爱华网站在明尼阿波利斯市新建的圣安东尼瀑布桥（St. Anthony Falls Bridge）下面，你可以想像一下2007年8月1日那混乱的场面。当时正值盛夏，下午6点，成百上千的人被高峰时段的拥堵所困，原本坐落在此的一座桥顷刻之间坍塌进了密西西比河。数十辆车跌落水中，事故最终造成13人死亡，145人受伤。
新桥的外观并不抢眼。白色的桥身跨度达1200英尺，看上去简单实用。这座桥不会再重蹈覆辙。安装在桥身上的传感器和其他电子设备可以不间断地对这座钢筋水泥体进行监测，以防出现任何缺陷或结构损伤。圣安东尼瀑布桥堪称美国最“智能”的一座桥。由于在规划、设计和构造中采用了新技术，整座桥的建造仅用一年时间便大功告成。该桥于2008年9月开通运行，比预定时间提前了3个月。建筑商因此赢得了2500万美元的奖金。桥体上安装的传感器不仅仅能跟踪记录，以备桥梁养护之需，在明尼苏达州严寒的冬日里，它们还可以监测天气状况，并自动启动桥上的防结冰系统，以防路面结冰。土木工程师乔恩·奇格洛负责为明尼苏达州运输部管理这项总额达2.34亿美元的项目，他说：“这项技术集高速、高质和高效于一身。”这座桥梁的竣工可能预示着新时代的来临。在未来的5年中，美国计划投入超过5000亿美元用于基础设施建设，以现值计算，这笔资金超过了用于建造整套美国州际高速公路系统（Interstate Highway System）的费用。这笔巨资将来自奥巴马总统的一揽子经济刺激计划以及美国国会将于今年9月份通过的一项单独的交通法案。大量的资金铺天盖地而来，一大批所谓的智能技术随之应运而生。这些技术不仅能提高道路、桥梁、公共交通系统、学校、医院以及电网的建造速度和质量，而且使其建成后的运行更加高效。但是基础设施建设的智能化要达到何种水平？针对这一问题，目前在美国尚存争议。由于中东和亚洲其他一些国家最近几年投入了数十亿美元来打造未来城市以及开发其他相关项目，技术权威们将目前的局面视为美国赶超这些国家的千载难逢机遇。IBM公司首席执行官彭明盛今年1月与奥巴马总统会面商讨经济刺激计划后说：“到目前为止，要想创造这些具有全球竞争优势的新岗位并刺激经济增长，更为智能化的基础设施是最佳途径。”技术怀疑论者当然，IBM和其他公司会从基础设施建设的智能技术投资中大大获益。思科系统公司、埃森哲公司及惠普公司等技术巨头都在启动新的计划，以期从中获利。建筑巨头柏克德公司(Bechtel)和福陆公司(Fluor)正在仿效通用电气和西门子等设备制造商，开发自己的专有技术以获得竞争优势。市场研究机构IDC预测，到2012年，美国用于基础设施项目的技术销售额将高达1220亿美元。然而一些传统的建筑商贸集团和许多政客们却持不同的观点。他们主张政府应把投资的重点放在尽快创造更多的就业岗位方面，在这方面，那些传统的眼见为实的项目最易见效。纽约市长迈克尔·布隆伯格说：“使用信息技术意味着聘用的人更少，不利于解决就业问题。”技术怀疑论者希望避免前车之鉴。许多技术密集型项目由于完工日期一拖再拖，结果严重超支。新泽西州的E-ZPass自动收费系统就是一个例证，这个总额达5亿美元的自动收费系统比原计划晚了两年投入运行，并没有达到先前预期的那种通过高效的自动收费系统节省人力开支的效果。该州为此担负了1亿多美元的开支。美国联邦政府采取了中立的态度。出台的经济刺激计划宣称资金只会提供给“万事俱备” (shovel ready)的项目。各州将最终决定数十亿美元的最佳投向。奇格洛对双方各执一词的争论不感兴趣。这个36岁的明尼苏达人长得高大魁梧，他从小就看着父亲通过修筑水坝或其他工程来帮助受土壤侵蚀之困的农民。