Xu hướng và ứng dụng công nghệ tiên tiến cho đô thị thông minh tại Thành phố Hồ Chí Minh

Đến nay vẫn chưa có một định nghĩa thống nhất về đô thị thông minh, tuy nhiên về cơ bản thì đây là một mô hình ứng dụng công nghệ thông tin viễn thông ICT, Internet vạn vật IoT, trí tuệ

XU HƯỚNG VÀ ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ TIÊN TIẾN CHO ĐÔ THỊ THÔNG

MINH TẠI THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

Trends and advanced technology applications for smart city in ho chi minh city

TS Trần Dục Thức 1 ThS Phạm Thanh Hùng

1 Tóm tắt

Bài viết nêu ra khái niệm Đô thị thông minh trong bối cảnh chuyển đổi số và xác định 6 tiêu chuẩn để đánh giá về một Đô thị thông minh Dựa trên nền tảng Internet kết nối vạn vật (IoT), tích hợp Trí tuệ nhân tạo (AI) trong quản lý và hoạt động trên nền tảng Viễn thông, Công nghệ thông tin (ICT), nhóm tác giả đề xuất 5 giải pháp ứng dụng công nghệ tiên tiến cho Thành phố Hồ Chí Minh

Từ khóa: Đô thị thông minh, Internet kết nối vạn vật (IoT), Trí tuệ nhân tạo (AI), Viễn

thông và công nghệ thông tin (ICT)

Abstract: This essay provides the concept of Smart Cities in the context of digital

transformation and identifies 6 criteria to evaluate a Smart City Based on the Internet of Things (IoT) platform, integrating Artificial Intelligence (AI) in management and platform of Information & Communication Technology (ICT), the authors propose 5 proposals applying advanced technology to Ho Chi Minh City

Keywords: Smart city, Internet of Things (IoT), Artificial Intelligence (AI), Information &

Communication Technology (ICT)

2 Đặt vấn đề:

Hiện nay, nhiều đô thị trên thế giới nói chung và Thành phố Hồ Chí Minh nói riêng đang đối mặt với nhiều thách thức về sức ép đô thị hóa; dân số gia tăng; giao thông ùn tắc; môi trường ô nhiễm; hạ tầng điện, nước, giao thông quá tải Việc xây dựng kế hoạch, quản lý và điều hành, đảm bảo cho các đô thị phát triển bền vững về kinh tế, xã hội và môi trường sẽ là những thách thức mà Thành phố Hồ Chí Minh sẽ phải đối mặt trong thế kỉ XXI này Với vai trò là đầu tàu kinh tế của cả nước và là một trung tâm năng động luôn đi đầu trong đổi mới

1 Đại học Ngân hàng TP.HCM

sáng tạo thì việc chuyển đổi mô hình "Đô thị truyền thống" sang “Đô thị thông minh” trên nền tảng chuyển đổi số là một nhu cầu và là sự phát triển tất yếu tại Thành phố Hồ Chí Minh Tuy nhiên, đánh giá mức độ phát triển hiện tại để hướng đến tiếp cận đô thị thông minh là một vấn

đề còn khá mới ở Việt Nam

Vậy đâu là những giải pháp định hướng thiết thực cho việc phát triển thành phố thông minh

trong giai đoạn hiện nay?

3 Khái niệm đô thị thông minh trong bối cảnh chuyển đổi số

- Đô thị thông minh là gì?

Có thể nói đây là khái niệm được nhắc tới nhiều trong những năm gần đây, đặc biệt là sau khi cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ 4 bùng nổ Đến nay vẫn chưa có một định nghĩa thống nhất về đô thị thông minh, tuy nhiên về cơ bản thì đây là một mô hình ứng dụng công nghệ thông tin viễn thông (ICT), Internet vạn vật (IoT), trí tuệ nhân tạo (AI) để quản lý và nâng cao tiêu chuẩn cuộc sống, sử dụng các nguồn năng lượng và tài nguyên một cách hiệu quả

Bảng 1: Một số khái niệm phổ biến về đô thị thông minh

Caragliu và cộng

sự (2011)

Đô thị thông minh là đô thị có vốn con người và vốn xã hội được đầu

tư, có hệ thống giao thông và kết nối với sự hỗ trợ của công nghệ ICT,

có nền kinh tế phát triển bền vững, chất lượng cuộc sống cao, tài nguyên môi trường được quản lý tốt thông qua bộ máy chính quyền

mà người dân có thể tham gia đóng góp ý kiến

Giffinger và cộng

sự (2007)

