Với tốc độ phát triển mạnh mẽ của công nghệ, các thành phố trong tương lai sẽ không ngừng biến đổi để đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của con người. Sự đổi mới và sáng tạo đóng vai trò then chốt trong quá trình này, tạo nên những giải pháp giúp đô thị phát triển bền vững hơn.

Khoảng 10.000 năm trước, con người bắt đầu học cách chọn giống, làm nông nghiệp và trồng trọt, mở ra kỷ nguyên sinh sống ổn định mà không cần di chuyển liên tục để tìm nguồn thức ăn. Đây chính là bước khởi đầu cho sự hình thành của các cộng đồng dân cư cố định, tiền đề cho sự phát triển của các đô thị.

Tuy nhiên, phải đến cuộc Cách mạng Công nghiệp, thành phố hiện đại mới thực sự hình thành. Công nghệ được triển khai trên quy mô lớn, giúp xã hội phát triển nhanh chóng với các tiện ích và cơ sở hạ tầng hiện đại.

Đổi mới luôn là yếu tố sống còn để cải thiện chất lượng cuộc sống và tránh sự suy thoái của cộng đồng. Một thành phố thông minh không chỉ cần có hệ thống vệ sinh hiện đại, nhà cửa quy hoạch hợp lý, mà còn cần giao thông công cộng an toàn, bền vững. Đây là nhiệm vụ quan trọng mà các nhà quản lý đô thị và những người xây dựng thành phố thông minh cần tập trung thực hiện để hướng tới một tương lai bền vững.

1. Thành phố tương lai là gì?

Thành phố tương lai là khái niệm chỉ sự phát triển bền vững và thông minh của các đô thị, nơi con người và công nghệ cùng hợp tác để đối mặt với thách thức như tài nguyên khan hiếm và dân số gia tăng. Tương lai của các thành phố phụ thuộc vào những gì họ đã làm và đang làm trong hiện tại để tạo ra một môi trường sống tốt hơn.

Hiện nay, nhiều thành phố trên thế giới đã và đang hướng tới mô hình thành phố thông minh thông qua việc áp dụng các giải pháp giao thông thông minh và kinh tế tuần hoàn. Các nỗ lực này không chỉ giúp giảm lượng khí thải carbon mà còn loại bỏ việc sử dụng hóa chất độc hại, quản lý chất thải hiệu quả, và thúc đẩy khả năng tái sử dụng tài nguyên. Bằng cách tối ưu hóa thiết kế vật liệu, sản phẩm, và hệ thống, các thành phố tương lai đang tạo nên một môi trường sống an toàn, hiện đại và bền vững hơn.

2. Xu hướng định hình thành phố trong tương lai

Hiện nay, nhiều xu hướng quan trọng đang định hình các thành phố trong tương lai, biến chúng trở thành các đô thị thông minh và bền vững. Những xu hướng này không chỉ thay đổi cơ sở hạ tầng mà còn tác động đến cách con người tương tác với nhau và với môi trường sống.

Quy hoạch không gian xanh

Không gian xanh là yếu tố cốt lõi của các thành phố thông minh trong tương lai. Không chỉ mang lại vẻ đẹp thẩm mỹ, không gian xanh còn cải thiện chất lượng sống, giảm ô nhiễm và bảo vệ môi trường. Các đô thị hiện nay đang tái cấu trúc các công trình nhằm phục hồi hệ sinh thái, tăng cường khả năng thích ứng với biến đổi khí hậu và thúc đẩy sự bền vững đô thị.

Phát triển kinh tế tuần hoàn

Trong bối cảnh đô thị hóa nhanh chóng, các thành phố tương lai phải đối mặt với áp lực khai thác tài nguyên quá mức. Kinh tế tuần hoàn là giải pháp hiệu quả, tập trung vào tái sử dụng, chia sẻ và phục hồi tài nguyên. Các mô hình sử dụng năng lượng tái tạo, tận dụng phế liệu làm đầu vào sản xuất, và giảm thiểu rác thải đang được áp dụng rộng rãi, hướng đến một môi trường đô thị xanh và bền vững.

