1.1.3城市3.0：信息時代的城市發展狀況與構想
第三次科技革命是繼蒸汽技術革命和電力技術革命後，人類曆史上的又一次重大飛躍。本次革命從原子能、電子計算機和空間技術開始，而後彙入了信息技術、新能源技術、新材料技術、生物技術、空間技術、海洋技術等一批新技術，形成了一個宏大的技術群。它極大地推動了人類社會經濟、政治、文化領域的變革，影響了人類的生活方式和思維方式，使得人類的衣食住行等日常生活的方方面面都發生了重大的變革。
同前兩次的工業革命相比，第三次科技革命有以下特點。首先，科學技術在推動生産力的發展方面起著越來越重要的作用。其次，科學技術轉化爲生産力的速度大大加快，科學和技術密切結合，相互促進，隨著科學實驗手段的不斷進步，科研探索的領域也不斷開闊。各國政府對科技領域尤其是對航天工業和核工業領域的重視和投入，給第三次科技革命注入了極大的動力與生機。就拿原子能、電子計算機和空間計算這三項第三次科技革命期間的代表性技術來說，它們的發源均可追溯到第二次世界大戰時期。在人們開始使用核能技術提供能源之前，核能主要應用于核武器。而世界上最早的電子計算機，以及相當一部分與電子計算機相關的早期理論研究，都是基于軍事用途而開展的。
1.1.3.1原子能的和平利用開啓新的能源革命
以原子能技術爲例，早在1939年，物理學領域內的原子分裂實驗就已經在德國取得成功。而後很長時間，原子能的研發都與軍事有著千絲萬縷的聯系。
1952年~1964年，核能的利用開始被延伸到非軍事領域。1954年6月，蘇聯建成世界上第一座裝機容量爲5兆瓦（電）的奧布甯斯克(Obninsk)核電站；1957年，美國建成電功率爲9萬千瓦（電）的希平港(Shippinpor)
核電站，如圖1-5所示。這些成就證明了利用核能發電的技術可行性。
圖1-5世界上第一座商用核電站一美國Shippinport核電站
20世紀60年代後期，在實驗性和原型核電機組的基礎上，世界各國陸續建成了電功率在30萬千瓦以上的壓水堆、沸水堆、重水堆等核電機組，它們在進一步證明核發電技術可行性的同時，也證明了核電的經濟性，證明其完全可與水電、火電相競爭。20世紀70年代，核電極速發展，目前世界上商業運行的400多座核電機組絕大部分是在這一時期建成的。
1977年，世界上有22個國家和地區共擁有229座核電站反應堆。作爲一種清潔能源，核能可從根本上緩解能源緊張、減輕經濟負擔以及改善生態環境，正爲越來越多的國家所接受用于發電。
1.1.3.2電子計算機技術推動信息時代的到來
1942年，第二次世界大戰期間爲了要精確地計算彈道，當時任職賓夕法尼亞大學摩爾電機工程學院的約翰·莫希利(ohn Mauchly)提出了“高速電子管計算裝置”的設想，期望用電子管代替繼電器以提高機算機的計算速度。時任彈道研究所顧問的數學家馮·諾依曼(John Vou Neumann)對解決電子計算機研制過程中的許多關鍵性問題作出了重要貢獻。
1946年，世界上第一台電子計算機ENIAC-一中文音譯爲“埃尼阿克”延生于美國賓夕法尼亞大學(University of Pennsylvania),如圖1-6所示。
圖1-6世界上第一台電子計算機ENIAC
ENIAC長30.48米，寬1米，占地面積170平方米，體積5181.6立方米，約相當于10個普通房間的大小！其包含了17468個真空管、7200個二極管、70000個電阻器、10000個電容器、1500多個繼電器、6000多個開關，重達30噸，耗電量150千瓦。它每秒能夠執行5000條指令，與當時已有的計算裝置相比，速度要快上1000倍，而且還有按照事先編好的程序自動執行算術運算、邏輯運算和數據存儲的功能。