Đô thị thông minh là đô thị có nền kinh tế, con người, cách quản trị, giao thông, môi trường và cuộc sống được xây dựng dựa trên sự kết hợp thông minh giữa các nguồn lực Đô thị thông minh thường đề cập đến các nghiên cứu và giải pháp thông minh nhằm nâng cao chất lượng dịch vụ cung cấp cho cư dân đô thị

Thông qua các khái niệm về đô thị thông minh trong các nghiên cứu đi trước ở Bảng 1 và

xét trong phạm bài tham luận này, nhóm tác giải đúc kết lại khái niệm Đô thị thông minh là

khu đô thị áp dụng những công nghệ hiện đại nhất để nâng cao chất lượng đời sống nhân dân, phục vụ việc quản lý của chính quyền và không ngừng cải thiện, phát triển điều kiện

về mọi mặt Kinh tế - Văn hóa – Xã hội

- Chuyển đổi số là gì?

Mặc dù đã xuất hiện từ rất lâu trên thế giới, nhưng đến khi cách mạng công nghiệp lần thứ

4 bùng nổ, chuyển đổi số (Digital Transformation) mới xuất hiện và trở nên phổ biến trong thời gian gần đây Có rất nhiều định nghĩa và cách hiểu khác nhau về chuyển đổi số

Theo Công ty Nghiên cứu và Tư vấn công nghệ thông tin Gartner, chuyển đổi số là việc ứng dụng công nghệ trong thay đổi mô hình kinh doanh của doanh nghiệp, từ đó tạo thêm nhiều cơ hội và giá trị mới, giúp doanh nghiệp gia tăng tốc độ tăng trưởng và đạt doanh số tốt hơn

Còn theo Microsoft, chuyển đổi số chính là tái cấu trúc tư duy trong phối hợp giữa dữ liệu, quy trình và con người nhằm tạo ra nhiều giá trị mới

Tuy nhiên, cũng có định nghĩa cho rằng, chuyển đổi số không chỉ ứng dụng công nghệ trong thay đổi mô hình kinh doanh của doanh nghiệp, mà còn tham gia vào tất cả các khía cạnh của kinh tế - văn hóa – xã hội Nếu đạt hiệu quả, chuyển đổi số sẽ thay đổi toàn diện

(transformation) cách thức hoạt động doanh nghiệp, chính phủ, quốc gia; từ đó tăng hiệu quả hợp tác, tối ưu hóa hiệu suất làm việc và mang lại giá trị mới cho toàn dân

Hình 1: Đột phá của các công nghệ số

Trong bài viết này, tác giả khải niệm bối cảnh chuyển đổi số bao gồm:

- Số hoá (digitization/digitalization): Tạo ra phiên bản số của các thực thể, từ dạng liên tục hoặc vật lý

- Công nghệ số: Công nghệ tạo ra các thiết bị, phương pháp, hệ thống để khai thác các thực thể số hoá Có thể kể đến các công nghệ hàng đầu như: IoT, AI, Big data, blockchain, Điện toán đám mây, …

- Thời chuyển đổi số là giai đoạn mà mọi vật dần được số hoá và rất nhiều công nghệ số được phát triển, tích hợp và sử dụng

4 Sáu Trụ cột và ba Nền tảng để hình thành Đô thị thông minh

4.1 Sáu Trụ cột của Đô thị thông minh

Theo Ủy ban châu Âu, để một thành phố được gọi là đô thị thông minh thì cần hội tụ 6 lĩnh vực quan trọng sau: chính quyền điện tử, cư dân thông minh, giao thông thông minh, kinh

tế thông minh, môi trường thông minh, cuộc sống thông minh Tại Việt Nam, các đô thị đang phấn đấu phát triển để dần đáp ứng được các tiêu chuẩn trên Tất nhiên trong quá trình đó luôn cần có sự hỗ trợ đắc lực của các giải pháp đô thị thông minh

Để tạo ra một khuôn khổ đánh giá đô thị thông minh, các nghiên cứu về đô thị thông minh thường đưa ra 6 nhóm trụ cột/đặc điểm chính của một đô thị thông minh, bao gồm: (1) Quản trị thông minh, (2) nền kinh tế thông minh, (3) giao thông thông minh, (4) môi trường thông minh, (5) người dân thông minh, và (6) cuộc sống thông minh (Giffinger & cộng sự, 2007; The Government Summit, 2015; Manville & cộng sự, 2014)