Khuyến khích sự tham gia của người dân

Con người là trung tâm của các thành phố trong tương lai. Các đô thị hiện đại không chỉ dựa vào quản lý truyền thống mà chuyển sang mô hình lấy người dân làm trọng tâm. Sự tích hợp công nghệ vào các dịch vụ công cộng như giao thông, giáo dục, và y tế giúp tối ưu hóa trải nghiệm, nâng cao chất lượng cuộc sống và giảm áp lực cho môi trường. Đồng thời, hệ thống cung cấp thông tin theo thời gian thực đang được triển khai để người dân dễ dàng tiếp cận và tham gia vào việc xây dựng cộng đồng.

Nâng cao an ninh mạng và quyền riêng tư

Trong thời đại số hóa, bảo mật dữ liệu và quyền riêng tư là yếu tố không thể thiếu. Các thành phố tương lai đang xây dựng các chiến lược an ninh mạng mạnh mẽ, bảo vệ dữ liệu cá nhân trước các mối đe dọa từ không gian mạng. Đồng thời, việc giáo dục cộng đồng về sử dụng mạng an toàn cũng được chú trọng để đảm bảo không gian trực tuyến đáng tin cậy và an toàn.

Tòa nhà và cơ sở hạ tầng thông minh

Các thành phố trong tương lai hướng đến xây dựng cơ sở hạ tầng thông minh, ứng dụng công nghệ tiên tiến như hệ thống quản lý năng lượng, giao thông, và giám sát an ninh thông minh. Những cải tiến này không chỉ mang lại sự tiện nghi cho cư dân mà còn góp phần quan trọng vào sự phát triển bền vững, tạo nên diện mạo hiện đại và phù hợp với thời đại công nghiệp 4.0.

3. Làm thế nào để các thành phố tương lai trở nên thông minh?

Thành phố tương lai không có một khuôn mẫu duy nhất, bởi mỗi thành phố được định hình bởi người dân, văn hóa, và môi trường sống tại đó. Vì vậy, dù cùng đối mặt với một vấn đề, giải pháp áp dụng ở từng thành phố lại có thể khác nhau. Đây là thách thức lớn cho các nhà quy hoạch khi phát triển thành phố thông minh.

Thành phố thông minh không chỉ đơn giản là ứng dụng công nghệ hiện đại, mà còn phải tập trung vào nghiên cứu nhu cầu và thói quen của người dân, từ đó đưa ra các giải pháp khắc phục vấn đề một cách phù hợp nhất. Dưới đây là một số yếu tố quan trọng định hình các thành phố tương lai:

Di chuyển thông minh

Giao thông là vấn đề hàng đầu ảnh hưởng đến sự phát triển đô thị. Các yếu tố chính định hình giao thông thông minh bao gồm:

• Di chuyển chung: Xu hướng chia sẻ phương tiện như xe máy, ô tô, xe đạp ngày càng phổ biến, thay thế cho việc sở hữu phương tiện cá nhân. Điều này giúp giảm áp lực giao thông và khuyến khích sử dụng vận tải công cộng.

• Xe điện: Ô tô điện ngày càng phổ biến, nhưng để thúc đẩy sử dụng rộng rãi, cần cải thiện số lượng trạm sạc và nâng cấp lưới điện. Đây là bài toán cần giải của các thành phố tương lai.

• Quản lý giao thông thông minh: Các hệ thống như trung tâm điều hành giao thông và phần mềm giám sát sử dụng công nghệ AI đang được triển khai để giảm tắc nghẽn và cải thiện an toàn giao thông. Ví dụ, hệ thống iTMON ứng dụng AI giúp phát hiện và xử lý vi phạm giao thông hiệu quả.

Tòa nhà thông minh

Dân số thành phố tăng nhanh đòi hỏi giải pháp về nơi ở, học tập và làm việc. Tòa nhà thông minh trở thành yếu tố quan trọng, đáp ứng các tiêu chí:

• Bền vững: Sử dụng năng lượng tái tạo và vật liệu có thể tái chế, giảm lượng khí thải CO2.

• Bảo mật: Hệ thống kiểm soát truy cập, phòng cháy giúp bảo vệ an toàn cho người và tài sản.

