شهرهای پایدار هوشمند

بررسی اجمالی

در حال حاضر، بیش از نیمی از مردم جهان در شهرها زندگی می‌کنند. تا سال 2050، این عدد تقریبا به هفتاد درصد خواهد رسید. شهرها منبع انتشار بیش از هفتاد درصد از کربن جهانی و عامل مصرف شصت تا هشتاد درصد از انرژی هستند. گذار سریع به شهرنشینی، چالش‌های دیگری مانند نابرابری اجتماعی، ترافیک سنگین، آلودگی آب و مسائل مربوط به سلامت را ایجاد کرده است.

دولت‌ها و شهرداری‌ها می‌توانند از فناوری‌های اطلاعات و ارتباطات (ICT) Information and Communications Technology در ترکیب با انرژی‌های تجدیدپذیر و سایر فناوری‌ها برای ساخت شهرهای هوشمندتر و پایدارتر برای شهروندان خود استفاده کنند. یک شهر پایدار هوشمند، ابتکارات نوآورانه در خود دارد. این شهر، از فناوری اطلاعات و ارتباطات برای بهبود کیفیت زندگی مردم، کارآمدتر کردن کارها و خدمات شهری و افزایش رقابت‌پذیری آن استفاده می‌کند و در عین حال اطمینان می‌دهد که نیازهای اقتصادی، اجتماعی، زیست‌محیطی و فرهنگی نسل حاضر و آینده را برآورده می‌کند.

هنوز شهری وجود ندارد که تمام سیستم‌ها و خدمات شهری در آن به هم متصل باشند. با این حال، بسیاری از شهرها در حال حاضر در مسیر هوشمند شدن هستند. برای مثال این شهرها، به منظور افزایش بهره‌وری انرژی و مدیریت پسماند، بهبود وضعیت مسکن و مراقبت های بهداشتی، بهینه سازی جریان ترافیک و رعایت موارد ایمنی، نظارت بر کیفیت هوا، هشدار پلیس نسبت به جنایات رخ داده در خیابان ها و حفظ کیفیت بالای آب و مدیریت فاضلاب، به فناوری اطلاعات و ارتباطات متکی هستند.

هوشمند سازی جوامع روستایی می‌تواند کیفیت زندگی ساکنان روستا را بهبود بخشیده و به دستیابی به اهداف توسعه پایدار سازمان ملل (SDGs) Sustainable Development Goals کمک کند. فناوری اطلاعات و ارتباطات می‌تواند به تسریع دستیابی به 17 هدف توسعه پایدار، ازجمله یازدهمین هدف آن، که خواستار ایجاد شهرها و جوامع پایدار است، کمک کند.

چالش‌ها و راه‌حل‌ها

شهرهای هوشمند برای پشتیبانی از حجم عظیمی از برنامه‌ها و خدمات مبتنی بر فناوری اطلاعات و ارتباطات، به زیرساخت‌های مخابراتی پایدار، ایمن، قابل‌اعتماد و قابل تکامل وابسته هستند.

پیشرفت‌های اخیر در حوزه‌های اینترنت اشیا (IoT) Internet of things، هوش مصنوعی (AI)Artificial intelligence، تکنولوژی دوقلوهای دیجیتال، روباتیک، شبکه‌ها و مترهای هوشمند، توسعه شهرهای هوشمند در سراسر جهان را هدایت و پشتیبانی می‌کنند.

اینترنت اشیا به شبکه ای در حال رشد از دستگاه ها اشاره میکند که با حسگرها و نرم افزارهای داخلی برای اتصال به یکدیگر و به اشتراک گذاری داده ها، میلیاردها دستگاه و شی را قادر می سازد تا به یکدیگر متصل شوند، اطلاعات را در لحظه جمع آوری کرده و از طریق ارتباط بی سیم، برای سیستم کنترل مرکزی ارسال کنند. اینها به نوبه خود ترافیک را مدیریت می‌کنند، مصرف انرژی را کاهش می‌دهند و طیف وسیعی از فعالیت‌ها و خدمات شهری را بهبود می‌بخشند.

