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郑州暴雨启示:失去互联网的城市,如何避免“停摆”?

腾讯研究院 2021-08-04 14:32

图源:图虫

编者按:本文来自微信公众号腾讯研究院(ID: cyberlawrc),作者王鹏,创业邦经授权转载。

郑州暴雨后,一篇《灾后郑州:当一座都市忽然失去了互联网》的文章传播很广。文章描写暴雨后的郑州大面积停电断网,人们日常生活受到巨大影响:无法用手机支付、无法使用共享单车、无法呼叫网约车等。不再携带现金的人们甚至无法回到互联网时代之前,一度要体验以物易物的原始交易方式。

期间,笔者家中也有老人被困郑州,因停电断网联系不上,大水退去后到街上偶尔才能捕捉到无线信号报平安,所以对这件事也算是深有体会。

对这一问题,大概有两种观点或者说视角:一种是认为不能事事依靠信息技术,城市和市民应该保留在缺少现代技术条件下的生存能力;一种是认为可以通过信息技术的发展,令其在极端条件下仍然可以发挥作用。

这两点都很重要,而作为关注智慧城市的研究者,笔者认为第二点更应该作为未来ICT(信息通信技术,全称为information and communications technology)研发的一个要点。通讯作为城市重要的基础设施,与水、电一样是城市的生命线工程。在灾害发生时,通讯需求会大幅上升,除了求救和报平安以外,应急调度指挥是救死扶伤和恢复城市系统及协同运行的关键因素。

光纤骨干网是各种常规有线与无线通讯方式的基础,如果光纤被切断,除了可以通过微波通信实现点对点的中继以外,长途业务基本就只能使用卫星链路了。近两年,Starlink让我们了解到低轨星链低成本提供宽带接入的能力,我国也在大力发展这项技术,但全域覆盖和普及还需要较长时间,而且直接的卫星通讯成本相对较高,并需要专用设备或地基设备中继。目前更为现实的方法是应急卫星通讯车,但在道路系统瘫痪时也无能为力。此时就需要用到正被热议的无人机和空基基站。

在断路、断电、断网的情况下,中国移动的“翼龙”长航时固定翼无人机从贵州安顺起飞,4.5个小时后抵达河南米河镇通信中断区,持续为居民提供了5小时稳定信号(其他运营商用户求救电话可使用中国移动网络)。这是我国首次使用固定翼无人机用于灾后通讯恢复,虽然之前也有旋翼无人机基站在抗震救灾中应用,但固定翼飞机的载重和续航能力都今非昔比。比起汶川地震期间需要派空降兵携带海事卫星电话冒险恢复通讯,无疑体现了技术进步的巨大价值。

对于用户来说,卫星信号经过基站转换后,就可以正常通过手机打电话和上网了。虽然受制于卫星链路的带宽限制,即使是Starlink,也不可能在用户密集的地区提供宽带网络服务,但本地电话和窄带应用已然能解决很多问题。

除了民用的蜂窝网,城市往往还有一套或几套保证应急指挥的专网,传输能力上也正在从语音向数据演进。本来已经几乎退出历史舞台的短波通讯和广播等在灾难时可能会重新发挥重要作用。

对于各种物联网设备,比如城市传感器,其网络和供电的稳定性应是在设计中着重考虑的。除了内置备用电池以外,尽可能降低设备的功耗,使用风、光等分布式电源供电,保障断电后尽量长时间地工作。无线通信本身也是功耗较大的模块,尽可能选用NBIoT等低功耗网络。在未来,伴随材料科学和信息技术等的发展,会使大量城市传感器以类似数字微尘的方式无处不在,超低功耗、自组网、无源状态长期工作,使各种传统基础设施都具备感知与通信能力。只有这样,气象、积水、地面沉降、管道运行、设备运行状态等信息才能随时尽在掌握。

除了通信线路以外,涉及基础设施和城市服务的各种软硬件产品的设计也应该考虑到灾难场景下的可用性。比如基于区块链的数字人民币应用,就充分考虑到双离线场景下的支付需求,取代目前常见的在线支付方式。共享单车等涉及付费的物联网终端也应获取离线账户体系和新的便捷支付模式。最近出现的“需要在线刷码两次借还”的共享单车产品不仅在灾时不便,在平时也很不友好。又如无人驾驶技术,如果车身智能程度不足,过于依赖路侧感知和中央算力调度,尤其是过于依赖低时延网络,在通信系统出现问题时恐怕会造成更大的灾难。

讨论ICT技术,也不能不提到其难以离开的供电系统。在能源互联网思想的指导下,以风、光为代表的分布式电源、近零能耗的建筑技术、分布式储能技术,可以使一些场景实现一定程度上的能源自足。微电网本身也具有更强的抗风险能力和恢复能力。

智慧城市,或者说ICT技术的核心价值是消除信息的不对称。在灾害中,各种靠谱或者不靠谱的预报信息,气象、地质、道路交通、管网等实时信息都将汇聚到政府决策中心,再进行各种应急指挥调度和决策,这个决策过程之复杂和影响因素之多是很难想象的。而在计算与连接能力加强以后,这个信息汇聚和决策的过程无疑会缩短,也会有更多辅助决策的数据和基于数据的智能算法。

但最终的趋势,其实是一种通过数据公开和开放实现的群体智能、边缘智能模式:每个人都知道在什么情况下需要停工停学、甚至知道自己回家路上每个地点的积水深度等,地铁也会在一定积水深度时自动关闭和有续疏散,至少不应该再出现隧道一端已经封闭,而另一端还在不断放行的情况。本次暴雨中,腾讯文档平台上一张自发形成的《待救援人员信息》表格,以24小时250多万次的访问量创下纪录,成为民间的抗洪资源对接平台,也体现了自下而上的信息高效流转的价值。

总而言之,ICT基础设施既是重要的传统城市基础设施,也是所有新基建的基础。ICT基础设施已经有了相对完善的基于数据的规划、建设、运维、优化机制,也具备了相当强的抗灾恢复能力。一方面,其应该成为其他基础设施高标准建设、全生命周期精细化运维的范本;另一方面,其技术本身也还在高速演进,完全可以克服目前存在的问题,不能因为其某些方面的不成熟就否定其价值。

智慧城市不能是一个在灾害时自身脆弱的系统,而应该随着技术的发展不断增强自身系统的抵抗力,成为分布式、低功耗、抗风险、群智能的生命体,这样才能在灾难发生时更好地赋能其他城市系统,帮助城市快速响应和恢复。

本文为专栏作者授权创业邦发表,版权归原作者所有。文章系作者个人观点,不代表创业邦立场,转载请联系原作者。如有任何疑问,请联系editor@cyzone.cn

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