Đô thị thông minh là gì? Công nghệ nền tảng của Smart City

Tốc độ đô thị hóa nhanh chóng đang đặt ra những thách thức lớn về cơ sở hạ tầng, môi trường và an sinh xã hội tại các thành phố lớn. Trước áp lực này, mô hình đô thị truyền thống dần bộc lộ những hạn chế trong công tác quản lý và vận hành. Đây là lúc khái niệm Đô thị thông minh (Smart City) trở thành xu hướng tất yếu trên toàn cầu, không chỉ dừng lại ở việc ứng dụng công nghệ mà còn hướng tới mục tiêu phát triển bền vững.

Bài viết dưới đây của VinUni sẽ phân tích chi tiết khái niệm đô thị thông minh, các vấn đề cốt lõi mà mô hình này giải quyết, cùng hệ thống công nghệ nền tảng đang định hình tương lai của các thành phố hiện đại.

Mô hình đô thị thông minh kết hợp giữa quy hoạch hiện đại và hạ tầng công nghệ số giúp nâng cao chất lượng cuộc sống

1. Đô thị thông minh (Smart City) là gì?

Đô thị thông minh (Smart City) là một khu vực đô thị sử dụng các loại cảm biến điện tử thu thập dữ liệu, kết hợp với công nghệ thông tin và truyền thông (ICT – Information and Communication Technology) để quản lý tài sản, tài nguyên một cách hiệu quả.

Theo Liên minh Viễn thông Quốc tế (ITU – International Telecommunication Union), đô thị thông minh bền vững là một đô thị đổi mới sáng tạo, sử dụng công nghệ ICT và các phương tiện khác để cải thiện chất lượng cuộc sống, hiệu quả của hoạt động và dịch vụ đô thị, cũng như tính cạnh tranh, trong khi vẫn đảm bảo đáp ứng được các nhu cầu của các thế hệ hiện tại và tương lai về các khía cạnh kinh tế, xã hội, môi trường cũng như văn hóa.

Sự kết nối chặt chẽ giữa Con người, Công nghệ và Chính quyền là yếu tố cốt lõi của một Smart City bền vững.

Về bản chất, một thành phố được gọi là “thông minh” không chỉ dựa vào số lượng thiết bị công nghệ được lắp đặt. Yếu tố quyết định nằm ở khả năng kết nối đồng bộ giữa ba thành phần: Chính quyền – Người dân – Công nghệ. Dữ liệu thu thập được từ hệ thống giao thông, nhà máy điện, mạng lưới cấp nước và các dịch vụ cộng đồng sẽ được xử lý để tối ưu hóa việc vận hành thành phố theo thời gian thực.

2. Đô thị thông minh vùng đô thị là gì?

Khái niệm này mở rộng quy mô từ một thành phố đơn lẻ sang phạm vi vùng lãnh thổ rộng lớn hơn. Đô thị thông minh vùng đô thị (Smart Region hoặc Metropolitan Area) đề cập đến sự liên kết và chia sẻ hạ tầng dữ liệu giữa đô thị trung tâm với các đô thị vệ tinh xung quanh.

Mô hình Smart Region cho phép chia sẻ dữ liệu và hạ tầng giữa đô thị trung tâm với các vùng vệ tinh lân cận

Trong mô hình này, các ranh giới hành chính về mặt kỹ thuật số được xóa bỏ. Hệ thống giao thông công cộng, quản lý năng lượng và ứng cứu khẩn cấp được tích hợp trên quy mô vùng. Ví dụ, dữ liệu về lưu lượng giao thông tại thành phố trung tâm sẽ được chia sẻ trực tiếp với các đô thị lân cận để điều tiết luồng xe từ xa, giúp giảm tải áp lực hạ tầng và tạo ra sự phát triển kinh tế đồng đều giữa các khu vực.

3. Đô thị thông minh giải quyết những vấn đề gì của đô thị hiện đại?

Sự gia tăng dân số cơ học tại các thành phố lớn dẫn đến tình trạng quá tải hạ tầng. Mô hình Smart City ra đời nhằm giải quyết các điểm nghẽn cụ thể thông qua các giải pháp định lượng.