然而站在明尼苏达州运输部位于圣保罗市的狭窄办公室里，奇格洛解释说，只要管理得当，就可以找到将技术融入大型建筑项目中的途径，而不会以牺牲速度或预算为代价。他的桥梁传感器网络系统的成本约为100万美元，还不到总造价1%的一半。他说，首要任务是要以较小的代价赚取丰厚的收益，否则就会沦为新技术的实验品。奇格洛说：“我们可不想只是做尝试。”现实的情况是，随着数十亿美元的资金从华盛顿流出，奇格洛和他在其他州的同行们面临一系列的选择：是智能、更智能还是最智能的技术。一味追求技术前沿的项目是不现实的，在那些项目中，大部分资金都将花费在高性能计算机和资深的顾问身上。但与此同时，奇格洛的经验告诉他，如果连基础性技术都不运用，那也将是非常愚蠢的，因为这些技术能提高基础设施的使用效率、建造速度并延长使用时间。他说：“当然，我们并不是对这些建筑进行简单的修修补补，我们打算在建造及维护基础设施的手段上做到能源和资源利用的智能化。”其他有些州也在步其后尘。佛罗里达州从联邦政府那里申请了69亿美元，其中包括一些有技术含量的项目。佛罗里达州运输部政策办公室的戴维·李说：“不管是什么项目，我们都会很自然地把智能交通系统作为一部分元素考虑进来。”但为数更多的州似乎要把激励资金投入到不含数字化智能技术的项目上。像俄克拉荷马州和怀俄明州等地，其出台的经济刺激措施以基础设施建设作为重头戏，但主要是重铺高速路以及整修桥梁这类常规项目。有专家指出，忽视新技术应用的结果可能会是坐失良机。得克萨斯大学奥斯汀分校的土木工程教授迈克尔·沃尔顿说：“这些常规项目的成本相对要低些，而且如果考虑到由于安全性的提高而使生命和财产得以保全的话，其成本效益比更为显著。”对于类似圣安东尼瀑布桥所运用的技术进行论证相当容易。基础的传感器网络用于水坝和建筑物的建设上已有多年，而且就保障安全这一作用而言，其价格也已经降到了可接受的程度。防结冰系统虽然增加了额外的费用，但省却了用卡车在桥面上泼洒盐沙的麻烦，为这个州节省了大量的现金支出。美国运输部估计这种天气管理系统可以将冰雪控制成本降低10%到50%。
由摄像头、传感器和实时网络传输组成的交通监测系统所带来的效益非常明显，特别是在拥挤的地铁里。佛罗里达国际大学（Florida International University）的研究人员对布劳沃德县的研究发现，该交通监测系统每年需花费990万美元，但它能够缩短出行时间、降低油耗、削减排放并减少因围观引发的二次事故，从而可带来1.42亿美元的经济效益。“资源利用率”信息技术在基础设施建设项目中的大规模应用代表着计算机行业的一个新风向标。纵观该行业70年的发展历程，提高人们的工作效率始终是首要之务。如今，计算机科学家们越来越注重挖掘技术潜力，以应对能源、建筑材料和水等地球资源日益稀缺的局面并减少碳排放。麦肯锡公司负责自然资源管理的专家朱利奥·博卡莱蒂说：“正如技术能够影响人类劳动效率一样，它也对提高资源利用率有着同等的作用。费格桥梁工程公司（FIGG Bridge Engineers）的运营主管艾伦·菲普斯就是这么想的，当他最初听到明尼阿波利斯桥梁倒塌的消息时，头脑里立刻就闪现出类似的想法。费格桥梁公司位于佛罗里达州塔拉哈西，专事复杂结构桥梁的设计。2007年8月1日事故发生时，菲普斯正在盐湖城机场，他的一位同事打手机告诉他赶紧去看电视新闻。在电视中看到事故现场坍塌的桥梁和水中营救的画面后，菲普斯便开始飞快地思索。州政府不仅需要尽快重新修建桥梁，而且力求坚固耐用。在他已做过的几个项目里，已经在局部使用传感器和数据分析软件。明尼苏达州的这座桥会是一座名副其实的“智能”桥梁。 数据分析事故发生之后，明尼苏达州运输部迅速组织对桥梁重建的招标。