Hình 2: Khung phân tích đánh giá đô thị thông minh

Nguồn: Manville và cộng sự (2014)

4.1.1 Quản trị thông minh

Đặc điểm quản trị thông minh được đánh giá dựa trên các tiêu chí về sự tham gia của người dân trong quá trình quản lý đô thị, các dịch vụ tiện ích và hoạt động hành chính (Giffinger & cộng sự, 2007) Một đô thị có quản trị thông minh là đô thị mà cư dân có quyền tham gia đóng góp ý kiến vào các hoạt động quản lý nhằm giúp đô thị vận hành hiệu quả hơn Để đạt được mục tiêu trên, công nghệ thông tin và truyền thông đóng vai trò quan trọng trong sự phát triển

đô thị thông minh (Manville & cộng sự, 2014) Hệ thống công nghệ thông tin và truyền thông bao gồm các cơ sở hạ tầng cứng và mềm giúp cung cấp một cơ sở dữ liệu mở và minh bạch, thông qua đó, người dân có thể kết nối với nhau hoặc với cộng đồng, cũng như giám sát các hoạt động của đô thị Các dịch vụ điện tử và “chính phủ điện tử” (E-Government) này có thể được thực hiện trên các ứng dụng di dộng Quản trị thông minh là trụ cột quan trọng đầu tiên đóng vai trò kết nối các trụ cột còn lại của đô thị thông minh với

nhau

4.1.2 Nền kinh tế thông minh

Đặc điểm nền kinh tế thông minh xét đến những yếu tố thể hiện tính cạnh tranh như: Đổi mới sang tạo, tinh thần khởi nghiệp, xây dựng thương hiệu, năng suất và tính linh hoạt của thị trường lao động cũng như sự hội nhập trong thị trường nội địa và quốc tế

Một nền kinh tế thông minh điển hình sẽ luôn có những giao dịch thương mại điện tử Business, E-Commerce) dựa trên hệ thống công nghệ thông tin và truyền thông, nhằm tối đa hóa hiệu quả trong giao dịch, tiết kiệm chi phí, khuyến khích đổi mới sáng tạo trong sản phẩm, dịch vụ và mô hình kinh doanh Hệ thống công nghệ thông tin và truyền thông giúp tạo ra những “hệ sinh thái” thông minh (Smart Eco-Systems) thông qua các hình thức kinh doanh và tinh thần doanh nhân số (Digital Business and Entrepreneurship) Ngoài ra, áp dụng công nghệ cao trong nền kinh tế còn tạo ra dòng chảy sản phẩm, dịch vụ và tri thức hữu hình lẫn vô hình qua mạng, từ đó đẩy mạnh tính kết nối các giao dịch kinh tế địa phương và toàn cầu

(E-4.1.3 Giao thông thông minh

Hệ thống giao thông thông minh trong đô thị không những chỉ đáp ứng nhu cầu di chuyển thông thường mà còn cung cấp thông tin về giao thông cho người dân thông qua các ứng dụng, nâng cấp hệ thống giao thông sẵn có trở nên hiện đại và mang tính bền vững hơn Cụ thể, mạng lưới giao thông phải an toàn, sạch và đặc biệt là có tính kết nối linh hoạt và hiệu quả với

nhau, bao gồm: Xe điện, xe buýt, tàu hỏa, xe hơi, xe đạp và người đi bộ Người dân có thể thay đổi dễ dàng giữa các cách di chuyển sao cho tiết kiệm thời gian và chi phí nhất

Để thực hiện được điều này, hệ thống giao thông thông minh phải cung cấp nguồn dữ liệu thông tin dựa trên thời gian thực tế của các phương tiện để người dân có thể truy cập vào hệ thống này và lựa chọn phương tiện di chuyển hiệu quả hơn Do đó, hệ thống này mang lại nhiều lợi ích cho cả người dân và chính phủ, chẳng hạn như tiết kiệm chi phí, giảm khí thải CO2 và cải thiện hệ thống phản hồi tốt hơn từ việc người dân kết nối mạng lưới thông tin điện

