Đô thị thông minh và khả năng vận dụng tại Việt Nam

(Tạp chí Kiến trúc Việt Nam) – Thành phố bền vững thông minh là một thành phố hàm chứa tính sáng tạo, có sử dụng công nghệ thông tin, truyền thông và các phương tiện khác để cải thiện chất lượng cuộc sống, hiệu quả của hoạt động đô thị và dịch vụ. Sự ra đời và phát triển các thành phố thông minh sẽ góp phần phát triển kinh tế cho các quốc gia, vùng miền và cả khu vực. Việt Nam là một quốc gia đang trên đà phát triển, có tốc độ đô thị hóa nhanh, dân cư đang dịch chuyển về các thành phố lớn, có khả năng ứng dụng công nghệ vào phát triển kinh tế cũng như môi trường sống. Việc tìm hiểu và phân tích các yếu tố cơ sở hạ tầng của thành phố bền vững thông minh sẽ giúp đưa ra định hướng phát triển cho các đô thị lớn tại Việt Nam.

Không gian cảnh quan công viên sinh thái Đô thị thông minh Songdo (Incheon, Hàn Quốc)

Phát triển đô thị thông minh, lợi ích và thách thức
Liên Hiệp Quốc ước tính vào năm 2050, tối thiểu 70% dân số của trái đất sẽ sinh sống tại các thành phố, đó cũng là nơi tiêu thụ phần lớn năng lượng toàn cầu và thải ra nhiều khí nhà kính nhất. Tốc độ đô thị hóa nhanh chóng sẽ khiến môi trường sống bị thay đổi, và tương lai trái đất sẽ phụ thuộc vào tài xoay sở của các nhà quản lý và quy hoạch đô thị. Đồng thời, quá trình đô thị hóa tất yếu như thế sẽ làm xuất hiện nhiều hơn các thành phố quy mô trên 1 triệu dân và các “siêu thành phố” quy mô trên 10 triệu dân. Do vậy, việc phát triển đô thị thông minh là phù hợp với xu thế chung của thế giới và có ảnh hưởng lớn tới sự bền vững của nhân loại trong tương lai. Các thành phố này chỉ chiếm 2% diện tích thế giới nhưng tiêu thụ tới 75% nguồn tài nguyên tự nhiên. Áp lực về biến đổi khí hậu không bao giờ lắng xuống. Vì thế, các nhà quản lý bị thúc đẩy phải xây dựng các đô thị “bền vững và thông minh” hơn trong việc quản lý, sử dụng hiệu quả nguồn tài nguyên để phục vụ cho cuộc sống con người.
Trên thế giới hiện nay có khoảng hơn 100 thành phố đã triển khai các cấp độ khác nhau của thành phố thông minh. Một số hình mẫu thành phố thông minh có thể kể đến như Amsterdam (Hà Lan), Lyon (Pháp), Edinburgh (Scotland), Thị trấn thông minh Fujisawa của Nhật Bản… cùng hàng loạt doanh nghiệp viễn thông tiếng tăm đi tiên phong trong việc phát triển thành phố thông minh như Schneider Electric, Thales Group, IBM, Telefonica hay Telecom Italia. Lợi ích của thành phố thông minh đã chứng minh qua nhiều số liệu thống kê. Theo tính toán của Telefonica, một thành phố thông minh sẽ tiết kiệm được 5% lượng tiêu thụ, giảm được 1% lượng điện tiêu thụ giảm 17% lượng khí thải CO2 và giảm gần 25% về nhu cầu giao thông vận tải. Nếu đặt ra bài toán về kinh tế, nguồn thu từ thành phố thông minh cũng đầy hứa hẹn dù chi phí đầu tư cho thành phố thông minh trên toàn thế giới năm 2010 lên đến 8 tỷ USD và đến năm 2020 tổng nguồn đầu tư lũy kế sẽ là 108 tỷ USD. Nguyên nhân vì thành phố thông minh sẽ đem lại doanh thu khổng lồ từ dịch vụ. Dự báo từ năm 2012 đến 2020, tổng doanh thu lũy kế mà thành phố thông minh mang lại lên đến 