هوش مصنوعی به مجموعه داده‌های بسیار بزرگ اجازه می‌دهد تا به‌صورت محاسباتی تجزیه‌وتحلیل شده و الگوهایی را آشکار کنند. از این الگوها برای اطلاع‌رسانی و بهبود کیفیت تصمیم‌گیری در حوزه مدیریت شهری استفاده می‌شود.

شبکه‌های هوشمند (اشاره به شبکه‌های تامین برقی که از فناوری ارتباطات دیجیتال برای شناسایی و واکنش به تغییرات محلی در مصرف استفاده می‌کنند) به بهینه‌سازی مصرف انرژی در شهرها کمک می‌کند. کنتورها و حسگرهای هوشمند مجهز به آدرس‌های پروتکل اینترنت، می‌توانند اطلاعات مصرف انرژی مصرف‌کننده نهایی را به تامین‌کننده انرژی منتقل کرده و به کاربران نهایی، کنترل بیشتری بر مصرف خود بدهند.

در حوزه دوقلوی دیجیتال، از واقعیت مجازی برای تسهیل برنامه‌ریزی هوشمند شهر، پیش‌بینی‌ در حوزه  حفظ کیفیت خدمات شهری، نظارت در لحظه، تصمیم‌گیری و بهینه‌سازی فناوری‌های نوظهور مانند هوش مصنوعی، اینترنت اشیا و غیره در بخش‌های مختلف می‌توان استفاده کرد.

رباتیک، شامل استفاده از ربات‌ها و وسایل نقلیه هوایی بدون سرنشین (UAV) Unmanned Aerial Vehicle در شهرها برای کمک به ارائه خدمات در زمینه‌هایی مانند حمل‌ونقل، مراقبت‌های بهداشتی، نظارت، تولید، ساخت‌وساز و غیره می‌شود.

درحالی‌که امروزه شبکه‌های 3G و 4G که توسط تلفن‌های همراه استفاده می‌شوند، برخی از مشکلات را در پشتیبانی طیف وسیعی از خدمات شهرهای هوشمند ایجاد کرده‌اند، رونمایی از 5G (نسل پنجم فناوری‌های تلفن همراه) در بسیاری از کشورها پتانسیل اتصال دستگاه‌های بیشتری را فراهم آورده، داده‌ها را با سرعت بیشتری منتقل می‌کند و حجم بالایی از داده‌ها را با کمترین تاخیر پردازش می‌کند.

کمک ITU به شهرهای هوشمند

اتحادیه بین‌المللی مخابرات (ITU) International Telecommunication Union از مطالعات فنی و تعامل مستمر بین دولت‌ها، صنعت و سایر ذینفعان برای بهبود اطمینان‌پذیری، امنیت و توسعه زیرساخت‌های ICT شهری حمایت می‌کند.

تعیین استانداردها

اتحادیه بین‌المللی مخابرات و اعضای آن در گروه مطالعاتی که وقت خود را صرف تحقیق در حوزه اینترنت اشیا، شهرها و جوامع هوشمند کرده‌اند، استانداردهای بین‌المللی را ایجاد کرده که معیارها، فرآیندها و شیوه‌های فنی را به وجود می‌آورند. این موارد، توسعه هماهنگ فناوری‌های اینترنت اشیا را برای شهرهای پایدار فراهم می‌کنند. اخیرا، گروهی روی مطالعه موضوعاتی ازجمله هوش مصنوعی، زنجیره بلوکی، ارتباطات ماشین به ماشین و جنبه‌های کلان داده‌های اینترنت اشیا کار کرده است.

گروه مطالعاتی ITU-T 20 در حال توسعه استانداردهایی در زمینه ورود فناوری دیجیتال به شهرهای هوشمند، ارزیابی شهرهای نسل بعد، مدلی برای زنجیره‌های تامین دیجیتال، تحول دیجیتال در شهرهای هوشمند، جمع سپاری برای نظارت بر زیرساخت‌های شهری، ساختمان‌های هوشمند و پلتفرم‌های میانی داده در اینترنت اشیا است.