• Tiết kiệm chi phí: Công nghệ cảm biến và tự động hóa giúp giảm tiêu thụ năng lượng, chi phí bảo trì và vận hành.

IoT – Nền tảng xây dựng thành phố thông minh

Công nghệ Internet vạn vật (IoT) đóng vai trò cốt lõi, thu thập và phân tích dữ liệu từ các cảm biến để hỗ trợ việc ra quyết định. Các thiết bị IoT kết nối liên tục, giúp thành phố vận hành hiệu quả hơn.

Tính bền vững là mục tiêu cốt lõi trong phát triển thành phố tương lai, với các giải pháp tập trung vào:

• Quản lý chất thải: Sử dụng cảm biến để đo mức đầy của thùng rác, tối ưu hóa lộ trình thu gom.

• Năng lượng: Sử dụng nguồn năng lượng tái tạo như tua-bin gió, tấm pin mặt trời, thậm chí tường năng lượng tích hợp, giúp thành phố tự sản xuất năng lượng nhiều hơn mức tiêu thụ.

Các thành phố thông minh trong tương lai không chỉ ứng dụng công nghệ mà còn hướng tới việc tối ưu hóa tài nguyên, bảo vệ môi trường, và cải thiện chất lượng sống cho người dân. Đây chính là nền tảng để xây dựng một tương lai bền vững và hiện đại.

4. Những thành phố “tương lai” trên thế giới hiện nay

Trên thế giới, một số thành phố đang tiên phong trong việc xây dựng mô hình đô thị thông minh, bền vững. Đây là những ví dụ điển hình giúp hình dung rõ hơn về cách các thành phố của chúng ta có thể phát triển trong tương lai.

Thành phố rừng thông minh – Mexico

Kiến trúc sư người Ý Stefano Boeri đã công bố kế hoạch xây dựng Smart Forest City gần Cancún, một thành phố thông minh với diện tích 557 ha và 7,5 triệu cây xanh có khả năng hấp thụ carbon.

Thành phố được thiết kế cho khoảng 130.000 cư dân, với những ngôi nhà giá rẻ phủ xanh bằng cây cối, tạo ra không gian sống bền vững và thân thiện với môi trường. Thu thập dữ liệu là một yếu tố quan trọng trong dự án, nhưng được đảm bảo sử dụng để cải thiện quản trị và mang lại lợi ích cho cộng đồng.

Telosa, Hoa Kỳ

Telosa là dự án đô thị tương lai do tỷ phú Marc Lore khởi xướng, nhằm “đặt tiêu chuẩn toàn cầu cho cuộc sống đô thị.” Thành phố này sử dụng 100% năng lượng tái tạo, chú trọng không gian sống xanh và tái chế nước tại chỗ.

Cư dân có thể di chuyển dễ dàng giữa nhà, nơi làm việc và các tiện ích khác chỉ trong 15 phút. Các phương tiện chạy bằng nhiên liệu hóa thạch bị cấm, thay thế bằng xe điện, xe tự lái và lối đi bộ. Các tòa nhà được thiết kế với mái nhà năng lượng mặt trời và trang trại khí canh.

Telosa cũng nổi bật với mô hình xã hội dựa trên chủ nghĩa công bằng (Equitism), nơi cư dân được tham gia vào quá trình ra quyết định, phân bổ ngân sách và chia sẻ quyền sở hữu đất. Dự án hướng tới mục tiêu đón 5 triệu cư dân vào năm 2050.

The Line, Ả Rập Saudi

Dự án The Line là một thành phố tuyến tính dài 170 km thuộc siêu dự án NEOM trị giá 500 tỷ USD. Với vốn đầu tư từ 100 đến 200 tỷ USD, The Line được thiết kế không có ô tô và khí thải, hoạt động hoàn toàn bằng năng lượng tái tạo.

Thành phố cao 500m và được bao bọc bởi mặt ngoài bằng gương, giúp tối ưu hóa ánh sáng tự nhiên. Nhờ hệ thống đường sắt cao tốc, cư dân có thể di chuyển toàn bộ chiều dài thành phố chỉ trong 20 phút. The Line dự kiến hoàn thành vào năm 2030, trở thành nơi sinh sống cho 9 triệu người.