115 tỷ USD. Dân số thế giới đang tăng nhanh kéo theo nhu cầu càng lớn đối với cơ sở hạ tầng đặc biệt là các sở hạ tầng đô thị. Tỉ lệ con người sinh sống tại các thành phố cũng đang tăng dần, đòi hỏi các sở hạ tầng phải cung cấp các dịch vụ thiết yếu như giao thông , y tế, giáo dục và an ninh công cộng ngày càng cao. Bên cạnh đó, con người luôn hướng tới một xã hội văn minh một môi trường sống hiện đại, bền vững cũng đặt ra nhiều thách thức cho những cơ sở hạ tầng đô thị hiện có. Để thay thế những cơ sở hạ tầng đô thị như hiện nay là không hề đơn giản và dễ dàng do các hạn chế về thời gian và chi phí. Tuy nhiên, với sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật, của công nghệ, có thể thúc đẩy sự phát triển các yếu tố cơ sở hạ tầng dịch vụ và vật chất. Các yếu tố cơ sở hạ tầng quan trọng đối với một thành phố bền vững thông minh bao gồm: Năng lượng thông minh, Công trình thông minh, Giao thông thông minh, Nước thông minh, Chất thải thông minh, An ninh và an toàn thông minh, Y tế thông minh và Giáo dục thông minh. Trong bối cảnh phát triển đó, những đô thị thông minh (Smart City) sẽ dần được khám phá và góp phần phát triển kinh tế cho các quốc gia, vùng miền và cả khu vực.
Thực tế, các đô thị thông minh đã được xây dựng từ nhiều năm trước, năm 2003 thành phố New Songdo City của Hàn Quốc được đặt viên gạch đầu tiên và đến nay đã có hơn 20.000 cư dân. Hay thành phố Fujisawa Sustainable Smart Town của Nhật Bản, nơi sinh sống của khoảng 1.000 hộ gia đình tính đến nay. Ở châu Âu, cho đến nay chỉ tập trung tích hợp các yếu tố của đô thị thông minh vào thành phố có sẵn như Amsterdam Smart City hay Smart City Vienna. Ở Đức, thành phố thông minh quy mô nhất là Telekom City, thuộc tiểu bang Baden Württemberg. Trong giai đoạn đầu 5 năm, người ta thử nghiệm các ứng dụng như E-Government (Chính phủ hành chính điện tử), E-Ticketing (vé điện tử trong giao thông) và không gian sống kết mạng lưới.
Năm 2015, nhóm nghiên cứu Liên minh Viễn thông Quốc tế (ITU-T Study Group) – Cơ quan chuyên môn của Liên Hợp Quốc đã đưa ra định nghĩa sau về thành phố bền vững thông minh: “Đô thị bền vững thông minh là một thành phố hàm chứa tính sáng tạo, có sử dụng công nghệ thông tin, truyền thông và các phương tiện khác để cải thiện chất lượng cuộc sống, hiệu quả của hoạt động đô thị và dịch vụ, đồng thời thành phố đó tôn trọng các yếu tố kinh tế, xã hội và môi trường và đáp ứng được các nhu cầu của thế hệ hiện tại và cả tương lai”.
Theo định nghĩa này, mục tiêu chính của Đô thị bền vững thông minh là nâng cao chất lượng cuộc sống của người dân trên nhiều khía cạnh và qui mô khác nhau, thông qua việc cung cấp và tiếp cận với các nguồn tài nguyên nước, năng lượng, giao thông và di động, giáo dục, y tế, môi trường, quản lý chất thải, nhà ở, công ăn việc làm và sử dụng công nghệ thông tin. Với hệ thống đô thị ngày càng phức tạp và qui mô gia tăng liên tục, công nghệ thông tin có thể coi như một nền tảng quan trọng để vượt qua những thách thức và tận dụng các cơ hội mới, hướng tới sự phát triển thông minh và bền vững.