在2007年9月14日的最后期限前，4支团队递交了标书，其中一支团队是由费格(FIGG)、Flatiron建筑公司和Mansion建筑公司组成。费格的团队是唯一一支将智能桥梁技术写入标书的团队，不过其标书价格也要比其他3组高一些。5天后，该小组被宣布中标。明尼苏达州的6人评标委员会选中费格团队的理由是，该团队经验丰富、设计美观大方，并且拥有智能技术。奇格洛说：“它的整体性价比最高。”这个团队将多种技术应用到这座桥梁的建筑中。由323个传感器组成的网络对这座桥梁进行全面监测，包括混凝土受侵蚀的状况、连接处是否变形以及其他结构缺陷。防结冰系统实时跟踪路面温度，在天气变冷易结冰的时候会自动喷洒乙酸钾。桥上还安装了交通监测系统，实时探测桥面上车辆的速度和数量。如果出现交通事故阻塞了道路，信息就能实时传输到运输部的中央控制中心，从而可以及时提醒想过桥的司机绕行。整理分析来自这座桥的所有数据流并非易事。运输部正与明尼苏达大学（University of Minnesota）共同研发新系统来分析处理这些数据，并加以有效利用。负责此项目的土木工程教授凯瑟琳·弗伦奇说，研发团队将首先建立信息基线，据此来监测结构变化及类似状况。从精密的圣安东尼瀑布桥上，弗伦奇看到了未来将要出现的巨大变化。这座桥安装的传感器网络是有线的，下一代则将应用无线技术，价格会便宜不少，可以安装上千个传感器。有些人甚至在商讨如何将传感器以类似于涂料的形式附于设施表面，就像人的皮肤那样工作。如何给数万甚至数百万的传感器提供动力？一个可能的解决方案是采集桥梁的振动作为能源。弗伦奇说：“那些将是真正的智能桥梁。”传感器网络安装在各种智能基础设施的核心部位中。旧金山正在大规模应用一种无线网络，该网络由一家名为Streetline的新兴公司提供，可以实时监测停车位的空闲状态。通过街道路牌的显示信息或是智能手机上的电子地图把驾车人引导到附近的空车位。这些项目仅仅挖掘出传感器网络巨大潜能的表层。惠普公司正在迅速采取行动，为其一个所谓的“地球中枢神经系统”开发纳米级的传感器和管理软件。惠普实验室的钱德拉坎特·帕特尔说：“我们有能力建造下一代社区，不论是新城市，还是将现有城市升级换代，我们可以打造能耗更低的生态系统。”美国只是智能基础设施发展市场中的一部分，世界各国政府和企业都在升级自己国家的交通和电网系统，建造更节能的建筑以及打造智能机器和设施等等。阿布扎比正斥资40亿美元用于马斯达尔城（Masdar City）的基础设施建设，该城意欲成为世界首座零碳排放城市。在马斯达尔城内人们的出行将不依靠汽车，而是使用无人驾驶的交通工具。阿布扎比政府估计这项前沿技术的应用将创造7万个就业岗位，使阿布扎比酋长国的GDP增幅至少增加两个百分点。到目前为止，美国在智能基础设施建设方面还是小心谨慎的。分析人士预计美国将会加快发展步伐，理由是各州和市政府已经认可这些技术，并开始从全国范围内的试点中选取最佳创意，比如布劳沃德县的交通管理系统以及旧金山的无线停车系统等等。最终的发展趋势就像那些技术巨头们所描绘的远景：一旦发生交通事故，附近的司机会得到手机提醒，道路会随着交通流量的变化而重新组合；当然这其中也包括自动驾驶的汽车。但像奇格洛这样的人头脑里构思的并不是这些项目。随着美国联邦政府开始在全国范围内投放数十亿美元的资金用于项目建设，奇格洛会亲手将他所在的州引上一条注重实效的发展路线。在圣安东尼瀑布桥峻工后，他被任命负责明尼苏达州的交通系统升级项目。这一为期10年的项目已经有了18亿美元的预算，并且该州正在向奥巴马政府申请追加5亿美元。他说：“我们将为未来进行再造。”
