Nhiều doanh nghiệp lớn đang tập trung vào chuyển đổi số, sử dụng công nghệ để định hình lại quy trình kinh doanh sẵn có và loại bỏ đi những thứ kém hiệu quả. Ngay cả trong những ngành nghề truyền thống như xây dựng, sửa chữa, v.v.., doanh nghiệp có thể tận dụng công nghệ để giúp họ dễ dàng tìm kiếm khách hàng, thanh toán nhanh chóng và phát triển doanh nghiệp của mình.

Xuất phát từ xu hướng đô thị hóa ngày càng tăng lên, các đô thị đặt mục tiêu vào cách họ có thể sử dụng công nghệ để hợp lý hóa và tự động hóa tất cả các quy trình hoạt động. Ví dụ như việc phủ sóng mạng không dây đến những địa điểm mới đến thu thập dữ liệu thông qua thiết bị hỗ trợ IoT, nhằm theo dõi và đưa ra quyết định trong thời gian thực.

Tuy nhiên, việc thực hiện những thay đổi này không hề dễ dàng, không phải chỉ cần thêm một số thiết bị IoT tại các giao lộ trong một ngày và gọi đó là giao thông thông minh. Những người hoạch định cần sáng suốt về việc xây dựng đô thị thông minh. Nó đòi hỏi những tư duy nghiêm túc về phạm vi, cách thức thực hiện và sự hợp tác giữa các bộ phận. Dưới đây là 10 vấn đề cần xem xét nếu như mỗi đô thị đang ấp ủ kế hoạch trở thành một đô thị thông minh :

- Dữ liệu là nền tảng

Khi hoạch định dự án đô thị thông minh, vấn đề cần xem xét đầu tiên là  các ứng dụng hay quyết định của đô thị sẽ chỉ tốt nếu có đầu vào là nguồn dữ liệu chính xác. Do đó, áp dụng những tiến bộ trong công nghệ vi xử lý và phân tích để tìm ra những dữ liệu sử dụng, cách lấy dữ liệu, cách chuyển dữ liệu đến nơi cần thiết và cách lưu trữ.

Những xu hướng đô thị hóa trong lịch sử đặc biệt quan trọng đối với quy hoạch và phát triển đô thị, vì vậy, bất kỳ giải pháp nào sử dụng đều cần phải có tính chống chịu, nghĩa là cần thực hiện tất cả các biện pháp cần thiết để đảm bảo dữ liệu sẽ tồn tại cho dù có bất kì điều gì xảy ra. Cần lưu trữ dữ liệu dự phòng, cả trên trang web và trên đám mây. Để làm điều này, đô thị cần chọn lọc và cân nhắc về khoảng thời gian lưu trữ dữ liệu trong bao lâu.

Ví dụ, một chiếc ô tô thông minh có thể tạo ra tới 4 terabytes dữ liệu mỗi ngày, dĩ nhiên không cần phải lưu giữ vĩnh viễn tất cả dữ liệu đó. Vì vậy, thiết lập bộ nhớ cục bộ và phân loại định kỳ, chọn lọc dữ liệu để lưu trữ lâu dài trên đám mây là những điều cốt yếu. Loại dữ liệu như hình ảnh, video sẽ chiếm nhiều tài nguyên hơn. Quan trọng là phải tập trung vào những dữ liệu cần thiết (và trong thời gian bao lâu) để tận dụng tối đa tài nguyên đám mây.

- Hạ tầng mạng là cấu trúc

Nếu dữ liệu là nền tảng, thì mạng lưới là cấu trúc cho phép định hướng xây dựng Đô thị thông minh. Xét cho cùng, dữ liệu sẽ chỉ hữu ích khi chúng có thể được sử dụng, tức là có thể lấy thông tin ở mọi lúc, mọi nơi.

