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基础设施 3.0，重建未来的特大城市：城市的未来 P6

David Tal，出版商，未来主义者
@DavidTalWrites
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二，09 / 15 / 2020 - 08：56

每天有 200,000 人迁移到世界各地的城市。几乎 70 percent 到 2050 年，全球将有近 90% 的人居住在城市，北美和欧洲将接近 XNUMX%。

这个问题？

我们的城市并不是为了适应现在在他们的区号内定居的人的迅速涌入而设计的。我们许多城市赖以支持其不断增长的人口的关键基础设施主要是在 50 到 100 年前建造的。此外，我们的城市是为完全不同的气候而建造的，并未针对当今发生的极端气候事件进行很好的调整，随着气候变化的加剧，这种情况将在未来几十年继续发生。

总体而言，为了我们的城市——我们的家园——生存并发展到下一个 XNUMX 年，它们需要重建得更强大、更可持续。在我们城市未来系列的最后一章中，我们将探索推动城市重生的方法和趋势。

我们周围的基础设施正在崩溃

在纽约市（2015 年数据），有 200 多所学校建于 1920 年代之前，有超过 1,000 英里的水管和 160 座已有 100 多年历史的桥梁。在这些桥梁中，2012 年的一项研究发现，有 47 座桥梁存在结构缺陷和严重断裂。纽约地铁干线信号系统的使用寿命已超过 50 年。如果所有这些腐烂都存在于世界上最富有的城市之一，你能假设你所在城市的修复状态如何？

一般来说，当今大多数城市的基础设施都是为 20 世纪建造的；现在的挑战在于我们如何为 21 世纪翻新或更换这些基础设施。这绝非易事。实现这一目标所需的维修清单很长。从长远来看，到 75 年将有 2050% 的基础设施在今天不存在。

不仅在发达国家缺乏基础设施；有人可以争辩说，这一需求对发展中世界来说更为紧迫。公路、高速公路、高速铁路、电信、管道和污水处理系统，非洲和亚洲的一些地区需要这些工程。

根据一个报告根据 Navigant Research，2013 年全球建筑存量总计 138.2 亿平方米，其中 2% 为住宅建筑。未来 73 年，这一数字将增长到 171.3 亿平方米，年复合增长率略高于 2%——其中大部分增长将发生在中国，每年新增 10 亿平方米的住宅和商业建筑存量。

总体而言，未来十年全球建筑业增长的 65% 将发生在新兴市场，每年至少需要 1 万亿美元的投资来弥补与发达国家的差距。

重建和更换基础设施的新工具

就像建筑物一样，我们未来的基础设施将极大地受益于第一次描述的建筑创新第三章这个系列的。这些创新包括使用：

先进的预制建筑组件，使建筑工人能够像使用乐高积木一样建造结构。
机器人建筑工人增加（在某些情况下取代）人类建筑工人的工作，提高工作场所的安全性、施工速度、准确性和整体质量。
建筑规模的 3D 打印机将应用增材制造工艺，通过以精细控制的方式逐层倒出水泥来建造真人大小的房屋和建筑物。
偶然的建筑- 一种遥远的未来建筑技术 - 允许建筑师专注于最终建筑产品的设计和形状，然后让机器人使用定制设计的建筑材料将结构注入存在。

在材料方面，创新将包括具有独特性能的建筑级混凝土和塑料的进步。这些创新包括一种新的道路混凝土惊人的渗透性，让水直接通过它，以避免极端的洪水或湿滑的路况。另一个例子是混凝土，它可以自愈由于环境或地震造成的裂缝。

我们将如何为所有这些新的基础设施提供资金？

很明显，我们需要修复和更换我们的基础设施。我们很幸运，在接下来的二十年中，我们将看到各种新的建筑工具和材料的引入。但是政府将如何为所有这些新的基础设施买单呢？鉴于当前两极分化的政治气候，政府将如何通过巨额预算来减少我们的基础设施积压？

一般来说，找钱不是问题。如果政府认为这将使足够多的投票选民受益，他们可以随意印钞。正是由于这个原因，一次性基础设施项目已成为大多数竞选活动之前在选民面前晃来晃去的胡萝卜政治家。老牌企业和挑战者经常就谁将为最新的桥梁、高速公路、学校和地铁系统提供资金展开竞争，往往忽略对现有基础设施的简单维修。（通常，创建新基础设施比修复现有基础设施或无形基础设施（如下水道和水管）吸引更多选票。）