tử trên hệ thống giao thông thông minh

4.1.4 Môi trường thông minh

Môi trường thông minh được đánh giá dựa trên tiêu chí điều kiện môi trường sống, diện tích mảng xanh, vấn đề ô nhiễm và tính hiệu quả của các biện pháp xử lý, khắc phục ô nhiễm Tương tự như các đặc điểm của đô thị thông minh đã được đề cập, một đô thị có đặc điểm môi trường thông minh là đô thị áp dụng công nghệ cao trong quản lý môi trường, đặc biệt trong lĩnh vực năng lượng Theo Manville và cộng sự (2014), đô thị thông minh phải sử dụng “năng lượng thông minh” (Smart Energy) bao gồm các nguồn năng lượng có thể tái sử dụng, phải áp dụng hệ thống công nghệ thông tin và truyền thông trong các mạng lưới truyền tải năng lượng (Energy Grids) khi đo lường, giám sát và kiểm soát ô nhiễm Công nghệ thông tin và truyền thông còn cần được áp dụng để tạo ra các “tòa nhà xanh”, các “quy hoạch đô thị xanh” (Green Buildings, Green Urban Planning)

Ngoài ra, các dịch vụ đô thị như: Đèn đường, hệ thống xả thải, cấp thoát nước cần được giám sát thông qua hệ thống công nghệ thông tin và truyền thông để đánh giá tính hiệu quả trong quản lý môi trường

4.1.5 Người dân thông minh

Trụ cột người dân thông minh không chỉ đơn thuần dựa trên trình độ học thức của cư dân

đô thị, mà còn đánh giá trên mức độ tương tác với cộng đồng của mỗi cá nhân và sự liên kết giữa người và người trong xã hội (Giffinger & cộng sự, 2007) Mặt khác, The Government Summit (2015) đánh giá đô thị có đặc điểm người dân thông minh là đô thị mà các cá nhân ở

đó phải có cơ hội được học tập suốt đời, ở đó phải tìm cách làm tăng khả năng hội nhập xã hội, cải thiện chất lượng cuộc sống người dân, tạo cơ hội và động lực nâng cao tinh thần sáng tạo của người dân, đồng thời, người dân được đảm bảo có thể truy cập vào hệ thống dữ liệu

mở mọi lúc, mọi nơi Ngoài ra, Maville và cộng sự (2014) cho rằng người dân thông minh là những cá nhân có các kỹ năng về giao tiếp điện tử (E-Skills) và có thể làm việc trong môi trường áp dụng công nghệ thông tin và truyền thông (ICT-Enabled Working)

4.1.6 Cuộc sống thông minh

Đặc điểm này bao gồm tất cả các mặt để đánh giá chất lượng cuộc sống người dân như: Sức khỏe, sự an toàn, văn hóa, nhà ở, và du lịch Cuộc sống thông minh là cuộc sống áp dụng

hệ thống ICT trong cách sống và hành vi (ICT - Enabled Life Styles and Behavior) Cuộc sống thông minh phải lành mạnh và an toàn với nhà ở chất lượng cao, người dân có vốn xã hội biểu hiện qua mức độ gắn kết xã hội cao (Manville & cộng sự, 2014)

Ở đô thị có cuộc sống thông minh, các nguồn tài nguyên thiên nhiên phải được quản lý một cách “thông minh”, môi trường đô thị bền vững cần được tạo ra với các kế hoạch “thông minh” cho đường sá, không gian công cộng, cơ sở vật chất Quan trọng hơn hết, các kế hoạch phát triển và quản lý đô thị cần hướng tới một mục tiêu chung là cải tiến và đánh giá được các mặt

về chất lượng sống cư dân đô thị

Sáu trụ cột trên thường được áp dụng trong việc đánh giá một đô thị thông minh theo thông lệ quốc tế; mặt khác, chúng cũng chính là mục tiêu phát triển của những nhà quản lý đô thị cần phải đạt được

4.2 Ba nền tảng của Đô thị thông minh

Sáu trụ cột trên thường được xây dựng dựa trên ba nền tảng quan trọng: (1) Công nghệ,

(2) thể chế, và (3) con người Trong đó, công nghệ bao gồm: Cơ sở hạ tầng vật lý, công nghệ

thông minh, công nghệ di động, công nghệ ảo hóa, mạng kỹ thuật số; con người bao gồm: Nguồn nhân lực và vốn xã hội; thể chế bao gồm: Quản trị, chính sách, và các quy định Ba nền tảng này đóng vai trò như phương tiện, công cụ giúp đạt được sáu mục tiêu là sáu trụ cột của đô thị thông minh Như vậy, khung phân tích về đô thị thông minh như Hình 1 bao gồm

6 trụ cột: (1) Quản trị thông minh; (2) Nền kinh tế thông minh; (3) Giao thông thông minh; (4) Môi trường thông minh; (5) Người dân thông minh; và (6) Cuộc sống thông minh Các trụ cột này được xây dựng dựa trên ba nền tảng quan trọng đã nêu ở trên (Cohen, 2012; Giffinger, 2007; The Government Summit, 2015; Manville & cộng sự, 2014)

4.3 Đô thị thông minh vận hành như thế nào?