Định nghĩa Đô thị thông minh của tác giả Boyd Cohen: “Đô thị thông minh sử dụng công nghệ thông tin và truyền thông (ICT) để được thông minh hơn và hiệu quả trong việc sử dụng các nguồn lực, nhằm mục tiêu tiết kiệm chi phí và năng lượng, cải thiện cung cấp dịch vụ và chất lượng cuộc sống, giảm thiểu gây hại cho môi trường”.
Bộ Giáo dục và Nghiên cứu Liên bang Đức cho rằng Đô thị thông minh là “thành phố trung tính về CO2, sử dụng năng lượng và tài nguyên có hiệu quả, thích ứng với khí hậu trong tương lai”. Đô thị thông minh có khả năng đem lại nhiều lợi thế như hệ thống điều phối giao thông, vận chuyển năng lượng, giảm thiểu mức tiêu thụ năng lượng,… Các công nghệ thông tin và truyền thông thông minh giúp kết nối mạng lưới và kiểm tra mọi lĩnh vực quan trọng như giao thông, quản lý hành chính, y tế, nhà ở, giáo dục và văn hoá.
Tuy nhiên, mô hình Đô thị thông minh không chỉ có toàn ưu điểm, trên thực tế mô hình này tiềm ẩn nhiều nhược điểm và hạn chế cần phải thận trọng khi xem xét áp dụng:
Mô hình phát triển Đô thị thông minh không phải lúc nào cũng đặt lợi ích của người dân lên hàng đầu. Chính người dân châu Âu đã nhìn nhận ra vấn đề này, Christoph Laimer – Chủ tịch Hội nghiên cứu đô thị Derive của Vienna đã phê phán kiểu đô thị được áp đặt từ trên xuống (Top-Down), mang nặng tính quản trị tập trung và thường do các tập đoàn kinh tế, viễn thông hậu thuẫn phía sau. Mô hình này mang tính áp đặt đối với địa phương mà ở đó người dân thường đóng vai trò chỉ là người tiêu dùng, bị khai thác ở mọi mặt của đời sống. Chưa kể tính cô lập và tách rời trong đời sống xã hội con người sẽ ngày càng gia tăng khi chúng ta ngày càng lệ thuộc vào các thiết bị và công nghệ hiện đại.
Tham vọng xây dựng các đô thị mới, hiện đại, tích hợp công nghệ sẽ khiến chính quyền thành phố dễ dàng xem nhẹ, thậm chí bỏ rơi các khu đô thị hiện hữu.Trong khi các khu đô thị hiện hữu là nơi chứa đựng những giá trị văn hóa, nhân văn và các tiềm lực kinh tế đa dạng của đô thị. Việc cải tạo nâng cấp các khu đô thị hiện hữu thường mang lại lợi ích và cơ hội cho nhiều thành phần dân cư trong khi các khu đô thị mới thường chỉ có thể phục vụ cho một số ít các nhóm đối tượng nào đó trong xã hội.

Hệ thống thu phí giao thông thông minh ERP tại Singapore

An ninh và các nguy cơ tiềm ẩn. Đô thị thông minh hoạt động hiệu quả nhờ việc tích lũy và quản lý lượng dữ liệu khổng lồ và đây chính là nguồn lợi béo bở cho các công ty lớn mua lại khai thác. Người dân sử dụng các dịch vụ công ích công nghệ cao và tạo ra dữ liệu để thành phố sử dụng cho nhiều mục đích khác nhau. Tuy nhiên, khi dữ liệu này được các doanh nghiệp sử dụng vì mục đích kinh doanh của họ thì người dân sẽ trở thành đối tượng bị khai thác và lợi dụng. Bất kể khi nào, ở đâu, làm việc gì chúng ta cũng sẽ vô tình tạo ra dữ liệu và các doanh nghiệp có thể đưa ra những quảng cáo có chủ định cho từng thời điểm. Các nhà tiếp thị sẽ biết được thời điểm nào huyết áp hay nhịp tim của bạn tăng lên và họ có thể đề nghị các thiết bị hỗ trợ cũng như một số loại thực phẩm khiến người dùng thấy thoải mái hơn. Thông tin như người dùng đến cửa hàng nào, trong bao lâu đều được bán cho các nhà tiếp thị. Ngay lập tức, những quảng cáo liên tiếp xuất hiện ngay trước mắt chúng ta, trong thiết bị thông tin cá nhân của chúng ta.