Để hiểu nguyên lý ứng dụng mạng ở quy mô toàn đô thị, sẽ rất hữu ích khi xem trước các quy hoạch, triển khai ở khu vực đó ở độ phức tạp tiệm cận với mức độ mà đô thị thông minh hướng đến. Như Julie Song, Chủ tịch của Advanced RF Technologies, viết cho Forbes: “Các sân vận động thể thao hoặc bất kỳ địa điểm nào tập trung hàng nghìn người ở một khu vực, cùng thời điểm, vốn dĩ chúng ta không thể hỗ trợ tất cả các kết nối di động để gửi hình ảnh, văn bản, hoặc thậm chí là một cuộc điện thoại. Để cải thiện vùng phủ sóng và dung lượng di động, hầu hết các địa điểm này đều lắp đặt hệ thống ăng-ten phân tán (DAS) và an-ten dự phòng, an-ten lưu động có thể điều khiển được.” Vị trí các nút mạng này gần với nơi xảy tập trung đông người, vì các yếu tố như khoảng cách, vật liệu và kiến trúc đều có ảnh hưởng đến kết nối. Hầu hết trong nhà của mỗi người, đều có một căn phòng mà tín hiệu WiFi yếu hơn bình thường, nó liên quan đến vật liệu mà tín hiệu phải truyền qua trên đường từ bộ định tuyến đến thiết bị cuối.Ví dụ này cũng đúng với mạng lưới đô thị.

- Tạo điều kiện cho kết nối IoT

Để xây dựng đô thị thông minh, ngoài nhu cầu về cơ sở hạ tầng vật lý, còn có yêu cầu về công nghệ kỹ thuật số. Ưu tiên lớn nhất là tạo ra một môi trường có độ trễ thấp cho phép các tiến trình ra quyết định bắt kịp với nhịp độ bùng nổ của cuộc sống đô thị thế kỷ 21.

Cần cân nhắc về những thiết bị IoT nào cần kết nối và cách thức kết nối. Ví dụ, một cảm biến báo cáo mực nước sông mỗi ngày một lần, có thể có các yêu cầu rất khác so với một camera giao thông tại một ngã tư đông đúc. Đối với thiết bị cần chạy bằng pin thì rất khó để duy trì nguồn điện cho chúng, giao thức mạng diện rộng năng lượng thấp (Low-Power Wide-Area Network - LPWAN) chính là chìa khóa. Nó cho phép cảm biến hoạt động liên tục mà không yêu cầu phải thay thế pin nhiều lần. Mặt khác, camera lại cần băng thông để truyền các tệp dữ liệu dung lượng cao nhanh chóng và liền mạch nhất có thể.

- Xây dựng cơ sở hạ tầng dưới dạng mô-đun

Bảo mật trên môi trường mạng là vấn đề rất nóng hiện nay, điều thiết yếu là giải pháp luôn phải được cập nhật những chức năng bảo mật mới mà không gián đoạn hoạt động. Các lỗ hổng mới luôn được phát hiện và chúng cần được vá ngay lập tức, việc cập nhật hoặc thay thế bất kỳ thiết bị nào trong hệ thống phải không làm gián đoạn hoạt động. Xây dựng Cơ sở hạ tầng dưới dạng mô-đun cho phép cập nhật, thay thế được mọi thành phần, đồng thời mang lại sự linh hoạt trong việc nâng cấp hoặc mở rộng quy mô khi cần thiết.

- Bảo mật

Có thể nói quá trình số hóa cơ sở hạ tầng dân sinh mang lại một số rủi ro đáng kể. Một cuộc tấn công mạng mà trong đó tin tặc giành quyền kiểm soát thiết bị được kết nối IoT có thể có khả năng tàn phá toàn bộ thế giới số và cả thế giới thực.

Những lo ngại này được đề cập nhiều trong bất kỳ cuộc hội thảo nào về Internet of Things, nhưng sẽ dễ hình dung về mức độ quan trọng của nó khi nói về quy mô của một đô thị thông minh. Bởi vì đó là toàn bộ cơ sở hạ tầng dân sinh, những kẻ tấn công có thể bị thúc đẩy bởi bất kỳ lý do nào, từ lợi ích tài chính đến lý do chính trị. Để cân nhắc vấn đề kĩ thuật của bảo mật, cần có những cân nhắc dựa trên đặc tính kĩ thuật của giải pháp hoặc thiết bị như sau:

Trả lời những câu hỏi này có thể chỉ cho chúng ta những vị trí trên mạng lưới dễ bị tấn công. Bảo mật là một cuộc chiến liên tục, vì vậy quan trọng là phải bắt đầu suy nghĩ như một kẻ tấn công để hiểu rõ nơi nào cần tăng cường phòng thủ.