Dưới đây là bảng so sánh cách thức giải quyết vấn đề giữa mô hình truyền thống và đô thị thông minh:

Các trung tâm điều hành thông minh (IOC) giúp chính quyền giám sát và xử lý các vấn đề đô thị theo thời gian thực

4. Các yếu tố và trụ cột tạo nên một đô thị thông minh

Một hệ sinh thái Smart City hoàn chỉnh cần được xây dựng dựa trên 5 trụ cột chính, đảm bảo sự cân bằng giữa phát triển công nghệ và yếu tố con người.

Hạ tầng công nghệ số

Đây là nền tảng của đô thị thông minh. Hạ tầng này bao gồm mạng băng thông rộng tốc độ cao, phủ sóng 5G/6G và hệ thống cáp quang kết nối vạn vật. Yêu cầu đặt ra là hạ tầng phải đảm bảo tính ổn định, bảo mật và khả năng mở rộng để đáp ứng lượng dữ liệu khổng lồ truyền tải mỗi giây.

Chính quyền số (E-Government)

Chính quyền số chuyển đổi mô hình quản lý từ “xin – cho” sang “phục vụ”. Mọi hoạt động của cơ quan nhà nước được minh bạch hóa trên môi trường số. Các quyết định quy hoạch, đầu tư công được đưa ra dựa trên phân tích dữ liệu chính xác thay vì cảm tính, giúp tối ưu hóa ngân sách địa phương.

5 trụ cột quan trọng tạo nên hệ sinh thái hoàn chỉnh cho một đô thị thông minh

Dữ liệu mở (Open Data)

Dữ liệu mở là tài nguyên quan trọng để thúc đẩy đổi mới sáng tạo. Khi chính quyền chia sẻ các dữ liệu (không thuộc phạm vi bí mật quốc gia) như bản đồ số, dữ liệu giao thông, thời tiết… các doanh nghiệp và lập trình viên có thể sử dụng nguồn tài nguyên này để phát triển các ứng dụng tiện ích phục vụ cộng đồng.

Công dân thông minh

Công nghệ sẽ trở nên vô nghĩa nếu cư dân không có kỹ năng sử dụng. Công dân thông minh là những người có khả năng tiếp cận và sử dụng thành thạo các dịch vụ số, đồng thời tích cực tham gia vào quá trình giám sát, phản biện và đóng góp ý kiến cho chính quyền thông qua các nền tảng trực tuyến.

Kinh tế số và đổi mới sáng tạo

Thúc đẩy thanh toán không dùng tiền mặt, thương mại điện tử và tạo môi trường thuận lợi cho các doanh nghiệp khởi nghiệp công nghệ. Kinh tế số trong Smart City chú trọng vào các ngành công nghiệp có hàm lượng tri thức cao.

5. Công nghệ nền tảng của đô thị thông minh (Smart City)

Để hiện thực hóa các trụ cột trên, Smart City dựa vào sự hội tụ của các công nghệ lõi thuộc cuộc Cách mạng công nghiệp 4.0.

Internet of Things (IoT) – Vạn vật kết nối

IoT đóng vai trò như các “giác quan” của thành phố. Hàng tỷ cảm biến được gắn trên đèn đường, nắp cống, thùng rác, phương tiện giao thông… liên tục thu thập dữ liệu về trạng thái hoạt động của thành phố. Ví dụ, cảm biến tại bãi đỗ xe sẽ báo hiệu vị trí trống cho tài xế qua ứng dụng, giảm thiểu thời gian tìm kiếm và khí thải.

Hệ thống cảm biến IoT và trí tuệ nhân tạo (AI) đóng vai trò như các “giác quan” thu thập và xử lý dữ liệu cho thành phố

Trí tuệ nhân tạo (AI)

Nếu IoT là giác quan thì AI là “bộ não”. AI phân tích dữ liệu thô từ IoT để nhận diện các mẫu hình (patterns) và đưa ra quyết định tự động. Trong quản lý giao thông, AI có thể dự đoán kịch bản tắc đường trước 30 phút và tự động điều chỉnh chu kỳ đèn tín hiệu để giải tỏa áp lực.

Dữ liệu lớn (Big Data)

Big Data là “nhiên liệu” cho AI. Nó bao gồm khả năng lưu trữ và xử lý các tập dữ liệu khổng lồ, đa dạng (cấu trúc và phi cấu trúc). Phân tích Big Data giúp chính quyền hiểu rõ hành vi, nhu cầu của người dân để quy hoạch các dịch vụ công cộng phù hợp hơn.

