材料將成為需要傳感器無處不在的智慧城市的關鍵推動力。這些智能材料使用重復模式來實現自然界中不存在的功能，例如太陽能電池板無需移動部件或傳感器就可以跟隨太陽，這些部件或傳感器更好、更實惠，并且適合更尷尬的地方。有些只是有圖案的塑料薄膜。

然后，它甚至可能扭轉由于海平面上升而導致我們更多人生活在城市和整個國家的無法控制的趨勢。

5G/6G 通信、智能材料和傳感器以及電氣化將成為智慧城市的關鍵推動力。

自動駕駛汽車

最理想的自動化水平涉及 AV。是的，城市車輛將是電池電動的、自動的，更值得注意的是，作為多功能機器人穿梭車。這幾乎不會導致擁堵、污染或事故。然而，它們至少要到 2030 年才能以真正的“5 級”自主權廣泛部署。成本、可接受性、可靠性以及其他問題，例如必要的立法和保險，是阻礙這一進程的問題。

大多數支持者目前使用激光雷達，這需要不斷重新映射交通規則和堵塞的頻繁變化。由于市場領導者無法足夠快地建立電池電動汽車工廠，以及負債 1000 億美元的傳統汽車制造商可能破產，這將導致進一步的延遲。

如果不進一步評論用于車輛的 6G，就無法討論連接性。為什么電信運營商不再談論 2030 年可用的 6G 通信對 AV 至關重要？這是投資的主要理由。特斯拉給出了答案，認為道路車輛需要在任何地方行駛，出于安全原因，它們不應依賴電信基礎設施正常運行且沒有網絡攻擊。

IDTechEx 首席執行官 Raghu Das 說：“只要不是關鍵任務，就可以更好地連接到世界上所有的車輛——陸地、水和空中——是非?？扇〉摹！?“自治土地、水和空氣需要獨立，最好不依賴地圖，這就是特斯拉不使用激光雷達的原因。有爭議的是，特斯拉甚至打算在沒有雷達的情況下工作，時間會證明這是否成功。所有這些簡化的第二個好處是降低成本，只要大型處理器可以負擔得起。那是一個可能。”

當然，激光雷達和雷達系統是當今汽車自動駕駛成本的主要部分。

這些挑戰與擬議的電池電動空中出租車相似。IDTechEx 計算，城市中的無人機對空中交通管制和財務可行性造成很大問題，但帶有機翼和垂直起降的版本更安全，有機會以更低的成本走得更遠。

機器人出租車只是自動駕駛汽車，在可接受且可行的情況下，將取代城市禁止使用的私家車，以減少擁堵、污染和停車。這是一個漸進的變化，但更重要的是智能班車的顛覆性變化。它們是對稱的——所以沒有掉頭——這意味著它們可能被允許上路，穿過廣場，進入購物中心，寬大的推拉門可以迅速接受坐輪椅的人。

最受歡迎的設計最多可容納 20-25 人，因為他們有站立空間。它們極好地滿足了城市當局對包容性和通達性的需求，即使在傳統巴士不可行的情況下也是如此。沒有司機擋路，全方位的窗戶將防止幽閉恐懼癥并取悅游客。

例如，這些智能穿梭車設計可以在校車運行時切換為黃色，并兼作包裹、送貨、快餐和多功能車等。其中一些服務可能是免費的——再次具有包容性。豐田電子調色板機器人在其 Woven City 中穿梭，這是日本目前正在建設的第一個智能城市，實現了這些目標。支持這種設計，小型四人座將被淘汰。

順便說一句，豐田和其他公司正在為他們的智慧城市探索氫經濟，僅僅確保這是安全的，對傳感器和信息技術來說是一個巨大的挑戰。IDTechEx 認為，純電動的智慧城市是未來，主要是因為太陽能無處不在的效率和超低成本。您已經可以購買太陽能外墻、圍欄、車道、道路家具、汽車、船只和屋頂，但市場上的一個主要差距是能源存儲和信息技術以及用于協調此類分布式能源的傳感器。

隨處可見的太陽能和傳感器強調了智能材料和材料信息學是現在成功的智能城市的關鍵。

傳感器是自動化系統的基本組成部分，它需要檢測變化的參數并做出相應的響應——換句話說，機器學習算法需要輸入數據來學習和做出反應。因此，智慧城市將需要大量分布廣泛的無線連接傳感器，可能會利用 6G。示例包括用于空氣質量監測的氣體傳感器、用于監測水質的化學和生物傳感器、用于監測行人和交通流量的攝像頭和激光雷達，以及用于對隧道和橋梁進行預測性維護的振動傳感器。

當連接失敗時，車輛會失敗嗎？我們希望不會，但這讓我們回到了 6G 通信的全部內容。6G 通信的承諾圍繞著 1 厘米的定位精度、驚人的數據傳輸量和速度以及提供不僅僅是更好的智能手機的傳感器。它現在正在建設到最大程度的過度承諾，但到 2022 年頻率將仍未確定，因此需要謹慎。

審核編輯：湯梓紅