堵在交通拥堵中、因火车晚点而懊恼，或在超负荷运转的机场等待延误航班，人们因陈旧的基础设施而感到沮丧，也情有可原。
纽约人终于迎来第二大道地铁于2017年开通，但从该项目构想到第一期完工，他们已等待了近100年。饱受困扰的柏林人至今仍在等待原定于2011年开放的勃兰登堡机场投入使用。超预算、超期限的项目似乎屡见不鲜，而与此同时，经济其他领域的创新却蓬勃发展。
然而，表象可能具有欺骗性；实际上，基础设施开发的各个阶段都在涌现创新。世界各地正在产生令人振奋的新想法，它们有可能改变这一领域。
1. BIM：持续追踪的设计
从远处观察建筑工地，人们可能会认为变化不大，也情有可原。然而，仔细观察便会发现，一些进步正在改变基础设施项目的设计方式。建筑信息模型（BIM）软件程序使人们能够以数字方式设计建设项目，超越二维技术图纸和计算机辅助设计。BIM使从建筑师、工程师到建筑管理人员等各个阶段的专业人员都能协同参与同一建设项目。
它不仅可以实现三维计算机生成设计，还能就时间和成本等功能性因素，甚至环境影响提供洞察。落地窗会增加能源账单吗？建筑师想增加一面新墙：这会如何影响工程要求？BIM可以实时回答所有这些问题，并使所有相关方能够通过多个平台获取信息。这些功能尤其能够优化设计、减少错误并提高成本的可预测性，从而有助于按时、按预算交付项目。
2. 3D打印：分担建造压力
虽然BIM等屏幕端的进步正在加强协作，以改善基础设施设计，但现场技术进步正在改变基础设施的实际建造方式。3D打印有望彻底颠覆建筑工地。荷兰3D打印公司MX3D尝试在半空中“设计并建造了世界上首座3D打印钢桥”设计并建造了世界上首座3D打印钢桥——全部在半空中完成。该项目涉及建造一台特殊的六轴机器人，它能够在自身下方构建承重结构，并可在材料凝固的同时向前滑移以继续施工。这座跨度为12.5米的桥梁计划于今年在经过安全测试后安装在阿姆斯特丹市中心的一条运河上，并将配备传感器，以收集桥梁随时间变化的反应数据。该技术有望提高基础设施大型项目的效率，同时降低在庞大而混乱的建筑工地上作业所带来的成本和安全隐患。
3. 大型木材：木质摩天大楼时代
基础设施开发的崭新世界不仅限于新的设计和建造技术，新材料也在引领这一领域。混凝土作为主要建筑材料统治了数百年，随着各类大型木材替代材料的使用日益普及，这一统治地位或将走到尽头。大型木材正日益取代水泥和钢材等其他建筑材料，而CLT（交叉层压木材，由垂直堆叠并胶合的木层构成）和Glulam（胶合层压木材，由木层直接上下堆叠并胶合而成）等新产品，正使木质建筑能够达到更高、更坚固的水平。
维也纳的HoHo塔计划建成24层、高84米；挪威近期竣工的85.4米高、18层的Mjøsa塔现已成为世界上最高的木结构塔楼。加拿大麦克默里堡国际机场航站楼于2012年建成，当时是北美最大的交叉层压木结构建筑。鉴于麦克默里堡劳动力规模较小、地处加拿大北部艾伯塔省偏远位置且季节性气候恶劣，在航站楼建设中使用CLT以缩短建造时间是十分理想的选择。
使用大型木材可将建造时间缩短至多25%，其能源消耗可仅为钢材的至多三分之一、混凝土的五分之一，并且其生产方式的碳密集度也显著更低。随着建造者借助CLT和Glulam等材料承担更高、更大的项目，未来的机场航站楼和火车站有望以更快速、更清洁的方式建成。
4. 塑料道路：在车轮下回收利用
这种对传统建筑材料的颠覆仍在持续，人们正致力于用塑料取代沥青作为道路建设的主要材料。荷兰工程公司KWS开发出了一种以回收塑料废弃物制成的轻质、预制、模块化道路。与沥青相比，其优势包括安装时间更短、使用寿命延长至三倍，并提供了一种有效的方式来回收最终流入海洋和垃圾填埋场的塑料。道路内部为中空结构，便于铺设公用管线并实现雨水排放。道路表面还覆盖有一层特殊涂层，以防止微塑料释放，因为微塑料往往最终会进入我们的食物供应链。虽然该试点项目是在荷兰兹沃勒市铺设的一条由相当于218,000个塑料杯的材料制成的30米长自行车道，但嵌入道路的传感器正帮助团队收集洞察，这些洞察可用于开发塑料道路、塑料高速公路，甚至可能用于塑料机场跑道。塑料道路不仅有可能将塑料废弃物从环境中清除，还可通过更快速的安装和干扰更少的维护来实现节约。
5. 区块链：简化合同流程
改进的设计技术和新型建筑材料是积极的举措，但基础设施开发中最需要变革的环节，早在第一批蓝图绘制之前就已存在。停滞不前的承包和采购流程，甚至在项目开始之前就大幅拖慢了进度。区块链正是这样一项技术区块链正是这样一项技术
此外，区块链还提供完整的可追溯性。其身份认证应用有助于减少在寻找具备合适建筑资质或安全许可的工人或公司时出现的问题。事实上，利用区块链的数字身份功能，可能推动合同及分包合同管理的自动化，从而使协议更加直接，减少混乱。在整个项目生命周期中使用区块链，尤其是结合BIM使用，可能显著减少时间、成本和欺诈。
6. Replica：让乘客被计数
除了制定采购计划外，设计人员还需要了解规划新系统的最佳方式。对于大众交通基础设施项目而言，这意味着要了解人们在哪里以及他们需要前往何处。对乘客需求的误判可能导致代价高昂的失误，例如蒙特利尔已被废弃的米拉贝尔机场（该机场曾被预计将成为世界上最繁忙的机场之一）或杰克逊维尔天桥系统（其日均客流量仅为预测的10%，尽管该市已有有趣的规划，旨在振兴该系统）。
在规划新的快速交通线路时，城市规划者往往依赖效率低下的家庭调查、有限的出行计数器或数据质量存在问题的建模软件。Sidewalk Labs致力于通过Replica解决这一问题。这是一款能够利用实时位置数据规划大众交通系统的软件。该程序会对来自智能手机和应用程序的移动位置数据进行去标识化处理，将其与汇总的人口统计信息相结合，并为规划机构提供有关城市地区人们如何、何时以及为何出行的信息。Replica可以帮助规划者决定在何处修建新的地铁线路或拓宽街道，或在何时安排公用管线的维修，以将干扰降至最低。它是一款可以提升基础设施规划与维护速度和效率的工具，有助于避免出现“通往无处之桥”的风险。
显然，在一个对外行人而言可能显得沉闷的领域，正在发生许多令人振奋的事情。席卷整个社会的技术变革确实有望彻底改变基础设施。然而，出于种种原因，决策者仍然不愿营造广泛采用这些新兴技术所需的有利环境。
多个组织旨在通过帮助公共和私营部门更好地理解以技术手段转型基础设施的有效方法来应对这一问题。其中包括世界经济论坛全球未来理事会基础设施理事会，该理事会目前正在编写一本实际最佳实践案例汇编，以使决策者掌握开发新一代基础设施所需的知识。基础设施领域正在兴起的技术进步有可能改变我们在日益互联的世界中生活、工作和娱乐的方式。如果我们能够营造一种环境，使第四次工业革命推动基础设施技术革命，那么世界所需的繁荣、充满活力且包容的社会便指日可待。