- Quyền riêng tư phải được cân nhắc ngay từ đầu

Một mối quan tâm lớn khác cần ghi nhớ khi tăng cường kết nối và thu thập dữ liệu là quyền riêng tư. Bên cạnh tất cả những lợi ích mà phân tích dữ liệu, AI và dữ liệu lớn đã mang lại, có một số vấn đề nghiêm trọng là mức độ mà chính phủ có thể điều tra về công dân của mình.

Mọi quan điểm chưa hoàn toàn rõ ràng để tìm được điểm chung, nhưng với quy định như Quy định chung về bảo vệ dữ liệu của Liên minh Châu Âu (General Data Protection Regulation - GDPR), hy vọng các cuộc hội thảo về quyền riêng tư sẽ tiếp tục được phát triển. Điều tốt nhất có thể thực hiện ngay bây giờ là luôn chú trọng đến quyền riêng tư trong bất kỳ kế hoạch nào đang thực hiện.

- Cảm biến và thu thập dữ liệu

Bất kỳ ai cũng có thể dễ dàng tìm thấy thông tin liên quan đến mình trên đám mây lưu trữ là viễn cảnh khi nói về đô thị thông minh. Các nghiên cứu nói khá nhiều về thu thập dữ liệu mà không chỉ ra cụ thể những loại dữ liệu nào là cần thiết.

Một trong những lý do khiến hình dung về cảm biến có thể trở nên rắc rối là vì loại dữ liệu mà nó thu thập có thể bao gồm hầu rất nhiều thứ. Thời tiết, hướng và cường độ gió, nhiệt độ và điều kiện bề mặt đường, độ ẩm của đất, động vật hoang dã, ô nhiễm tiếng ồn, tốc độ dòng chảy, áp suất van, chất lượng nước, phấn hoa, v.v. chỉ là một số ví dụ về nhiều loại dữ liệu chúng ta có thể thu thập.

Philadelphia đang triển khai một ứng dụng để thông báo cho người lái xe khi có điểm đỗ xe trống, điều này cũng sẽ giảm thiểu tình trạng giao thông và ô nhiễm khói bụi. Boston đang xem xét thu thập tất cả các loại dữ liệu giao thông để bảo vệ người đi xe đạp và người đi bộ. New York đã tự động hóa hệ thống đọc đồng hồ nước của mình để hợp lý hóa việc giám sát sử dụng và thanh toán. Là một phần trong quá trình chuẩn bị đăng cai Thế vận hội mùa hè 2028, Los Angeles đã lắp đặt đèn đường thông minh không chỉ để tiết kiệm kinh phí và điện năng mà còn đóng vai trò là các nút kết nối LGE, tiện ích giám sát, cảm biến chất lượng không khí, v.v. Các ví dụ này cho thấy, quyết định thu thập những loại dữ liệu nào phải bắt nguồn từ những nhu cầu bức thiết và khó khăn của đô thị.

- Xử lý dữ liệu tại biên

Xử lý dữ liệu cũng quan trọng giống như thu thập dữ liệu. Như đã thảo luận, không phải mọi thứ thu thập được đều là những thông tin hữu ích. Điều quan trọng là phải xử lý, sàng lọc được những gì được chuyển lên và lưu trữ tại đám mây.

Trước khi chuyển dữ liệu đi, sẽ rất hữu ích nếu có tài nguyên dành cho xử lý dữ liệu cục bộ, xử lí vùng biên. Xử lý phân tán tại vùng biên trang bị cho hệ thống khả năng phản hồi nhanh hơn rất nhiều. Điều này giúp giảm đi yêu cầu cho việc kiểm tra chất lượng thông tin khi tổng hợp để đưa ra quyết định.

- Tập trung vào những phần nhỏ trước tiên

Triển khai một đô thị thông minh ở quy mô đề cập đến trong bài viết này là một dự án lớn có thể mở rộng đến vô tận. Điều này dẫn suy nghĩ dường như toàn bộ dự án sẽ không đem lại giá trị nếu, không thể thực hiện được nhiều lĩnh vực đô thị cùng một lúc. Đây cũng là suy nghĩ của nhiều nhà hoạch định.

Thực tế, những thành công nhỏ và dễ thấy sẽ là bằng chứng thể hiện hiệu quả và thúc đẩy những chuyển đổi lớn hơn. Bắt đầu với một hoặc hai dự án khả thi sẽ ngay lập tức mang lại giá trị thực tiễn cho tổ chức và người dân được thụ hưởng. Cần tập trung vào việc làm cho vấn đề khó khăn nhất của người dân đươc giải quyết và tạo động lực cho họ đóng góp công sức cho chính quyền và nhà đầu tư. Chính sự tương tác, hợp tác tại địa phương nhỏ sẽ thúc đẩy sự thay đổi trong một hệ sinh thái lớn hơn.

