量子運行

圖片來源：量子運行

基礎設施 3.0，重建未來的特大城市：城市的未來 P6

David Tal，出版商，未來主義者
@DavidTalWrites
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二，09 / 15 / 2020 - 08：56

每天有 200,000 人遷移到世界各地的城市。幾乎 70％到 2050 年，全球將有近 90% 的人居住在城市，北美和歐洲將接近 XNUMX%。

問題？

我們的城市並不是為了適應現在在他們的區號內定居的人的迅速湧入而設計的。我們許多城市賴以支持其不斷增長的人口的關鍵基礎設施主要是在 50 到 100 年前建造的。此外，我們的城市是為完全不同的氣候而建造的，並未針對當今發生的極端氣候事件進行很好的調整，隨著氣候變化的加劇，這種情況將在未來幾十年繼續發生。

總體而言，為了我們的城市——我們的家園——生存並發展到下一個 XNUMX 年，它們需要重建得更強大、更可持續。在我們城市未來系列的最後一章中，我們將探索推動城市重生的方法和趨勢。

我們周圍的基礎設施正在崩潰

在紐約市（2015 年數據），有 200 多所學校建於 1920 年代之前，有超過 1,000 英里的水管和 160 座已有 100 多年曆史的橋樑。在這些橋樑中，2012 年的一項研究發現，有 47 座橋樑存在結構缺陷和嚴重斷裂。紐約地鐵幹線信號系統的使用壽命已超過 50 年。如果所有這些腐爛都存在於世界上最富有的城市之一，你能假設你所在城市的修復狀態如何？

一般來說，當今大多數城市的基礎設施都是為 20 世紀建造的；現在的挑戰在於我們如何為 21 世紀翻新或更換這些基礎設施。這絕非易事。實現這一目標所需的維修清單很長。從長遠來看，到 75 年將有 2050% 的基礎設施在今天不存在。

不僅在發達國家缺乏基礎設施；有人可以爭辯說，這一需求對發展中世界來說更為緊迫。公路、高速公路、高速鐵路、電信、管道和污水處理系統，非洲和亞洲的一些地區需要這些工程。

根據一個 report 根據 Navigant Research，2013 年全球建築存量總計 138.2 億平方米，其中 2% 為住宅建築。未來 73 年，這一數字將增長到 171.3 億平方米，年復合增長率略高於 2%——其中大部分增長將發生在中國，每年新增 10 億平方米的住宅和商業建築存量。

總體而言，未來十年全球建築業增長的 65% 將發生在新興市場，每年至少需要 1 萬億美元的投資來彌補與發達國家的差距。

重建和更換基礎設施的新工具

就像建築物一樣，我們未來的基礎設施將極大地受益於第一次描述的建築創新第三章這個系列的。這些創新包括使用：

先進的預製建築組件，使建築工人能夠像使用樂高積木一樣建造結構。
機器人建築工人增加（在某些情況下取代）人類建築工人的工作，提高工作場所的安全性、施工速度、準確性和整體質量。
建築規模的 3D 打印機將應用增材製造工藝，通過以精細控制的方式逐層倒出水泥來建造真人大小的房屋和建築物。
偶然的建築- 一種遙遠的未來建築技術 - 允許建築師專注於最終建築產品的設計和形狀，然後讓機器人使用定制設計的建築材料將結構注入存在。

在材料方面，創新將包括具有獨特性能的建築級混凝土和塑料的進步。這些創新包括一種新的道路混凝土驚人的滲透性，讓水直接通過它，以避免極端的洪水或濕滑的路況。另一個例子是混凝土，它可以自愈由於環境或地震造成的裂縫。

我們將如何為所有這些新的基礎設施提供資金？

很明顯，我們需要修復和更換我們的基礎設施。我們很幸運，在接下來的二十年中，我們將看到各種新的建築工具和材料的引入。但是政府將如何為所有這些新的基礎設施買單呢？鑑於當前兩極分化的政治氣候，政府將如何通過巨額預算來減少我們的基礎設施積壓？

一般來說，找錢不是問題。如果政府認為這將使足夠多的投票選民受益，他們可以隨意印鈔。正是由於這個原因，一次性基礎設施項目已成為大多數競選活動之前在選民面前晃來晃去的胡蘿蔔政治家。老牌企業和挑戰者經常就誰將為最新的橋樑、高速公路、學校和地鐵系統提供資金展開競爭，但往往忽略了對現有基礎設施的簡單維修。（通常，創建新的基礎設施比修復現有的基礎設施或無形的基礎設施（如下水道和水管）吸引更多的選票。）