Vậy, làm gì để phát triển tốt Đô thị bền vững và thông minh? Và làm gì để bảo vệ và đảm bảo tính riêng tư tối thiểu đối với cư dân sống trong các thành phố thông minh đó? Câu trả lời vẫn đang dành cho chúng ta ở phía trước.

Tạo lập cơ sở hạ tầng của đô thị bền vững thông minh và khả năng áp dụng tại Việt Nam
Hiện nay, Việt Nam là một quốc gia đang trên đà phát triển, có tốc độ đô thị hóa nhanh, dân cư đang dịch chuyển về các thành phố lớn, có khả năng ứng dụng công nghệ vào phát triển kinh tế cũng như môi trường sống. Việc tìm hiểu và phân tích ưu nhược điểm của thành phố bền vững thông minh sẽ giúp đưa ra định hướng phát triển cho các đô thị lớn tại Việt Nam.
Các yếu tố cơ sở hạ tầng quan trọng đối với một thành phố bền vững thông minh bao gồm: Năng lượng, Công trình, Giao thông, Nuớc, Chất thải, An ninh và an toàn, Y tế, và Giáo dục. Những yếu tố này hoàn toàn mang tính truyền thống và đa phần xuất phát từ tự nhiên xung quanh chúng ta. Chính sự kết hợp kỹ thuật số với các yếu tố này dẫn đến tính “thông minh” của từng đối tuợng.
Năng luợng thông minh: Giá năng luợng không ổn định, con nguời làm suy kiệt nguồn năng luợng, sự ấm lên toàn cầu do sử dụng năng luợng,… những vấn đề ảnh huởng tới tính bền vững của thành phố. Ngày nay, tình trạng thiếu nuớc không chỉ xảy ra ở Việt Nam mà còn ở khắp nơi trên thế giới. Thiếu nuớc sẽ dẫn tới thiếu luơng thực và góp phần tăng giá lương thực.
Công trình thông minh: Các công trình thông minh sẽ góp phần nâng cao chất luợng cuộc sống bằng cách tạo ra không gian đa dạng, tiện nghi, an toàn để sinh sống, làm việc và vui chơi. Tuy nhiên, các công trình mới cũng chính là nguồn phát thải hiệu ứng nhà kính.
Giao thông thông minh: Giải pháp “thông minh” sẽ giúp vận chuyển nguời và hàng hoá một cách hiệu quả (thời gian), an toàn (bảo đảm), chi phí hiệu quả (kinh tế) và thân thiện với môi trường.
Nuớc thông minh: Các nghiên cứu cho thấy khoảng 783 triệu nguời không đuợc tiếp cận với nuớc sạch và rất nhiều nguời chết mỗi năm do các bệnh liên quan đến nuớc và thiên tai. Công nghệ quản lý nuớc có thể đóng một vai trò quan trọng trong việc phân phối và quản lý tốt hơn.
Chất thải thông minh: Với sự gia tăng lượng hàng hóa tiêu dùng và nhu cầu đa dạng của con nguời, sự lãng phí cũng tăng lên theo cấp số nhân. Các thành phố lớn đang gặp khó khăn trong việc xử lý và cách ly các loại chất thải khác nhau. Huớng xử lý đang đuợc xem xét như tăng cuờng sử dụng một sản phẩm nhiều lần, theo nhiều chu kỳ của nguời tiêu dùng, khai thác năng luợng từ các nguồn chất thải.
