Công nghệ đô thị thông minh cho quy hoạch đô thị bền vững: Bằng chứng và bài học về công bằng từ Thâm Quyến

Công nghệ đô thị thông minh cho quy hoạch đô thị bền vững: Bằng chứng và bài học về công bằng từ Thâm Quyến

Smart city technologies for sustainable urban planning: Evidence and equity lessons from Shenzhen

SHARE COMMENTS

1 – GIỚI THIỆU

Quá trình đô thị hóa nhanh trên toàn cầu – với dự báo hơn 68% dân số thế giới sẽ sống ở các thành phố vào năm 2050 – đã làm trầm trọng thêm các thách thức môi trường như suy giảm không gian xanh, ô nhiễm, cạn kiệt tài nguyên và biến đổi khí hậu. Quy hoạch đô thị xanh bền vững được định vị như một khuôn khổ quan trọng nhằm kết hợp hạ tầng thân thiện môi trường, năng lượng tái tạo và chính sách sử dụng đất hiệu quả để giảm phát thải và nâng cao chất lượng sống. Những tiến bộ của IoT, trí tuệ nhân tạo (AI) và phân tích dữ liệu lớn mở ra tiềm năng mạnh mẽ cho việc tối ưu hóa quản lý đô thị, giúp giám sát môi trường theo thời gian thực, quản lý tài nguyên và hỗ trợ hoạch định dựa trên bằng chứng.

Tuy nhiên, đa số các nghiên cứu hiện hữu hoặc chỉ tập trung hẹp vào hiệu quả công nghệ, hoặc thiếu cách tiếp cận toàn diện về công bằng, quản trị và tác động dài hạn – đặc biệt tại các siêu đô thị của khu vực Global South. Thâm Quyến (Trung Quốc) nổi lên như một mô hình tiên phong về tích hợp công nghệ thông minh vào phát triển đô thị xanh nhờ các sáng kiến như lưới điện thông minh, giao thông dùng AI, đô thị bọt biển và phủ xanh thẳng đứng. Dù vậy, các thách thức quan trọng vẫn tồn tại: chi phí đầu tư cao, cấu trúc quản trị phân mảnh, rủi ro quyền riêng tư dữ liệu và bất bình đẳng tiếp cận, khi các cộng đồng thu nhập thấp thường ít được hưởng lợi hơn từ hạ tầng thông minh.

Trong bối cảnh đó, nghiên cứu đặt ra vấn đề trọng tâm: cần hiểu rõ cách thức công nghệ thông minh có thể được tích hợp chiến lược vào quy hoạch đô thị nhằm tối ưu hóa bền vững môi trường mà vẫn đảm bảo công bằng xã hội. Bằng cách phân tích kinh nghiệm Thâm Quyến – thành phố đầu tiên điện khí hóa hoàn toàn hệ thống xe buýt công cộng, áp dụng nhiều công nghệ IoT/AI quy mô lớn – nghiên cứu hướng tới lấp đầy khoảng trống kiến thức về mối quan hệ giữa công nghệ, quản trị và công bằng trong quá trình chuyển đổi đô thị xanh.

2 – MÔ TẢ HỆ THỐNG

Hệ thống công nghệ đô thị thông minh được triển khai tại Thâm Quyến được thiết kế như một cấu trúc tích hợp đa tầng, trong đó các thành phần IoT, AI, dữ liệu lớn và hạ tầng xanh vận hành theo cơ chế tương tác nhằm hỗ trợ quy hoạch và quản trị đô thị dựa trên bằng chứng. Lưới điện thông minh bao gồm hơn 2,1 triệu công tơ thông minh, 50.000 cảm biến IoT và các nền tảng phân tích dự báo sử dụng AI, cho phép kiểm soát thời gian thực về hồ sơ tải, cân bằng nguồn – tải và tích hợp năng lượng tái tạo từ điện gió ngoài khơi, điện mặt trời và lưu trữ pin. Hệ thống giao thông thông minh dựa trên mạng lưới camera, cảm biến giao thông, thuật toán điều khiển tín hiệu theo thời gian thực và mô hình học máy do Tencent phát triển; toàn bộ đội xe buýt và taxi điện vận hành trong một hệ sinh thái năng lượng – giao thông đồng bộ.