这种现状就是为什么全面改善我们国家基础设施赤字的唯一方法是提高公众对该问题的认识水平和公众对此采取行动的动力（愤怒和干草叉）。但在此之前，这种更新过程最多只能是零碎的，直到 2020 年代后期——届时将出现一些外部趋势，从而大幅推动对基础设施建设的需求。

首先，发达国家的政府将开始经历创纪录的失业率，这主要是由于自动化的发展。正如我们在工作的未来系列，先进的人工智能和机器人技术将在广泛的学科和行业中越来越多地取代人类劳动力。

其次，气候变化将导致越来越严重的气候模式和事件发生，正如我们在气候变化的未来系列。正如我们将在下面进一步讨论的那样，极端天气将导致我们现有的基础设施以比大多数城市准备的速度更快的速度出现故障。

为了应对这些双重挑战，绝望的政府最终将转向行之有效的制造战略——基础设施建设——并拥有大量现金。根据国家的不同，这笔钱可能只是通过新的税收、新的政府债券、新的融资安排（稍后描述）以及越来越多地来自公私合作伙伴关系来获得。不管成本如何，政府都会付出代价——既可以平息普遍失业引起的公众骚乱，也可以为下一代建造防气候变化的基础设施。

事实上，到 2030 年代，随着工作自动化时代的加速，大型基础设施项目可能是政府资助的最后一项重大举措，可以在短时间内创造数十万个不可出口的工作岗位。

保护我们的城市

到 2040 年代，极端气候模式和事件将把我们的城市基础设施推向极限。遭受极端高温影响的地区可能会出现严重的道路车辙，由于广泛的轮胎故障导致交通拥堵加剧，铁轨发生危险的翘曲，以及空调爆炸导致电力系统过载。

经历中等降水的地区可能会经历风暴和龙卷风活动的增加。大雨将导致下水道超载，导致数十亿的洪水损失。在冬季，这些地区可能会突然出现以英尺到米为单位的大量降雪。

对于那些位于沿海或低洼地区的人口稠密中心，如美国的切萨皮克湾地区或孟加拉国南部的大部分地区或上海和曼谷等城市，这些地方可能会经历极端风暴潮。如果海平面上升的速度快于预期，还可能导致气候难民从这些受影响的内陆地区大规模迁移。

撇开所有这些世界末日的情景不谈，公平地说，我们的城市和基础设施要为这一切负部分责任。

未来是绿色基础设施

全球 47% 的温室气体排放来自我们的建筑和基础设施；它们还消耗世界能源的 49%。由于缺乏用于大规模建筑和基础设施维护的资金，这些排放和能源消耗中的大部分是完全可以避免的浪费。由于 1920-50 年代盛行的过时建筑标准的结构效率低下，它们也存在，当时我们大多数现有的建筑物和基础设施都是建造的。

然而，这种现状提供了一个机会。一个报告由美国政府的国家可再生能源实验室计算得出，如果使用最新的节能技术和建筑规范对美国的建筑物进行改造，可以将建筑能源使用量减少 60%。此外，如果太阳能电池板和太阳能窗被添加到这些建筑物中，以便他们可以自己生产大部分或全部电力，能源减少可以增加到 88%。与此同时，联合国环境规划署的一项研究发现，如果在全球范围内实施类似的举措，可以降低排放率并实现 30% 以上的能源节约。

当然，这些都不便宜。仅在美国，为实现这些节能目标所需的基础设施改进将在 4 年内花费大约 40 万亿美元（每年 100 亿美元）。但另一方面，这些投资带来的长期能源节约将相当于 6.5 万亿美元（每年 165 亿美元）。假设这些投资是通过未来产生的能源节约来资助的，那么这种基础设施更新代表了令人印象深刻的投资回报。

事实上，这种融资方式，叫做共享储蓄协议安装设备，然后由最终用户通过所述设备产生的节能支付费用，是推动北美和欧洲大部分地区住宅太阳能热潮的原因。 Ameresco、SunPower Corp. 和隶属于 SolarCity 的 Elon Musk 等公司已利用这些融资协议帮助成千上万的私人房主脱离电网并降低电费。同样地，绿色抵押是一种类似的融资工具，允许银行和其他贷款公司为安装太阳能电池板的企业和房主提供较低的利率。