MIT 专访：为什么基础设施正进入决定性时代

几个世纪以来，基础设施一直随着技术一同演进。新材料和工程技术使更高的建筑、更长的桥梁和更大的城市成为可能。后来，计算和数字技术又改变了基础设施的设计、监测和运营方式。

如今，变化的步伐正在加快，各种挑战同时到来。气候变化正不断加大对水、能源和其他资源的压力。人工智能正开始改变工程与设计，而其能源需求，加上老化的电网基础设施，正在带来重大挑战，也带来新的机遇。此外，地缘政治的复杂性正暴露出全球供应链的脆弱性，而对基础设施的需求正在上升，尤其是在发展中国家。

其结果是一个根本性挑战：世界如何才能建设所需的基础设施，而不只是重复20世纪那种掠夺式、碳密集和资源密集的模式？

在这次访谈中，麻省理工学院土木与环境工程系主任、JR East讲席教授Ali Jadbabaie表示，答案不仅需要重新思考基础设施如何设计和建造，还需要重新思考如何融资和运营，并把塑造这些决策的众多利益相关方汇聚在一起。10月28日，Jadbabaie将在马德里与来自世界各地的专家一起，在世界基础设施论坛上探讨这些议题。该论坛由麻省理工学院土木与环境工程系、UPM、世界银行集团和得克萨斯大学奥斯汀分校共同创办。

问：基础设施一直随着技术进步而演进。是什么让这个时代与众不同？

答：18世纪，土木工程作为军事工程的民用对应物出现，建造了当时的水坝、桥梁和运河。19世纪的工业化带来了铁路和污水处理系统。20世纪初，重点扩大到建筑、公路、隧道和地铁系统，到20世纪中叶则转向支撑特大城市和摩天大楼所需的基础设施。

每当技术发生变化——信息技术、计算、传感，以及更近期的数字化转型——它都改变了基础设施的形态。它甚至改变了基础设施的定义。今天，我们把电网、半导体制造工厂和数据中心视为基础设施的一部分，连同手机基站等无线基础设施和高速互联网基础设施，它们与道路、供水系统和电网一样，都是我们关键基础设施的一部分。

现在不同的是我们所面临变化的组合与速度。气候变化、资源约束和地缘政治不稳定，正在对我们20世纪设计基础设施的方式施加压力。与此同时，由于发展中国家近期的经济增长，许多人正在摆脱贫困。事实上，根据模型，到2028年，人类历史上将首次出现地球上人类居民的中位数每天生活费达到10美元。随着更多人摆脱赤贫，对基础设施的需求也会增加。

如果我们试图用20世纪那种资源密集型模式来满足这一需求，我们根本没有足够的资源来做到。那么问题就变成了：我们如何更高效地利用剩余资源？我们需要找到一种方法，在提供更多基础设施的同时，使用更少的水、能源和材料，并产生更少的碳排放。

这正是数字化转型和AI可能带来变革性影响的地方。更快、更廉价的传感，更广泛的数据获取，以及更好的传感、执行和控制，可以帮助我们更高效地做出基础设施决策。AI正在缓慢渗透到物理世界，我们预计它将彻底改变工程设计流程，使我们能够以更快的速度和更低的成本探索更多可能性。 

但这一故事尚未写就，结果仍可能非常积极，取决于我们怎么做。

问：能否举例说明基础设施系统如何变得更加互联，从而改变我们建造或管理它们的方式？

答：过去30年信息技术和数字化转型的革命使基础设施系统更加互联。你在城市中能看到这一点。如果停电，水和燃气系统可能停止运行，互联网中断，交通系统也会瘫痪。如果通信网络故障，许多其他服务都会受到影响。我们在新冠疫情期间看到了这一点，供应链中断影响了能源网络、关键材料和制造业。我们也在地缘政治冲突扰乱石油和能源市场、而这些干扰波及全球经济其他部分时看到了这一点。

曾经分开管理的基础设施系统越来越相互依赖。当我们为了更高效率而将更多事物连接在一起时，我们也增加了系统性风险，使系统暴露于罕见但灾难性的故障之中。这些故障变得罕见了，但一旦发生，规模更大、后果更严重。

真正棘手的是，开发基础设施远不止设计和建造。整个价值链包括融资和运营，以及理解谁将使用它、这些用户需要和偏好什么。

因此，设计基础设施是一项高度跨学科的社会技术工作，涉及社会、技术和经济考量。理解这些系统如何设计变得越来越重要，因为它们正变得更加复杂，使决策变得尤为困难。

大型基础设施项目还存在大量不确定性。它们资本密集度很高，利润率低于许多其他行业，而且项目耗时很长。综合所有这些因素，历史上使该行业非常保守。

但AI和数字化转型带来的变革可能提供一条新的前进道路。这条新道路是什么样子，还没有人完全描绘出来。

问：你和你的同事如何努力改变这些决策的制定方式？  

答：我们意识到，如果要开发一种新的基础设施方法，没有任何单一学科、公司或国家能够独自完成。基础设施价值链联系过于紧密，挑战也过于巨大。

这就是为什么麻省理工学院土木与环境工程系与世界基础设施论坛、世界银行集团、马德里理工大学和德克萨斯大学奥斯汀分校共同创立了该论坛。其目标是汇聚基础设施价值链上的学术界、产业界、政府和金融机构，就未来几十年基础设施应如何设计、融资、建设和运营展开持续对话。

这一点尤为重要，因为新基础设施建设的最大机遇未必在美国或其他基础设施体系成熟的国家。这些国家仍然面临现代化和新投资的巨大需求。但在未来几十年，世界大部分人口增长以及需要建设的大部分基础设施，将出现在基础设施体系仍在发展中的国家。 

这些国家有机会受益于现代基础设施，而不必简单重复20世纪的模式。但要抓住这一机遇，需要在技术、融资、工程和治理方面采取新方法。

我们试图打造一个生态系统，而不仅仅是一个论坛，一个让基础设施价值链上不同利益相关方持续对话的机制。我们已设立五个工作组，以及一个由基础设施价值链上30多位领军人物组成的咨询小组，涵盖工程与建筑、材料、金融、多边机构和学术界。

归根结底，问题不在于我们是否需要一种新的基础设施发展方式。问题在于我们如何创造它，以及谁来执行它。没有任何一个人、一家公司或一个国家能够独自解决这个问题，因为基础设施本身是相互关联的。我们需要共同构建新模式。