Thành phố thông minh tại Việt Nam

Tại Việt Nam, các thành phố thông minh vẫn còn cách khá xa so với các mô hình tương lai này. Tuy nhiên, chính phủ, doanh nghiệp và các tổ chức đang nỗ lực nghiên cứu, triển khai giải pháp để nâng cao chất lượng cuộc sống và bảo vệ môi trường, đặt nền móng cho sự phát triển đô thị bền vững.

Những dự án và thành phố trên không chỉ là tầm nhìn mà còn là nguồn cảm hứng, thúc đẩy các quốc gia khác hướng tới một tương lai đô thị thông minh hơn, bền vững hơn.

5. Mô hình nhà máy thông minh là gì?

Bên cạnh khái niệm thành phố thông minh, mô hình nhà máy thông minh (Smart Factory) đang dần trở thành xu hướng gần gũi hơn với các doanh nghiệp sản xuất tại Việt Nam. Đây là một khái niệm trong bối cảnh của Cách mạng Công nghiệp 4.0, mô tả một hệ thống sản xuất tiên tiến ứng dụng các công nghệ hiện đại như Internet of Things (IoT), trí tuệ nhân tạo (AI), tự động hóa, dữ liệu lớn (big data) và các phần mềm phức tạp.

Mục tiêu chính của mô hình này là tạo ra một môi trường sản xuất tối ưu hóa, linh hoạt và thông minh, giúp doanh nghiệp nhanh chóng thích nghi với các thay đổi của thị trường. Các thiết bị và quy trình sản xuất trong nhà máy thông minh được kết nối chặt chẽ qua mạng, trao đổi dữ liệu theo thời gian thực để tự động điều chỉnh và tối ưu hóa hoạt động.

Đặc trưng của mô hình nhà máy thông minh (Smart Factory)

Mô hình nhà máy thông minh mang đến những đặc trưng nổi bật, giúp tạo ra môi trường sản xuất tối ưu, hiện đại và hiệu quả:

5.1 Kết hợp công nghệ thông tin (IT) và công nghệ vận hành (OT)

Mô hình này tích hợp hai lĩnh vực cốt lõi trong sản xuất:

• IT: Đảm nhiệm xử lý dữ liệu và phân tích thông tin.

• OT: Liên quan đến các hệ thống điều khiển và tự động hóa quy trình sản xuất.

5.2 Tự động hóa máy móc

Tự động hóa đóng vai trò quan trọng trong việc kiểm soát và quản lý các quy trình sản xuất. Các thiết bị, máy móc có khả năng:

• Tự động hoạt động, điều chỉnh linh hoạt.

• Đưa ra quyết định dựa trên dữ liệu và quy tắc được thiết lập.

5.3 Trí tuệ thông minh

Nhà máy thông minh sử dụng các công nghệ hiện đại như:

• Trí tuệ nhân tạo (AI).

• Học máy (Machine Learning).

• Phân tích dữ liệu (Data Analytics).

5.4 Kết nối toàn diện

Nhà máy thông minh kết nối tất cả các thiết bị, quy trình và máy móc thông qua Internet of Things (IoT). Tính kết nối cao cho phép:

• Trao đổi dữ liệu và thông tin liên tục.

• Theo dõi và tương tác giữa các thành phần trong thời gian thực.

5.5 Vận hành thời gian thực

Mô hình này hoạt động trong thời gian thực, cho phép:

• Theo dõi và phản ứng tức thì với các thay đổi trong quy trình sản xuất.

• Thực hiện dự đoán và tối ưu hóa dựa trên dữ liệu cập nhật mới nhất.

5.6 Trực quan hóa dữ liệu

Thông tin và dữ liệu sản xuất được hiển thị dưới dạng biểu đồ và hình ảnh trực quan, dễ hiểu. Điều này giúp các nhà quản lý và nhân viên giám sát quy trình một cách rõ ràng, nhanh chóng đưa ra quyết định phù hợp.

5.7 Số hóa toàn diện

Mô hình nhà máy thông minh đặt trọng tâm vào việc số hóa quy trình sản xuất:

• Chuyển đổi dữ liệu và thông tin thành dạng số hóa để phân tích và quản lý hiệu quả.

