随着我们深入探索人工智能（AI）与区块链技术融合的系列文章，我们的视线已投向未来 — — 尤其是聚焦于城市基础设施的未来，以及 AI、区块链与物联网（IoT）等智能技术的深度融合。

到目前为止，本系列文章主要聚焦于去中心化软件以及 AI 协议如何提升整个去中心化金融（DeFi）领域。内容涵盖从提高区块链互操作性到通过异常检测识别现代风险载体，甚至包括如何使这些系统能够抵御量子计算的必然性，从而实现未来防护。

本文的独特魅力在于，它深入探讨了与我们日常生活息息相关的有形实体基础设施。文章开篇将简要追溯物联网（IoT）的发展历程，明确界定 IoT 的概念，并阐述其当前的实际运作机制。随后，我们将探索如何将 IoT 与区块链技术巧妙融合，为智慧城市的未来奠定基石，并描绘一个完全集成的智慧城市的可能面貌。通过审视一些当前的实际案例，我们将进一步讨论智慧城市在迈向全面实现的过程中必须跨越的关键障碍。

了解物联网（IoT）基础知识

IoT 涵盖的是那些内置了传感器或软件并具备网络连接能力的物理实体，它们能够在网络上传输和共享数据。这些设备种类繁多，既包括简单的家用物品如恒温器和冰箱，也涵盖更为复杂的系统，例如工业机械、能源网络或交通基础设施。

每一台设备都会持续收集各类信息，这些信息可能涉及房屋或冰箱内部的温度、个人的静息心率，或是自动驾驶车辆的位置及其与其他物体的接近程度等。随后，这些信息会通过各种网络（如无线、蜂窝或蓝牙）被发送至中央平台，如云服务器或本地网络。在该平台上，原始数据会经历分析处理，之后，中央平台会向设备发送指令。以恒温器为例，它会监测房间的温度，将相关数据发送至中央平台，并根据接收到的指令来调节温度，无论是升高、降低还是保持不变。

物联网（IoT）的重要性

在本系列第二篇关于AI 局限性的文章中，我们探讨了数据孤岛问题以及在训练 AI 模型时高质量原始数据的重要性。我们指出，数据已成为地球上最有价值的资产，其价值甚至超过了石油、天然气、黄金甚至比特币。IoT 能够大规模生产数万亿个未被篡改的原始数据点，这正是 IoT 本身如此有价值的原因。当 IoT 与区块链技术存储不可篡改记录的能力以及能够轻松分析海量数据并通过代理进行自主行动的 AI 协议相结合时，IoT 作为一种资源变得更加不可或缺。

物联网（IoT）的起源

与我们探索 AI 和区块链技术的早期历史类似，IoT 可以追溯到 20 世纪 60 年代，当时美国宇航局（NASA）的阿波罗登月制导系统使用了嵌入式跟踪系统。这被广泛认为是首个有记录的设备通过网络发送和共享数据的案例。从那时起，机器对机器（M2M）学习在 20 世纪 70 年代开始发展，但在 20 世纪 70 年代和 80 年代与 AI 开发一样陷入了类似的发展停滞期。

对 IoT 兴趣的重新点燃恰逢 20 世纪 90 年代和 21 世纪初互联网的发展和普及。无线技术和蜂窝服务的爆炸式增长为 IoT 的蓬勃发展奠定了基础。在接下来的二十年里，越来越多的设备联网并共享数据。

然后，2020 年的新冠肺炎疫情成为加速物联网增长的另一个催化剂。随着世界停摆，关键基础设施寻求创新方法来维持运营。医疗保健、农业和供应链是首批开始大规模集成 IoT 的几个行业之一。与此同时，零售消费者在封锁期间寻求创新方法来跟踪和分享他们完全数字化生活的各个方面。这为 IoT 的下一步发展及其与智能城市中的 AI 和区块链技术的融合奠定了基础。

智慧城市

尽管流行文化中对未来智慧城市面貌的大部分预测与现实尚有较大差距，但与物联网（IoT）、人工智能（AI）和区块链技术的融合，已经使得一些描绘在今天变得触手可及，而非遥不可及。简而言之，智慧城市是融合了新兴解决方案的城市典范，旨在构建更加高效、管理更为精细的城市基础设施。

这可以通过在家庭和企业内部对 IoT 进行优化，实现预测性维护和电网效能提升，或者借助更广泛的政策整合措施，例如强化公共交通系统、改进公共服务设施以及推动可持续发展目标的实现。IoT 设备彼此互联，并融入最高效、最可持续的应用场景中。试想一下，一个能够监测天气模式，并通过去中心化的蜂窝网络和卫星互联网连接，提前向应急响应车辆发送受影响最严重区域信息的智能恒温器；或者一个动态交通路线规划模型，它能实时更新所有自动驾驶车辆的行驶路线，并为每辆车规划出最优的回家路径。智慧城市的二阶效应所激发的整合效应与协同效应，其潜力是无穷无尽的。