Song song đó, hạ tầng “đô thị bọt biển” được hình thành như một hệ thống sinh thái đô thị nhân tạo, bao gồm lớp bề mặt thấm nước, vườn mưa, hồ điều tiết, các tuyến đường thấm nước và hệ thống dự báo lũ do AI vận hành. Ở cấp độ không gian xanh thẳng đứng, thành phố ứng dụng các tường xanh, vườn trên mái, mặt đứng phủ cây kết hợp cảm biến tưới tiêu tự động nhằm giảm nhiệt độ bề mặt và cải thiện chất lượng không khí. Các lớp dữ liệu từ lưới điện, giao thông, thủy văn và môi trường được tích hợp trên nền tảng quản trị số của thành phố, tạo nên một hệ thống ra quyết định tập trung cho quy hoạch đô thị bền vững.

3 – PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Nghiên cứu áp dụng phương pháp hỗn hợp nhằm đảm bảo đánh giá toàn diện các khía cạnh kỹ thuật, môi trường, chính sách và công bằng xã hội của các sáng kiến đô thị thông minh tại Thâm Quyến. Phần định tính bao gồm phân tích nội dung của 15 văn bản chính sách ban hành từ 2015 đến 2023, bao gồm các kế hoạch phát triển thành phố thông minh, chương trình đô thị bọt biển và lộ trình điện hóa giao thông công cộng. Bên cạnh đó, 210 phỏng vấn bán cấu trúc với các bên liên quan—cơ quan nhà nước, doanh nghiệp công nghệ, học giả, nhóm đại diện cộng đồng—được sử dụng để thu thập các quan điểm đa chiều về hiệu quả công nghệ, rủi ro an ninh dữ liệu, chi phí triển khai và vấn đề bất bình đẳng tiếp cận.

Phần định lượng được xây dựng từ dữ liệu năng lượng và phát thải CO₂ của các hệ thống lưới điện và giao thông giai đoạn 2018–2023, dữ liệu lưu lượng xe từ 10 hành lang giao thông chính, ảnh viễn thám Landsat dùng để đo biến động không gian xanh, và mô hình thủy văn dùng để đánh giá hiệu quả hấp thụ nước mưa của hạ tầng bọt biển. Các phương pháp phân tích thống kê, mô hình hồi quy không gian, phân tích xu hướng và phân tích chi phí – lợi ích được sử dụng để định lượng tác động của các sáng kiến. Nghiên cứu áp dụng quy trình kiểm định độ tin cậy như hệ số Cohen’s κ = 0.82 trong phân tích định tính, kiểm tra độ nhạy ±10% đối với các biến mô hình, đồng thời tuân thủ nghiêm ngặt các tiêu chuẩn đạo đức về ẩn danh dữ liệu và đồng thuận tham gia.

4 – KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU

Kết quả phân tích cho thấy các sáng kiến công nghệ thông minh của Thâm Quyến đã tạo ra những cải thiện đáng kể về hiệu quả năng lượng, giảm phát thải, khả năng chống chịu khí hậu và mở rộng không gian xanh. Lưới điện thông minh giảm được 15% mức tiêu thụ năng lượng, tương đương 1,6 TWh mỗi năm, đồng thời nâng tỷ lệ năng lượng tái tạo trong hệ thống từ 28% lên 42% chỉ trong bốn năm. Sự kết hợp giữa công tơ thông minh, dự báo bằng AI và tích hợp điện gió ngoài khơi 1,2 GW giúp thành phố tiến gần hơn tới mục tiêu năng lượng carbon thấp. Mặc dù vậy, các rủi ro an ninh mạng thể hiện rõ khi có 47 vụ tấn công hệ thống trong năm 2023, cho thấy thách thức lớn về bảo mật dữ liệu năng lượng. Ngoài ra, khoảng cách tiếp cận giữa các nhóm dân cư giàu – nghèo trở nên rõ rệt khi chương trình cho thuê năng lượng mặt trời chỉ tiếp cận được 18% hộ thu nhập thấp so với 62% hộ thu nhập cao.