雖然在今天看來，ENAC很龐大、笨重，但它讓科學家們從龐雜的計算中解脫出來，並宣告了一個新時代的開始。
1947年，貝爾實驗室(Bell Laboratory)的約翰·巴丁(John Bardeen)、威廉・肖克利(William Shockley)和沃爾特・布蘭坦(Walter Brattain)研制了晶體管，如圖1-7所示。1950年，肖克利研發出了雙極性結型晶體管(Bipolar Junction Transistor),也就是現在俗稱的晶體管。
圖1-71948年的巴丁、肖克利及布蘭坦
晶體管具有傳導、放大和開關電流的功能。它具備三個電極，通過三根導線將其引出管外。三個電極中有一個電極能夠起控制作用，如果給這個電極通上電流，晶體管內部的電子開關就接通，另外兩個電極就會有電流通過；反之，開關斷開，另外兩個電極就沒有電流。由于沒有玻璃管殼，不需要真空，晶體管的體積很小，生産成本和使用壽命相比于傳統的電子管來說也有明顯的優勢，因此，晶體管問世後，迅速發展並代替了電子管的位置。1953年，第一款采用晶體管技術的商業化裝置成功面市，它是一款助聽器。
1956年，美國首先研制成功了軍用小型晶體管計算機。1958年年底至1959年年初，第一批量産的民用晶體管計算機投入運行，這就是BM1401,如圖1-8所示。它采用了晶體管線路、磁心存儲器、印制線路等先進技術，使得主機體積相比ENIAC大大減小。推出這款計算機之後的S個星期，BM就接到了驚人的5200份訂單一比他們所預計的整個機器壽命內的銷量還要高。到了20世紀60年代中期，1401的裝機量超過10000台，這極大地莫定了BM在計算機行業的領先地位。
美國加州山景市的計算機曆史博物館館長戴格·施派舍(Dag Spicer)表示，1401的軟件在易用性方面有巨大的改進，這徽發了當時市場上被壓制的數據處理的需求，並使企業高管和政府官員重新思考計算業務一計算機不一定是精英集團的專屬機器，它可以很好地應用于中型企業和實驗室環境。在全球的頂級企業中，不同的部門都可以擁有自己的計算機。1401使各種規模的企業相信計算機的強大，甚至認爲其不可或缺。
圖1-81962年的1BM1401廣告1
差不多與1401計算機同一時間，BM推出了1403打印機。該打印機采用了旋轉的鏈條，當要打印的字符移入到合適的位置時，就會觸發錘子擊打鏈條將紙張移入到字符所對應的位置。這種鏈條和打印機的控制帶可以被單獨安裝。當時，1403打印機可以實現每分鍾27.94cm×35.56cm的紙張。所有的打印作業、打印格式和打印操作都由1403打印機內置的系統處理單元來控制。借助BM1403打印機，企業和政府機構可實現內部和客戶記錄的保留，大大提高了工作效率，並節約了大量成本。
1964年，IBM的1401系統成爲尼日利亞第一個政府計算機系統，用于加快工資表制作、組織全國的教育資源，並跟蹤尼日利亞鐵路公司的運貨車。
1971年4月的《思想》(Think)雜志展示了1401在全球各地的應用場景，如圖1-9~圖1-13所示，並如此描述，“從因斯布魯克的斜坡到塞內加爾的鐵路，它像風暴一樣席卷全球，將數據處理的懷疑者變成了堅定的支持者。”
爲了紀念這部機器，冰島藝人約翰·約翰遜(J6 hann J6 hannsson)在2006年與一支多達60人的弦樂隊合作，推出一部名叫《BM1401:一本用戶手冊》(IBM1401:A User’s Manual)的音樂歌舞劇，其在全球40多個國家播出，引起了強烈反響。2011年的一部好萊塢大片《洛杉矶之戰》(Battle:Los Angeles)就引用這張專輯中的Part5:The Sun’s Gone Dim and the Sky’s