智能垃圾管理

垃圾管理虽非最具吸引力的话题，但其重要性不言而喻，几乎每个地方政府都面临着这一挑战。垃圾填埋场常常被掩埋或隐匿于公众视野之外，不断渗出渗滤液并释放有害的甲烷气体。对不同垃圾材料的分类收集与协调处理，不仅成本高昂，而且效率低下。幸运的是，智能城市正借助一系列创新的解决方案来应对这些难题。

巴塞罗那市政府与恩华克（Envac）集团的携手合作，使巴塞罗那在智能垃圾管理领域处于领先地位。他们的智能垃圾管理系统起源于 1992 年奥运会的一个试点项目，自那时起，该系统已逐步发展成为一个在全球范围内得到广泛应用的综合性零废弃管理模式。该模式的核心是一个完全集成的地下垃圾管理管道系统。市民们需将垃圾正确分类，并投放到城市内定期设置的垃圾投放点。这些投放点配备了自动分类系统，垃圾随后会通过地下管道被送出城市进行集中收集。垃圾收集站点的维护工作是根据实际需求而非固定的时间表来进行的。该系统带来的成效显著：市民们由于意识到自身行为的影响，垃圾投放量有所减少；城市内的垃圾管理卡车数量减少了高达 90%；毒素和温室气体的排放量也降低了 90%；同时，形成了一个效率更高、维护成本更低的垃圾收集车队。

去中心化无线网络

Helium是 IoT 与区块链技术融合当前最佳的用例之一。该项目是一个基于区块链的去中心化无线网络，能够为 IoT 设备提供远距离的低功耗连接。事实证明，它在非洲以及传统基础设施无法覆盖或扩展成本过高的地区尤其有效。

Helium 将一系列热点（或称节点）相互连接，这些热点实质上是低功耗版本的路由器，旨在为周边区域内的 IoT 设备提供低功耗的无线连接服务。任何人都有能力购买并部署热点，而且一个区域内热点的数量越多，其提供的无线覆盖范围就越广泛。Helium 的区块链系统采用了一种名为覆盖证明（Proof of Coverage，PoC）的共识机制，该机制通过热点之间的相互挑战来验证它们的位置信息以及它们是否确实在为特定区域提供无线覆盖服务。作为提供覆盖服务和发起挑战的回报，热点能够获得 Helium 的原生加密货币 HNT 作为奖励。此外，为了进一步推动网络的扩展和增强 IoT 设备的连接性，热点还会因为中继来自 IoT 设备的数据而获得额外的 HNT 奖励。

区块链协议如 Helium 无疑将在智慧城市的转型过程中扮演不可或缺的角色。它们提供长距离、低功耗的网络接入，使得即便是最简单的设备也能在任何地区轻松连接，这将成为智慧城市建设的一个标志性特点，并为更复杂的 IoT 应用奠定坚实基础。通过整合 AI 协议，可以进一步提升这些网络模型的效率，有效保障数据隐私，并优化网络热点的布局与性能。

智慧城市面临的挑战

智慧城市的建设，以及 IoT、区块链技术和 AI 的融合，面临的首要且最为显著的障碍在于，这些城市并非从零开始构建。像Telosa超级城市项目这样具备先天优势的案例实属罕见。多数情况下，推动智慧城市的发展需要对现有城市运作模式进行彻底改造和优化。历史悠久的城市，有的已存在数百年甚至数千年，往往对基础设施的变革持保守态度。因此，这一技术转型过程将是渐进的、成本高昂的，并且会遇到来自担忧变革影响的公民的监管挑战。

个人隐私是众多人心中的另一大忧虑。IoT 在网络中生成和共享的数据极易被滥用。若缺乏明确的指导原则来界定哪些信息正在被收集、共享和用于训练，以及缺乏保护 IoT 设备所有者个人身份的政策，许多公民可能会对政府介入其数字生活的做法感到不满。幸运的是，政府若能采纳零知识证明和量子抗性协议等快速进步的技术领域，或许能为公众带来一丝安心。

智慧城市还需解决的第三个挑战在于存储 IoT 数据集的区块链之间的数据互操作性。若区块链仅包含碎片化信息，那么将制约 AI 全面分析和执行指令的能力。值得庆幸的是，再次提及，已有新型的可互操作区块链协议应运而生，它们配备了增强型的 AI 异常检测功能，专为解决这些问题而设计。

智慧城市的未来

尽管挑战重重，但智慧城市与 IoT、AI、区块链技术融合的前景依然璀璨夺目。Telosa 等项目彰显了智慧城市所能达成的长远理想愿景，而巴塞罗那市等当下的实践案例则生动展现了今日之可能。

我们的系列文章持续关注着 AI 与区块链技术的交汇融合。然而，在智慧城市的语境下，IoT 同样是一项引人注目的创新性技术。这三者的紧密结合，或许正是塑造我们未来日常生活方式的关键所在。

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AI、区块链和物联网的交汇：智慧城市的三重奏 was originally published in KavaChinese on Medium, where people are continuing the conversation by highlighting and responding to this story.