2012年超级风暴桑迪袭击新泽西的时候,Narayan B. Mandayam位于东布朗士维克的家停电5天。

当为手机信号塔供电的备用发电机电力下降的时候,断电也影响了该地区的手机服务。

桑迪引起了罗格斯大学教授的兴趣,他想要设计一个智慧城市,在这个城市里,所有物体都可以相连接,使用可再生能源,建设绿色基础设施,进行可持续性的管理;而且最关键的是在故障、灾害和恶意攻击之后能够迅速恢复。

“智慧城市是指每一个设备,每一个实体,每一个对象都可以根据需要进行连接,” 特聘教授Mandayam说,他是工程学院电器与计算机工程系主任。“无线连接是把所有事物连接在一起的一种手段、方式,目的是提高城市生活质量以及地球的质量。”

他正与电气和计算机工程专业助理教授,人机交互专家Janne Lindqvist,科学艺术学院认知心理学教授Arnold Glass合作进行智慧城市研究。他们正在履行四年合同中的第一年,通过国家科学基金会(NSF)的CRISP(迅速恢复能力与基础设施系统和流程的相互作用)项目获得91.6万美元资助。弗吉尼亚理工大学和佛罗里达国际大学的研究人员也获得美国国家科学基金会的资助。

罗格斯大学的项目旨在整合关键的基础设施,如将智能交通、无线系统、水网和电网整合成一个统一的智慧城市。关键基础设施将分享能源,计算,无线服务,用户和运营人员,以及经济投资。这些设施通常面临日常损耗;自然灾害,如风暴和地震;以及潜在的恶意攻击,如对电网或互联网的网络攻击。

其中一项挑战是要进行故障隔离,因为故障可以从一个基础设施传导到另外一个。防止智慧城市出现故障和损坏,就是要使关键基础设施具备迅速恢复的能力并重新分配资源,罗格斯大学无线信息网络实验室副主任(WINLAB)Mandayam说。

心理学起着关键作用,因为你必须了解你如何影响其他人的行为,人们的行为如何影响智慧城市的设计。目标是促使人们有更好的表现,做出正确的选择,让城市发展具有可持续性,你如何提出问题或给出建议都很重要,Mandayam说。

“了解人们的行为对于智慧城市的设计是不可或缺的,这就是为什么说这个项目在许多层面上都令人关注,”他说。

罗格斯大学的项目正好与2015年奥巴马政府倡议的智慧城市建设相吻合。该计划的特点是投入1.6亿美元进行项目研发,并将促进技术合作以帮助社区解决关键问题。它们包括减少交通拥堵,打击犯罪,促进经济增长,管理气候变化产生的影响以及改善城市服务。根据白宫的声明,这些都需要安全地利用数据,研究并降低传感器成本,以保证安全,保护隐私。

白宫表示,地球人口规模已经达到73亿,其中54%是城市人口,随着人口数量的不断上升和城市化进程的加快,到2050年地球人口将再增加25亿。

“我相信世界各地都在致力于发展智慧城市,” Mandayam说。“城市的一部分结构,或某一个部分也许现在已经智能化了。比如说,有一些建筑有智能温控器,能够提高能源效率。但问题是,你现在是否能够把所有的功能整合在一起。”

清洁的可再生能源,如太阳能和风能,必须在智慧城市中使用。人们需要把未使用的电能售回给电网,从而不产生能源浪费,他说。

根据一天的时间,能源和各种服务的不同价格,都能影响人们的行为,节省能源与其它资源。手机信号塔在需求量低的时间段可以采取节电措施,Mandayam指出。

“要实现智慧城市,需要大量的基础设施投资,但效益可能远远超过成本,”他说。“当我想到交通拥堵,污染和我们对环境与生活质量造成的负面影响时,我认为如果我们不去做出努力来改善的话,会让我寝食难安。”