Turned Black作爲預告片的配樂。
如果把采用真空管作爲主要電子元器件的計算機稱爲“第一代”；采用晶體管的計算機稱爲“第二代”；那麽“第三代”電子計算機就是在20世紀60年代中期，伴隨半導體工藝的發展，采用中小規模的集成電路(MSI,SSI)爲主要電子元器件電子計算機。“第三代”電子計算機逐步向小型化發展。這個時期的計算機，性能比上一代的計算機有了很大的提高，其每秒運算已經可以達到上千萬次，能夠適應一般的數據處理和工業控制的需要，應用領域日益擴大。
20世紀70年代，計算機進入到“第四代”。“第四代”電子計算機采用大規模集成電路(LS),即單片硅片上集成1000~2000個以上晶體管的集成電路作爲主要電子元器件。1977年，蘋果Ⅱ型微電腦誕生。1978年，計算機每秒運算已達1.5億次。
伴隨微型計算機（微機）的誕生和發展，計算機在經濟和社會的各個領域得到了普遍的應用，從而帶動了一個嶄新的行業一信息産業的出現，並推動人類進入到繼蒸汽時代、電氣時代後的又一個重要時代一信息時代。
1964年，《電子學》(Electronics Weekly)雜志邀請日後成爲英特爾聯合創始人的戈登·摩爾(Gordon Moore)爲他們1965年的4月刊寫一篇文章，討論集成電路的未來。摩爾發現了半導體制造業中晶體管逐漸小型化的趨勢，發現每隔一段固定的時間，集成電路上的晶體管數量就能加倍。他找了張坐標紙，畫了一條線代表每個芯片上晶體管的數量，這條線表示數量在至少10年內每年都能翻番，如圖1-14所示，這就是著名的“摩爾定律”。在文章中他寫道，“集成電路會帶來一系列的奇迹：家用計算機（或者是連接到中央計算機的終端)、汽車自動控制系統以及便攜的通信設備。
50多年過去了，人們深刻地感受到了“摩爾定律”的巨大能量，以及其給生活所帶來的影響。回望當年，當“摩爾定律”提出時，計算機比冰箱還要笨重，其不但傳遞信息緩慢，而且非常昂貴。但今天，我們能夠“任性”地把智能手機放在口袋或者錢包裏，智能手機的性能比1965~1995年中最大的計算機還要強勁。越來越輕薄的筆記本式計算機走進了我們的生活，甚至出現了足以繪制整個基因組或是設計複雜藥物的高性能計算機，還有流媒體視頻、社交媒體、搜索功能、雲等。我們所處的現在，恰是過去人們所僮憬並有無數産學研人士爲之努力探索、打拼的未來。
1.1.3.3信息時代城市的發展
以資源、能源的大量投入爲主要特征的幾次工業革命，促進了城市工業經濟的發展和人口的快速集聚，加速推進了城市化發展進程，但同時也帶來資源短缺、環境汙染、生態破壞、交通擁堵、公共安全等“城市病”，影響城市化發展的質量。爲了應對城市化快速發展過程中出現的“城市病”問題，人們不斷提出新的城市規劃和發展理念。
在前兩次工業革命中，我們看到了“田園城市”和“城市美化運動”。而第三次科技革命給城市帶來的顯著影響和改變則是：數字城市、信息化城市的發展，以及“智慧城市”概念的提出’。
1990年，以“智慧城市(Smart Cities),快速系統(Fast Systems),全球網絡(Global Networks)”爲主題的國際會議在美國聖弗朗西斯科召開。會議探討總結了城市通過信息技術聚合“智慧”，從而形成可持續的城市競爭力的成功經驗。會後正式出版的論文集“The Techno polis Phenomenon:.Smart Cities,,Fast Systems,,Global Networks”,是關于智慧城市研究的最早記錄。