Nếu ví đô thị thông minh là một cấu trúc cơ thể người thì trí tuệ nhân tạo (AI) của thành phố chính là bộ não Các hệ thống cảm biến đóng vai trò là các giác quan còn hệ thần kinh chính là mạng lưới Internet kết nối vạn vật IoT

Khu đô thị thông minh sử dụng các loại phương pháp điện tử và cảm biến khác nhau để thu thập dữ liệu Thông tin chi tiết thu được sẽ được sử dụng để quản lý tài sản, tài nguyên và dịch

vụ giúp cải thiện hoạt động trên toàn thành phố Điều này bao gồm dữ liệu được thu thập từ người dân, thiết bị, tòa nhà và tài sản, sau đó được xử lý và phân tích để giám sát, quản lý các

hệ thống như:

• Hệ thống giao thông

• Nhà máy điện

• Mạng lưới cấp nước, quản lý chất thải

• Hệ thống an ninh, phát hiện tội phạm

• Hệ thống thông tin, liên lạc, bảo mật thông tin, dữ liệu

• Trường học; Thư viện

• Bệnh viện, Trung tâm y tế… và các dịch vụ cộng đồng khác

Khu đô thị thông minh tích hợp công nghệ thông tin, truyền thông (ICT) và các thiết bị vật lý khác nhau được kết nối với mạng IoT giúp tối ưu hóa hiệu quả của các hoạt động và dịch vụ trong thành phố Công nghệ đô thị thông minh cho phép các quan chức thành phố tương tác trực tiếp với cả động đồng, đồng thời giám sát những gì đang xảy ra trong thành phố ICT được sử dụng để nâng cao chất lượng, hiệu suất và tính tương tác của các dịch vụ đô thị, để giảm chi phí và tiêu thụ tài nguyên và tăng cường liên hệ giữa người dân và chính phủ Các ứng dụng thành phố thông minh được phát triển để quản lý dòng chảy đô thị và cho phép phản hồi trong thời gian thực Do đó, một thành phố thông minh có thể chuẩn bị sẵn sàng hơn để đối phó với mọi thách thức

5 Ứng dụng các công nghệ tiên tiến vào Đô thị thông minh

5.1 Xu hướng ứng dụng các công nghệ tại Việt Nam

Thời gian qua, Việt Nam đã rất tích cực tham gia vào các mạng lưới thành phố thông minh trong khu vực và trên thế giới Hiện nay, hơn 40 địa phương tại Việt Nam đang triển khai xây dựng mô hình thành phố này Theo các chuyên gia, khu đô thị thông minh sẽ là tương lai của

các dự án bất động sản, tương lai của các khu dân cư nhằm nâng cao chất lượng trải nghiệm

và tiện ích cho cư dân

Hình 3: Thành phố thông minh là xu thế phát triển tất yếu

Nguồn: internet

Mô hình thành phố thông minh giúp các đô thị tối ưu hóa nguồn lực, phát triển bền vững, bảo vệ môi trường, đảm bảo an ninh, tiện ích cho người dân và phát triển kinh tế, xã hội Việc xây dựng thành phố thông minh không chỉ là trách nhiệm của Chính phủ, chính quyền các cấp

mà còn cần sự ủng hộ, đồng hành, vào cuộc mạnh mẽ của cả người dân và doanh nghiệp Hiện nay có rất nhiều lĩnh vực ứng dụng của thành phố thông minh đang được triển khai

và mang lại kết quả tốt Trong bài viết, chúng tôi đề xuất lĩnh vực nổi bật mà IoT, AI, ICT có thể giúp giải quyết những vấn đề nhức nhối nhất của đô thị hiện đại như TP HCM

Các tính năng chính của một thành phố thông minh bao gồm mức độ tích hợp công nghệ thông tin cao và ứng dụng toàn diện các nguồn thông tin Các thành phần thiết yếu trong phát triển thành phố thông minh phải kể đến là công nghệ thông minh, công nghiệp thông minh, dịch vụ thông minh, quản lý thông minh và cuộc sống thông minh Ứng dụng IoT chính là cài