Điện toán đám mây (Cloud Computing)

Cloud Computing cung cấp hạ tầng lưu trữ và tính toán linh hoạt, cho phép các cơ quan và doanh nghiệp triển khai ứng dụng nhanh chóng mà không cần đầu tư quá nhiều vào phần cứng vật lý đắt đỏ.

An ninh mạng & bảo mật dữ liệu

Khi mọi thứ đều được kết nối, nguy cơ tấn công mạng có thể gây tê liệt toàn bộ thành phố. Công nghệ bảo mật, mã hóa dữ liệu và chuỗi khối (Blockchain – công nghệ lưu trữ dữ liệu thành các khối liên kết bằng mã hóa, phân tán trên nhiều máy, khó bị sửa đổi hoặc làm giả) là những “lá chắn” quan trọng để bảo vệ quyền riêng tư của công dân và sự an toàn của hệ thống điều hành.

6. Chương trình Tiến sĩ Khoa học Máy tính tại Trường Đại học VinUni

Sự phát triển của các đô thị thông minh bền vững đòi hỏi một nguồn nhân lực chất lượng cao, đặc biệt là các chuyên gia có tư duy đột phá và năng lực nghiên cứu chuyên sâu về Khoa học dữ liệu (Data Science) và Trí tuệ nhân tạo (AI).

Tại Trường Đại học VinUni, chương trình Tiến sĩ Khoa học Máy tính được thiết kế để đào tạo những nhà khoa học và chuyên gia công nghệ hàng đầu, những người có khả năng kiến tạo các giải pháp cho tương lai trong các lĩnh vực tiên phong như: Trí tuệ môi trường, Sức khỏe thông minh và Y học chính xác, Nguyên tắc cơ bản về trí tuệ nhân tạo và tối ưu hóa, Sinh học tính toán và Khoa học vật liệu kỹ thuật số.

Điểm nổi bật của chương trình là chất lượng đào tạo được xác thực bởi Đại học Cornell (thuộc nhóm Ivy League danh giá) và được triển khai bởi Viện Kỹ thuật và Khoa học Máy tính (CECS). Sự bảo chứng từ đối tác học thuật hàng đầu thế giới đảm bảo tấm bằng Tiến sĩ tại VinUni có giá trị toàn cầu, mở ra cơ hội làm việc tại các viện nghiên cứu, trường đại học và tập đoàn công nghệ lớn.

Tại VinUni, các Nghiên cứu sinh không chỉ được làm việc trong hệ thống phòng Lab hiện đại mà còn được dẫn dắt trực tiếp bởi đội ngũ Giáo sư tinh hoa – những người nằm trong top 2% nhà khoa học được trích dẫn nhiều nhất thế giới. VinUni cũng áp dụng chính sách hỗ trợ tài chính vượt trội với các gói học bổng toàn phần (bao gồm học phí và trợ cấp) để nghiên cứu sinh hoàn toàn tập trung vào công tác nghiên cứu.

Để tìm hiểu chi tiết về điều kiện tuyển sinh và cơ hội học bổng, vui lòng tham khảo thêm thông tin tại https://cecs.vinuni.edu.vn/vi/tien-si-khoa-hoc-may-tinh/ 

Nghiên cứu sinh tại VinUni được làm việc trong môi trường học thuật chuẩn quốc tế với sự dẫn dắt của các Giáo sư đầu ngành

Qua bài viết trên, VinUni hy vọng đã giúp bạn hiểu đô thị thông minh là gì. Đô thị thông minh không chỉ dừng lại ở một xu hướng công nghệ nhất thời, mà là lời giải tất yếu cho bài toán phát triển bền vững trong kỷ nguyên số hóa toàn cầu. Dù được vận hành bởi IoT, AI hay Big Data, hạt nhân của một Smart City thành công vẫn luôn nằm ở yếu tố con người và tư duy quản trị đột phá. Việc đầu tư nghiêm túc vào nghiên cứu khoa học và đào tạo nguồn nhân lực chất lượng cao ngay từ hôm nay chính là nền móng vững chắc nhất để Việt Nam làm chủ công nghệ, kiến tạo nên những không gian sống tiện ích, an toàn và văn minh cho các thế hệ tương lai.