伴隨城市化的發展，信息通信技術(nformation Communication Technology,ICT)開始應用于城市的各個領域，推動城市全面發展轉型。城市各個方面的主要設施正在被定位，城市的物理設施都可以利用信息通信技術被感知和集合。2006年，新加坡推行了“智慧國2015”(Intelligent Nation2015,N2015)的計劃，目標是將新加坡建設成爲經濟、社會發展先進的國際化大都市。2006年，歐盟委員會成立了歐洲Living Lab,該組織使用先進的信息和通信技術來調動各方“集體的智慧和創造力”，爲城市發展過程中遇到的問題提供解決辦法。2009年，歐盟和日本也都相繼提出了建設智慧城市的計劃。
出空鏈接：新加坡“智慧國2015”計劃
1.智慧國2015四大戰略如下。-建設超高速、普適性、智能化的可信賴的資訊通信基礎設施-開發具有全球競爭力的資訊通信産業。-發展精通資訊通信的勞動力，培養具有全球競爭力的資訊通信人力資源。-通過創新熟練應用資訊通信技術，推動關鍵經濟領域、政府部門及社會轉型。
2.智慧國2015三大預期成果如下。-通過資訊通信技術，豐富公民生活。利用資訊通信技術，提高經濟競爭力及創新能力。促進資訊通信産業的增長並提高其競爭力。
3.智慧國2015將實現以下幾大目標。-利用資訊通信爲經濟和社會創造的增值居全球之首。.資訊通信産業實現的增值提高兩倍，達260億新元。-資訊通信産業的出口收入提高三倍，達600億新元。
-創造8萬個新工作崗位。-至少90%的家庭使用寬帶網絡。-學齡兒童家庭電腦擁有率達100%。
智慧城市成爲全球關注熱點的標志性事件發生在2008年。在全球性金融危機的影響下，BM提出了智慧地球(Smart Planet)的概念；希望能夠“互聯地球的人、機器和數據”，並在全球範圍內對“智慧地球”進行了宜傳推廣。所謂智慧，是指利用傳感器來進行更好的資産管理和物流配置，幫助用戶制訂出更好的運行方案。“把感應器嵌入和裝備到電網、鐵路、橋梁、隧道、公路、建築、供水系統、大壩、油氣管道等各種物體中，並且使各種物體被普遍連接，
形成‘物聯網’，通過超級計算機和雲計算將‘物聯網’整合起來，實現人類社會與物理系統的整合。
”爾後，BM又提出了“智慧城市”發展願景。BM認爲，智慧城市能夠充分運用信息和通信技術手段感測、分析、整合城市運行核心系統的各項關鍵信息，以保證能夠對包括民生、環保、公共服務、城市建設、工商業活動、社會安全在內的各種需求作出智能的響應，讓城市中的各種需求功能協調運作，爲人類創造更加美好的城市生活。城市是地球未來發展的重點，智慧地球的實現離不開智慧城市的支撐。智慧城市的建設，不僅可以提供未來城市發展新模式，而且可以帶動新興産業的發展。
自2009年開始，北京、上海、廣東、南京、甯波等十幾個省市相繼提出了智慧城市的建設目標。2010年，國家科技部和湖北省政府在武漢聯合主辦了以“發展更科學、管理更高效、社會更和諧、生活更美好”爲主題的“2010中國智慧城市論壇”。
新華網報道，2015年4月，住房和城鄉建設部和科技部公布了第三批國家智慧城市試點名單，確定北京市門頭溝區等84個城市（區、縣、鎮）爲國家智慧城市2014年度新增試點，河北省石家莊市正定縣等13個城市（區、縣）爲擴大範圍試點，加上2013年8月5日對外公布的2013年度國家智慧城市試點名單所確定的103個城市（區、縣、鎮），以及住房和城鄉建設部此前公布的首批90個國家智慧城市試點，截至2015年9月，國家智慧城市試點已達290個。
人類爲了活著而聚集到城市，爲了生活得更美好而留居于城市。“智慧城市”的提出，給城市的未來發展帶來了無窮的想象空間。