Staden kan ses som en levande organism som kräver tillförsel av energi, näringsämnen, och vatten och avger avfall. Traditionellt, ingenjörer designade och förvaltade de system som köpte energi och vatten till staden och tog bort fast och flytande avfall. Mat distribueras på ett mindre centraliserat sätt, men fortfarande organiserade av stora företag.

Denna modell undergrävs nu. Omstörtningen är mest anmärkningsvärd med trenden till ad hoc-generering av energi från enskilda hushåll, vilket redan orsakar huvudvärk för de ingenjörer som ansvarar för att stabilisera elnätet. I framtiden, dock, den organiska och dynamiska utvecklingen av urban infrastruktur, möjliggörs av ny teknik, kommer att behöva förutses och planeras för, med människan i centrum. Ingenjörer kommer att behöva arbeta närmare än någonsin med arkitekter och stadsplanerare. Ett yrke kommer inte alltid att ha ansvaret, lämnar de andra yrkena att fylla i tomrummen. Den nära och rigorösa integrationen av teknik, datavetenskap och arkitektur kommer att bli obligatoriska.

Smart Cities Research Institutes (SCRI:s) Future Urban Infrastructure-program är organiserat kring följande tre korsande strömmar:Integrated Infrastructure Systems (IIS), Urban Information Modeling (UIM) och Digital Fabrication and Procurement (DFP). Var och en drar från kunskapen och insikten från de andra två strömmarna, och går tvärs över disciplinerna.

1. Integrerade infrastruktursystem

IIS-strömmen representerar flöden av energi och material till städer och stadsområden – och även flödena inom dem. städer, deras områden och samhällen utanför städerna drar traditionellt in elektricitet, vatten och mat från sina gränser, och släppte ut spillvärme, vatten och fasta ämnen. Nu, ström genereras och lagras i byggnader, vatten samlas upp och återanvänds, och maten odlas lokalt.

Hur uppmuntrar vi denna anarkiska och organiska process samtidigt som vi reglerar för att förhindra katastrofer i hälsa, säkerhet och energi? Om människor är övertygade om att installera batterilagring, varför är de inte övertygade om att dricka återvunnet vatten? Hur kan vi använda stordata från UIM-strömmen för att samordna en myriad av enskilda producenter och konsumenter? Hur kan vi använda de nya konstruktionsteknikerna för DFP-strömmen för att flexibelt svara på medborgarnas behov?

2. Urban informationsmodellering

UIM omfattar en värld av big data med tillämpning av nya algoritmer och artificiell intelligens på stora datamängder. Vare sig det är i skala för enskilda byggnader, stadsområden, eller hela staden, informationsmodellering i realtid och olika scenariotester kan leda till snabbt beslutsfattande och välinformerad planering.

Data om kraftflöden, mat, vatten och material från IIS -strömmen - liksom rörlighet - måste tappas. Sedan, det måste destilleras för att ge oväntade samband och implikationer. Detta ger både intressenter och slutanvändare möjlighet att vidta åtgärder som annars kanske inte hade fallit dem in förrän det var för sent.

Hur kan vi lägga stora data i medborgarnas händer så att de kan vara aktiva men ändå ansvarsfulla formgivare av sina egna städer? Genom informationsmodellering och hantering, alla aspekter av design, byggnad, hantera och riva den byggda miljön i DFP-strömmen kan länkas. Detta kan radikalt öka effektiviteten och minska slöseri med tid, ansträngning, och resurser inom byggsektorn.

3. Digital tillverkning och upphandling

DFP-strömmen engagerar sig aktivt i de snabbt föränderliga processerna bakom inköp och tillverkning av städer, områden och byggnader. Automation förändrar hur vi tänker på att bygga, kräver helt nya och innovativa upphandlingsstrategier och byggprocesser.

Hur kan vi använda robotteknik och adaptiv teknik, sedan länge etablerad på fabriksgolvet, att både tillverka och demontera stadsmiljöer för att passa förändrade behov? Det finns betydande korsningar mellan var och en av strömmarna som par. Tillsammans, forskningsgemenskaperna IIS och UIM kan engagera sig i jakten på nya miljösystemsmodeller. UIM och DFP kan mötas genom att bygga systemintegration. Alliansen mellan DFP- och IIS-forskare erbjuder ny teknik för att bygga systemintegration.

Tjänar stadsmedborgarnas behov

Transdisciplinär forskning har alltid varit och kommer alltid att vara en utmaning. Det är därför, i Swinburne, vi väljer områden där vi har publicerat, internationellt erkänd expertis, och vi matchar forskare som kan arbeta tillsammans för att leverera i projekt där endast kombinationen av discipliner kommer att lyckas.

Jag är glad att erkänna att jag är en helt nybörjare inom stadsdesignvärlden. Mitt eget forskningsområde är vätskedynamik – studiet av vätskeflöden. Det är en gren av matematisk fysik som studeras av ingenjörer och vetenskapsmän. Så, när det kommer till arkitektur är jag definitivt en fisk ur vattnet.

Dock, Jag har haft viss erfarenhet av att sammanföra team av forskare från helt olika discipliner, och mina SCRI-kollegor som är arkitektur- och designexperter har varit fantastiska på att utbilda mig. Jag har till uppgift att överbrygga kulturgapet mellan min värld av ingenjörer-teknikers formgivare-och världen med människocentrerad design. Tillsammans, vi kan komma med nya idéer för framtida infrastruktur. Våra koncept kommer att ha nya men rigorösa, forskningsbaserad grund och kommer att tjäna stadsmedborgarens mänskliga behov.