An ninh và an toàn thông minh: Quản lý các sự cố an ninh ở nhiều mức độ nhờ các hệ thống giám sát. Những hệ thống này cung cấp dữ liệu tự động liên tục và thường xuyên cho các cơc quan chức năng. Tất nhiên chính điều này cũng tiềm ẩn nhiều nguy cơ an ninh khi bị xâm nhập trái phép. Bài học an ninh vừa xảy ra tại sân bay quốc tế Nội Bài là một minh chứng rõ ràng trong việc bảo mật hệ thống do con người kiểm soát.
Y tế thông minh: Việc quản lý chăm sóc sức khỏe thông minh thực hiện nhờ quá trình chia sẻ, chuyển đổi dữ liệu sức khỏe của từng nguời dân. Cơ sở này cho phép các chuyên gia y tế nâng cao hiệu quả quản lý và chẩn đoán từ xa tình trạng của bệnh nhân và cả cộng đồng.
Giáo dục thông minh: Giáo dục là một phần dịch vụ quan trọng của thành phố thông minh thậm chí về lâu dài giáo dục có thể là dịch vụ thông minh quan trọng nhất cho cả người lớn và trẻ con. Một trong những cách duy nhất để ở cạnh tranh và phát triển là liên tục hoàn thiện các kỹ năng thông qua trường học, dạy nghề và giáo dục đại học, cũng như học tập suốt đời.
Hiện tại Việt Nam có 2 đô thị đặc biệt là Hà Nội và TPHCM, 17 đô thị loại 1 có 25 đô thị, loại 2 có 42 đô thị­ loại 3 có 90 đô thị loại 4. Khoảng 38% dân số Việt Nam sống ở các đô thị. Về khả năng áp dụng mô hình thành phố bền vững thông minh cho các đô thị lớn của Việt Nam như Hà Nội, TPHCM, Đà Nẵng,… việc tập trung phát triển các yếu tố cơ sở hạ tầng nêu trên của thành phố có thể giúp các thành phố giải quyết được không ít tồn tại gây bức xúc xã hội hiện nay. Chẳng hạn, tại TPHCM đã và đang bắt đầu ứng dụng công nghệ để giúp giảm ùn tắc giao thông, quản lý lưu lượng xe lưu thông trên đường, xử lý bãi đỗ xe, sau này tiến tới triển khai hạ tầng cho xe điện, ô tô điện, tàu điện. Hay ứng dụng công nghệ xây dựng hạ tầng thông minh cung cấp nước sạch, cung cấp điện, chiếu sáng đô thị, thu gom, xử lý rác thải, chống thực phẩm “bẩn”.
Vấn đề kẹt xe, ngoài việc ứng dụng công nghệ vào trung tâm điều khiển giao thông, từ đó biết được điểm “nóng” tắc đường, điều chỉnh đèn hiệu, phân luồng giao thông cần tới các giải pháp đồng bộ khác, ví dụ xây dựng hệ thống thu phí thông minh tại các tuyến đường hay bị tắc vào giờ cao điểm. Việc thu phí không phải mục đích tăng doanh thu mà nhằm hạn chế phương tiện vào tuyến đường đó trong giờ cao điểm. Có nghĩa nếu đi vào giờ cao điểm thì phải trả phí, còn sau giờ cao điểm thì không thu phí, hoặc thu mức thấp. Đó là cách để hạn chế tắc đường. Để làm được thì phải có hệ thống camera và thiết bị cảm biến tự trừ tiền qua thẻ tín dụng lắp trên xe. Có thể áp dụng các module có kết nối 3G, hoặc sắp tới là 4G với xe máy, ô tô để giúp quản lý lưu lượng xe, phòng chống mất cắp, giải quyết trường hợp tai nạn… Một ứng dụng khác được các nước phát triển áp dụng, như Nhật Bản cho gắn thiết bị cảm biến vào lốp xe, để cảnh báo số kilômét mà xe đã chạy, từ đó khuyến cáo chủ phương tiện thay lốp xe đúng định kỳ, tránh tai nạn nổ lốp có thể xảy ra.