這種現狀就是為什麼全面改善我們國家基礎設施赤字的唯一方法是提高公眾對該問題的認識水平和公眾對此採取行動的動力（憤怒和乾草叉）。但在此之前，這種更新過程最多只能是零碎的，直到 2020 年代後期——屆時將出現一些外部趨勢，從而大幅推動對基礎設施建設的需求。

首先，發達國家的政府將開始經歷創紀錄的失業率，這主要是由於自動化的發展。正如我們在工作的未來系列，先進的人工智能和機器人技術將在廣泛的學科和行業中越來越多地取代人類勞動力。

其次，氣候變化將導致越來越嚴重的氣候模式和事件發生，正如我們在氣候變化的未來系列。正如我們將在下面進一步討論的那樣，極端天氣將導致我們現有的基礎設施以比大多數城市準備的速度更快的速度出現故障。

為了應對這些雙重挑戰，絕望的政府最終將轉向行之有效的製造戰略——基礎設施建設——並擁有大量現金。根據國家的不同，這筆錢可能只是通過新的稅收、新的政府債券、新的融資安排（稍後描述）以及越來越多地來自公私合作夥伴關係來獲得。不管成本如何，政府都會付出代價——既可以平息普遍失業引起的公眾騷亂，也可以為下一代建造防氣候變化的基礎設施。

事實上，到 2030 年代，隨著工作自動化時代的加速，大型基礎設施項目可能是政府資助的最後一項重大舉措，可以在短時間內創造數十萬個不可出口的工作崗位。

保護我們的城市

到 2040 年代，極端氣候模式和事件將把我們的城市基礎設施推向極限。遭受極端高溫的地區可能會出現嚴重的道路車轍，由於廣泛的輪胎故障導致交通擁堵加劇，鐵軌發生危險的翹曲，以及因空調爆炸而超載的電力系統。

經歷中等降水的地區可能會經歷風暴和龍捲風活動的增加。大雨將導致下水道超載，導致數十億的洪水損失。在冬季，這些地區可能會突然出現以英尺到米為單位的大量降雪。

對於那些位於沿海或低窪地區的人口稠密中心，如美國的切薩皮克灣地區或孟加拉國南部的大部分地區或上海和曼谷等城市，這些地方可能會經歷極端風暴潮。如果海平面上升的速度快於預期，還可能導致氣候難民從這些受影響的內陸地區大規模遷移。

撇開所有這些世界末日的情景不談，公平地說，我們的城市和基礎設施要為這一切負部分責任。

未來是綠色基礎設施

全球 47% 的溫室氣體排放來自我們的建築和基礎設施；它們還消耗世界能源的 49%。由於缺乏用於大規模建築和基礎設施維護的資金，這些排放和能源消耗中的大部分是完全可以避免的浪費。由於 1920-50 年代盛行的過時建築標準的結構效率低下，它們也存在，當時我們大多數現有的建築物和基礎設施都是建造的。

然而，這種現狀提供了一個機會。一個 report 由美國政府的國家可再生能源實驗室計算得出，如果使用最新的節能技術和建築規範對美國的建築物進行改造，可以將建築能源使用量減少 60%。此外，如果太陽能電池板和太陽能窗被添加到這些建築物中，以便它們可以自己生產大部分或全部電力，能源減少可以增加到 88%。與此同時，聯合國環境規劃署的一項研究發現，如果在全球範圍內實施類似的舉措，可以降低排放率並實現 30% 以上的能源節約。

當然，這些都不便宜。僅在美國，為實現這些節能目標所需的基礎設施改進將在 4 年內花費大約 40 萬億美元（每年 100 億美元）。但另一方面，這些投資帶來的長期能源節約將相當於 6.5 萬億美元（每年 165 億美元）。假設這些投資是通過未來產生的能源節約來資助的，那麼這種基礎設施更新代表了令人印象深刻的投資回報。

事實上，這種融資方式，叫做共享儲蓄協議安裝設備，然後由最終用戶通過所述設備產生的節能支付費用，是推動北美和歐洲大部分地區住宅太陽能熱潮的原因。 Ameresco、SunPower Corp. 和隸屬於 SolarCity 的 Elon Musk 等公司已利用這些融資協議幫助成千上萬的私人房主脫離電網並降低電費。同樣地，綠色抵押是一種類似的融資工具，允許銀行和其他貸款公司為安裝太陽能電池板的企業和房主提供較低的利率。