• Các quy trình sản xuất được số hóa, giúp tối ưu hóa và tự động hóa toàn bộ hệ thống.

6. Những công nghệ phổ biến trong mô hình nhà máy thông minh

Mô hình nhà máy thông minh (Smart Factory) được xây dựng dựa trên sự kết hợp của nhiều công nghệ hiện đại. Dưới đây là các công nghệ tiêu biểu:

Cảm biến (Sensors)

Cảm biến là thiết bị thu thập dữ liệu từ môi trường xung quanh, bao gồm ánh sáng, âm thanh, nhiệt độ, áp suất, và độ rung. Trong nhà máy thông minh, cảm biến giúp:

• Thu thập dữ liệu chính xác từ các quy trình sản xuất.

• Giám sát môi trường làm việc, đảm bảo hiệu suất và an toàn.

Điện toán đám mây (Cloud Computing)

Điện toán đám mây cung cấp nền tảng để:

• Lưu trữ khối lượng lớn dữ liệu từ các thiết bị sản xuất.

• Xử lý thông tin với khả năng mở rộng linh hoạt.

• Tiết kiệm chi phí vận hành hệ thống máy chủ.

Phân tích dữ liệu lớn (Big Data Analytics)

Big Data Analytics giúp:

• Xử lý và phân tích dữ liệu khổng lồ từ cảm biến và các nguồn khác.

• Phát hiện các mô hình, xu hướng và thông tin hữu ích.

• Tăng cường khả năng dự đoán và tối ưu hóa hiệu suất sản xuất.

Thực tế ảo (VR) và thực tế tăng cường (AR)

• Thực tế ảo (VR): Tạo môi trường giả lập để nhân viên kiểm tra và tối ưu hóa quy trình sản xuất.

• Thực tế tăng cường (AR): Hỗ trợ hướng dẫn và đào tạo nhân viên bằng cách hiển thị dữ liệu trực tiếp lên các đối tượng thực tế.

Bản sao kỹ thuật số (Digital Twins)

Digital Twins là phiên bản số hóa của thiết bị hoặc hệ thống sản xuất, giúp:

• Theo dõi và mô phỏng hoạt động thực tế trong môi trường ảo.

• Dự đoán sự cố và cải thiện hiệu suất sản xuất.

IoT – Internet vạn vật (Internet of Things)

IoT kết nối các thiết bị, máy móc và cảm biến trong một mạng lưới thống nhất. Công nghệ này hỗ trợ:

• Theo dõi và điều khiển từ xa các quy trình sản xuất.

• Đảm bảo tính liên tục và tương tác giữa các thành phần trong nhà máy.

Trí tuệ nhân tạo (AI)

AI được ứng dụng để:

• Phân tích dữ liệu, phát hiện mô hình và đưa ra quyết định thông minh.

• Dự đoán sự cố, cải thiện quy trình và tối ưu hóa hiệu suất sản xuất.

RPA – Tự động hóa quy trình bằng rô-bốt (Robotic Process Automation)

RPA sử dụng phần mềm rô-bốt để:

• Tự động hóa các nhiệm vụ lặp đi lặp lại trong sản xuất.

• Đảm bảo độ chính xác cao và tăng năng suất lao động.

Digital Twins

Đây là một phiên bản số hóa hoàn chỉnh của thiết bị hoặc hệ thống sản xuất, được sử dụng để:

• Mô phỏng các hoạt động thực tế trong môi trường ảo.

• Tối ưu hóa quy trình và đưa ra các quyết định thông minh dựa trên dữ liệu thực.

Kết luận

Thành phố thông minh và nhà máy thông minh không chỉ là xu hướng tất yếu trong thời đại công nghệ 4.0 mà còn mang lại những lợi ích vượt trội như tối ưu hóa hiệu suất, tiết kiệm chi phí và nâng cao chất lượng sống. Để doanh nghiệp của bạn bắt kịp xu thế và đạt được lợi thế cạnh tranh, hãy liên hệ ngay với Intech Group. Chúng tôi tự hào mang đến những giải pháp tự động hóa và nhà máy thông minh tối ưu, phù hợp với mọi nhu cầu phát triển của bạn.