Vấn đề đảm bảo vệ sinh an toàn thực phẩm, có thể áp dụng công nghệ truy xuất nguồn gốc và các sản phẩm tiêu dùng, đảm bảo sản phẩm tại các siêu thị phải tuân thủ theo quy trình sản xuất. Người tiêu dùng chỉ cần có smartphone (điện thoại thông minh) hoặc tại siêu thị buộc phải có thiết bị scan nhãn sản phẩm, phần mềm hiển thị nguồn gốc của sản phẩm đó được nuôi ở trang trại nào, vùng nào và có bảo đảm quy trình hay không. Để làm được như vậy, phải xây dựng giải pháp công nghệ điện toán đám mây và triển khai đến từng trang trại, hộ nông dân.
Vấn đề xử lý rác thải, nhiều thành phố đang tìm mọi cách để giải quyết việc tập trung thu gom rác hằng ngày. Việc thu gom vào khung giờ nhất định hiện nay chưa trả lời được câu hỏi các hộ gia đình có đổ rác hết hay không. Do vậy, giải pháp thùng thu gom rác thông minh, kết nối với trạm thông tin của công ty thu gom rác qua mạng 3G, 4G. Thùng rác này có công nghệ nén rác tự động và phân loại rác; khi thùng đầy, tự báo về trung tâm, người điều hành nhận biết qua hệ thống và điều xe đến thu gom rác. Giải pháp sẽ tăng tính hiệu quả cho đơn vị thu gom rác; còn người dân không chỉ thuận tiện mà còn không phải chịu mùi xú uế từ các bãi tập kết. Nếu đẩy mạnh ứng dụng công nghệ vào thu gom rác thải, không chỉ đảm bảo việc thu gom hiệu quả hơn mà còn có tác dụng tích cực đối với hoạt động kinh doanh du lịch của thành phố.

Kết luận
Mục tiêu cuối cùng của một Đô thị bền vững thông minh là để tạo ra những thành phố bền vững về kinh tế mà không mất đi sự tiện nghi thoải mái và chất lượng cuộc sống của người dân. Một thành phố bền vững thông minh phấn đấu để tạo ra một môi trường sống bền vững cho tất cả các người dân của mình thông qua việc sử dụng công nghệ thông tin và truyền thông. Các đặc điểm, cả ưu điểm và các mặt hạn chế của thành phố bền vững thông minh cần phải được xác định khách quan, công bằng và coi như dữ liệu tham khảo để định hướng phát triển một cách thông minh và bền vững lâu dài.Một thành phố bền vững thông minh phụ thuộc vào 3 khía cạnh chính: Môi trường và phát triển bền vững; Công nghệ và cơ sở hạ tầng, phát triển bền vững , quản trị và kinh tế; Chất lượng cuộc sống của cư dân thành phố.
Các đô thị lớn ở Việt Nam, trong đó có TPHCM, có thể xem xét một cách thận trọng những lĩnh vực cần áp dụng thành phố bền vững thông minh để giải quyết những vấn đề gây bức xúc xã hội. Đó là, nghiên cứu giảm ùn tắc giao thông, quản lý lưu lượng xe lưu thông trên đường, cung cấp nước sạch, chiếu sáng đô thị, thu gom, xử lý rác thải, chống thực phẩm “bẩn”. Thực hiện được những nhiệm vụ thiết thực trên cũng là cách có ý nghĩa nhất để nâng cao đời sống cư dân thành phố, hướng tới một xã hội bền vững và ổn định lâu dài ./.

TS.KTS NGÔ LÊ MINH
Trường Đại học Tôn Đức Thắng

TẠP CHÍ KIẾN TRÚC VIỆT NAM SỐ 207 – 2017