“智慧城市”被定义为：利用城市应用技术来提高居民福祉的同时减少城市化的弊端。自2014年以来，新加坡的城市已通过其“智慧国家计划”解决了信息技术对城市的挑战。该城市在开放平台上，可以使用共享能源数据、智能导航数据，甚至是公民参与决策的在线论坛数据。智慧城市的概念中体现了要求实时获取大量数据，大型智能设备网络必须在网络上平均分配通信的负担，以防止其中心的信息量超载负荷。通过开发多样的“智能材料”，现在无需集中信息资源数据即可感知、处理和响应环境情况信息，从而解决这一问题的挑战。

最近的一项市场分析预测了：构成物联网（IoT）的连接设备、传感器和执行器的数量到2021年将超过460亿，这主要是由于硬件成本降低至了每台设备仅1美元。测量应变、温度和湿度的廉价连接传感设备以及使用计算机视觉的间接传感能力的增强，可提供大量数据来量化建筑环境。以时间和空间的高分辨率进行连续监视基础结构的物理状态的能力，对可持续性和公平性产生有利影响。数据驱动的定量决策可以代替基于直觉的、传统的工作流程从而实现预测性维护。

《科学》报道了多功能材料可以响应外部刺激从而显著改变其形状或特性。这个概念导致了“生物材料”的使用，该生物材料将生物有机体作为感知和响应环境的高效化学机器。此类材料经过工程设计，可以在微观尺度上感应和调节其状态，从而实现宏观结构或功能的变化。……