三个问题：为何基础设施正迈入关键变革期

几个世纪以来，基础设施始终与技术同步演进。新材料与工程技术使建筑更高、桥梁更长、城市规模更大成为可能。此后，计算与数字技术又深刻改变了基础设施的设计、监测与运营方式。

如今，变化的速度正在加快，多重挑战同时来袭。气候变化正在加剧水资源、能源等资源的压力；人工智能开始改变工程与设计的方式，其带来的能源需求叠加老化的电网基础设施，既构成重大挑战，也带来了新机遇；此外，地缘政治的复杂性正在暴露全球供应链的脆弱性，而基础设施需求，尤其是在发展中国家，正在持续攀升。

由此产生了一个根本性挑战：世界要如何在不重蹈20世纪那种高耗能、高碳排、资源掠夺式发展模式的前提下，建设所需的基础设施？

在这次访谈中，麻省理工学院土木与环境工程系JR East教授兼系主任阿里·贾德巴巴伊（Ali Jadbabaie）表示，答案不仅在于重新思考基础设施的设计与建造方式，还需要重新审视其融资与运营方式，并将塑造这些决策的众多利益相关方汇聚在一起。10月28日，贾德巴巴伊将与来自世界各地的专家齐聚马德里，在世界基础设施论坛上共同探讨这些议题。该论坛由麻省理工学院土木与环境工程系、马德里理工大学（UPM）、世界银行集团以及得克萨斯大学奥斯汀分校共同发起。

问：基础设施一直随着技术进步而演变，这个时代有何不同？

答：18世纪，土木工程作为军事工程的民用对应学科兴起，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系统。20世纪初，重点扩大到建筑物、高速公路、隧道和地铁系统，到了世纪中叶，又出现了支撑超大城市和摩天大楼所需的基础设施。

每一次技术变革，无论是信息技术、计算技术、传感技术，还是近年来的数字化转型，都在改变基础设施的形态，甚至重新定义了"基础设施"本身的含义。如今，我们将电网、半导体制造厂和数据中心都视为基础设施的一部分，同时还有手机信号塔等无线基础设施，以及高速互联网所需的基础设施——它们与道路、水系统和电网一样，都是我们关键基础设施的重要组成部分。

如今不同之处在于我们所面临变化的组合方式和速度。气候变化、资源约束和地缘政治的不稳定性，正在对我们20世纪建立的基础设施设计模式施加压力。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，根据相关模型预测，到2028年，人类历史上将首次出现这样的情况：地球上收入处于中位数的居民，日均生活开支将达到10美元。随着越来越多的人摆脱赤贫，对基础设施的需求也将随之增加。

如果我们试图用20世纪那种资源密集型模式来满足这种需求，我们根本没有足够的资源去实现。那么问题就变成了：我们该如何更高效地利用剩余资源？我们需要找到一种方法，用更少的水、能源和材料，产生更少的碳排放，来提供更多的基础设施。

这正是数字化转型和人工智能可能发挥变革性作用的地方。更快更廉价的传感技术、更广泛的数据获取、更优的传感、执行与控制能力，都能帮助我们更高效地做出基础设施相关决策。人工智能正在逐步渗透到物理世界中，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、更低的成本探索更多的可能性。

但这个故事尚未写就，结果仍有可能是非常积极的，这取决于我们接下来如何行动。

问：您能否举例说明基础设施系统正变得日益相互关联，这种变化如何影响我们建设或管理它们的方式？

答：过去30年，信息技术革命和数字化转型使基础设施系统之间的关联日益紧密。这一点在城市中体现得尤为明显。如果停电，供水和燃气系统可能随之瘫痪，互联网中断，交通系统也会停摆。如果通信网络出现故障，许多其他服务也会受到影响。我们在新冠疫情期间看到了这一点，当时供应链的中断波及了能源网络、关键材料和制造业。当地缘政治冲突扰乱石油和能源市场时，我们也看到了这种中断如何在全球经济的其他领域蔓延开来。

曾经被分开管理的基础设施系统，如今正日益相互依存。我们为提高效率而将更多事物连接在一起的同时，也增加了系统性风险，使这些系统暴露在罕见但灾难性的故障面前。这类故障变得愈发罕见，但一旦发生，其影响规模和后果也会愈发严重。

真正棘手的是，基础设施的开发远不止设计和建造那么简单。整个价值链还包括融资和运营，以及了解谁将使用这些设施、这些用户的需求和偏好是什么。

因此，基础设施设计是一项高度跨学科的社会技术工程，涉及社会、技术和经济等多重考量。理解这些系统的设计方式日益重要，因为它们正变得愈发复杂，这使得决策制定变得尤为困难。

大型基础设施项目中还存在诸多不确定性。这类项目资本密集度极高，利润率低于许多其他行业，而且工期漫长。综合这些因素，历来使得这个行业变得极为保守。

但人工智能和数字化转型带来的变革，有可能为我们提供一条新的前进道路。这条新路究竟是什么样子，目前还没有人能给出明确的答案。

问：您和您的同事正在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发展路径，单靠任何一个学科、企业或国家都无法完成。基础设施价值链的关联性太强，面临的挑战也太大。

这正是麻省理工学院土木与环境工程系与世界银行集团、马德里理工大学和得克萨斯大学奥斯汀分校共同创立世界基础设施论坛的原因。其目标是将学术界、产业界、政府部门以及基础设施价值链各环节的金融机构汇聚在一起，就未来几十年基础设施应如何设计、融资、建设和运营，建立持续的对话机制。

这一点尤为重要，因为新基础设施发展的最大机遇未必出现在美国或其他基础设施系统已经成熟的国家——这些国家在现代化改造和新投资方面仍有显著需求。但在未来几十年里，全球人口增长的主要部分，以及需要新建的大部分基础设施，都将出现在那些基础设施系统仍处于发展阶段的国家。

这些国家有机会从现代基础设施中获益，而无需简单重复20世纪的发展模式。但要把握住这一机遇，需要在技术、融资、工程和治理等方面采用全新的方法。

我们正努力打造的是一个生态系统，而不仅仅是一个论坛——一种让基础设施价值链各利益相关方能够持续对话的机制。我们已经成立了五个工作组，并组建了一个由来自基础设施价值链各环节（包括工程与建设、材料、金融、多边机构和学术界）的30多位领军人物组成的顾问团队。

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，而在于我们该如何创造它、由谁来执行它。没有任何单一的个人、企业或国家能够独自解决这个问题，因为基础设施本身就是相互关联的。我们需要共同构建这一新模式。