Trong lĩnh vực giao thông, hệ thống phân luồng bằng AI giúp giảm 20% lượng phát thải CO₂ từ giao thông, cải thiện tốc độ lưu thông từ 18 lên 27 km/h, trong khi đội xe buýt 100% điện và 94% taxi điện đưa Thâm Quyến trở thành thành phố có mức điện hóa giao thông công cộng lớn nhất thế giới. Tuy nhiên, sự thiên lệch của thuật toán do ưu tiên tuyến thương mại khiến thời gian di chuyển ở ngoại ô tăng 18%, cho thấy tác động bất bình đẳng của công nghệ. Đồng thời, thách thức môi trường mới xuất hiện dưới dạng 12.000 tấn pin thải mỗi năm, trong đó chỉ 35% được tái chế.

Hạ tầng đô thị bọt biển chứng minh hiệu quả cao khi giảm thiểu ngập lụt với mức giảm 60% tại Long Gang và giảm thiệt hại kinh tế từ 220 triệu USD xuống còn 90 triệu USD trong bốn năm. Tuy nhiên, sự khác biệt về ngân sách duy tu khiến hiệu quả không đồng đều giữa các quận. Về mặt không gian xanh, diện tích phủ xanh thẳng đứng tăng 30% góp phần hạ 3–4°C nhiệt độ bề mặt và cải thiện AQI từ 58 xuống 45. Dù nhận được sự ủng hộ mạnh mẽ (88%), chi phí đầu tư và bảo trì cao khiến mô hình này khó mở rộng tại các khu vực dân cư thu nhập thấp.

5 – KẾT LUẬN

Nghiên cứu kết luận rằng các công nghệ đô thị thông minh, khi được triển khai đồng bộ trong hệ thống quy hoạch, có thể trở thành động lực quan trọng thúc đẩy mục tiêu đô thị xanh và bền vững. Những cải thiện trong hiệu quả năng lượng, giảm phát thải và tăng khả năng chống chịu khí hậu cho thấy tiềm năng thực tế của IoT, AI và dữ liệu lớn trong việc giải quyết các thách thức môi trường của các siêu đô thị. Tuy nhiên, nghiên cứu cũng nhấn mạnh rằng công nghệ không thể tách rời khỏi vấn đề công bằng xã hội và quản trị minh bạch. Các khoảng cách về tiếp cận công nghệ, rủi ro an ninh dữ liệu và chi phí đầu tư cao đặt ra yêu cầu rõ ràng về các chiến lược bổ trợ mang tính xã hội, bao gồm chính sách trợ giá cho nhóm yếu thế, tiêu chuẩn hóa quy trình quản trị dữ liệu, mở rộng hợp tác công–tư và thiết kế công nghệ thích ứng cho bối cảnh thu nhập thấp.

Kinh nghiệm của Thâm Quyến cung cấp bằng chứng thực nghiệm rằng công nghệ đô thị thông minh có thể mang lại hiệu quả mạnh mẽ nhưng cần được định hướng bởi các giá trị công bằng, minh bạch và bền vững dài hạn. Việc sao chép mô hình của Thâm Quyến sang các thành phố khác cần đi kèm sự điều chỉnh phù hợp với điều kiện kinh tế – xã hội và chính trị tại địa phương. Nghiên cứu khẳng định rằng chỉ khi công nghệ và chính sách hành động song hành, đô thị thông minh mới có khả năng trở thành nền tảng thực sự của quy hoạch bền vững thế kỷ XXI.