Việc thành công ở những dự án nhỏ không có nghĩa là năng lực của đô thị hạn chế, không thể thiết kế những dự án với mục tiêu lớn hơn. Đô thị vẫn có thể áp dụng các nguyên tắc để xây dựng một mạng lưới và cơ sở hạ tầng lớn hơn, giúp tận dụng những thành quả ban đầu của mình như một bước đệm cho những thứ to lớn và táo bạo hơn. Hãy coi việc thực hiện như một quá trình lăn tuyết, bắt đầu từ những bước nhỏ và tạo động lực trong suốt quá trình.

- Đô thị thông minh không tăng trưởng theo ngành dọc (Tăng trưởng theo mô hình silo)

Hình 1: Tăng trưởng theo mô hình silo – phát triển theo chiều dọc

Khi đang cố gắng thực hiện một loại thay đổi quy mô lớn, mỗi người có thể tự chọn cho mình một lĩnh vực riêng. Mỗi bộ phận đều có cách thức hoạt động riêng biệt và thường rất nhạy cảm với bất kỳ thay đổi nào, vì có thể làm gián đoạn quy trình. Vấn đề mà nhiều dự án chuyển đổi số gặp phải là các bộ phận khác nhau trong cùng một tổ chức giải quyết cùng một vấn đề theo những cách khác nhau. Điều này làm cho sự cộng tác trở nên khó hơn.

Bất kỳ sáng kiến ​​đô thị thông minh nào cũng cần ưu tiên việc bỏ đi những đặc điểm khiến nó mất đi khả năng tích hợp. Các phòng ban phải chia sẻ dữ liệu và thống nhất tiêu chuẩn, quy trình, định dạng để mọi người có thể cùng nỗ lực tham gia. Điều này áp dụng trong bất kỳ thiết bị mới hoặc cơ sở hạ tầng nào khác cũng mang lại hiệu quả. Ví dụ, ghép một cảm biến giao thông với một máy theo dõi chất lượng không khí là rất hợp lý. Tuy nhiên, điều đó chỉ có thể xảy ra khi sự phối hợp giữa các bộ phận đạt hiệu quả.

Có thể làm gì ngay bây giờ?

Nhiều đô thị đã kết hợp các giải pháp về IoT và mạng để cải thiện hoạt động. Tuy nhiên, sự khác biệt của đô thị thông minh nằm ở tầm nhìn và quy hoạch.

Lãnh đạo thành phố có cái nhìn tổng quát và kết nối các hệ thống để có được bức tranh toàn cảnh về cuộc sống đô thị tại bất kỳ một thời điểm nào hay không? Thành phố có cơ sở hạ tầng để phân tích dữ liệu và sau đó có phương pháp để phản ứng nhanh hay không? Những chuyên gia hoạch định có nghĩ về quyền riêng tư và bảo mật ngay từ ban đầu hay không?

Kết luận

Để xây dựng và hoạch định kế hoạch Đô thị thông minh từ những bước đầu, những vấn đề cốt yếu sau đây có thể giúp ích rất nhiều trong việc biến tầm nhìn về đô thị thông minh thành hiện thực:

• Dữ liệu là nền tảng, nhưng cần cơ sở hạ tầng để sắp xếp, lưu trữ và phân tích nó một cách hiệu quả.
• Khả năng kết nối đưa ra thông tin chi tiết vào đúng thời điểm.
• An toàn thông tin được quan tâm hàng đầu khi kết nối các hệ thống đô thị vào một mạng lưới.
• Xem xét vấn đề về quyền riêng tư ngay từ đầu.
• Hãy theo dõi xem các đô thị khác đang làm gì để hiểu loại dữ liệu nên thu thập.
• Tập trung vào những mục tiêu nhỏ ban đầu để đưa dự án lớn về đô thị thông minh thành hiện thực.
• Thực hiện một tầm nhìn lớn đồng nghĩa với việc loại bỏ hết ranh giới, đưa tất cả các phòng ban vào cuộc.

Lê Việt Hưng

Tài liệu tham khảo

[1] https://www.coxblue.com/10-things-to-consider-in-planning-and-building-a-smart-city/