از سال 2017 تا 2019، گروهی در ITU که در زمینه پردازش و مدیریت داده به منظور حمایت از اینترنت اشیا، شهرها و جوامع هوشمند فعالیت میکردند، مشخصات فنی و گزارش‌هایی را توسعه دادند تا به اکوسیستم اینترنت اشیا اجازه دهد که کاملا جامع و تعامل‌پذیر بوده و قادر باشد تا به‌طور کامل از داده‌های دستگاه‌های متصل به خود استفاده کند. هدف این کار کاهش خطر ظهور سیلوهای داده (ایزوله شدن داده‌ها در یک قسمت و عدم اشتراک آن داده در قسمت‌های دیگر) در بخش‌های مختلف صنعت بود.

بیشتر مطالعه کنید: شهر هوشمند چیست؟ 

در اکتبر 2021، گروه مطالعاتی ITU-T 20، گروه تمرکزی را بر روی «هوش مصنوعی (AI) و اینترنت اشیا (IoT) برای کشاورزی دیجیتال» (FG-AI4A) تاسیس کرد که به بررسی پتانسیل هوش مصنوعی، اینترنت اشیا و سایر موارد در حال ظهور برای پشتیبانی از جمع‌آوری داده‌ها، بهبود مدل‌سازی سیستم‌های کشاورزی و تقویت ارتباطات موثر برای بهینه‌سازی فرآیندهای تولید کشاورزی می‌پردازد. این فعالیت‌های FG-AI4A با همکاری نزدیک سازمان غذا و کشاورزی سازمان ملل متحد (FAO) انجام خواهد شد تا بر شکاف‌های موجود در زمین استانداردسازی فعلی در کشاورزی دیجیتال تاکید شود.

ITU همچنین اخیرا استانداردهایی را برای تضمین امنیت شبکه ها در مناطق شهری ایجاد کرده است. استانداردهای ITU برای سامانه‌های 5G نیز به تحقق شهرهای هوشمند پایدار کمک می‌کند. استانداردهای ITU نشان می‌دهد که چگونه شبکه‌های هوشمند می‌توانند به ساخت سیستم‌های انرژی قابل‌کنترل و کارآمدتر کمک کنند.

همکاری و حمایت جهانی

ITU همراه با کمیسیون اقتصادی سازمان ملل متحد برای اروپا (UNECE) و UN-HABITAT از پلتفرم جهانی «برنامه اتحاد شهرهای پایدار هوشمند» United for Smart Sustainable Cities (U4SSC) برای پشتیبانی از سیاست‌های عمومی و تشویق استفاده از فناوری اطلاعات و ارتباطات حمایت می‌کنند. این پلتفرم، توسط 14 نهاد دیگر سازمان ملل نیز پشتیبانی می‌شود. برنامه اتحاد شهرهای پایدار هوشمند مجموعه‌ای از شاخص‌های کلیدی عملکرد (KPI) را برای شهرهای هوشمند ایجاد کرده است. این شاخص‌ها به شهرها اجازه می‌دهند اهدافی را تعیین، داده‌ها را جمع‌آوری کرده و پیشرفت را در پنج حوزه اصلی اندازه‌گیری کنند، این شاخص‌ها عبارتند از: استفاده از فناوری اطلاعات و ارتباطات، زیرساخت فیزیکی، شمول اجتماعی و برابری دسترسی به خدمات، کیفیت زندگی و پایداری محیطی. بیش از 50 شهر در سراسر جهان، ازجمله بیزرته (Bizerte)، دبی، دایگو (Daegu)، کایروان (Kairouan)، مالدونادو (Maldonado)، مانزیلاس (Manizales)، مونته ویدئو (Montevideo)، مسکو، پولی (Pully)، ریمینی (Rimini)، سنگاپور، والنسیا و وکسی (Wuxi)، در حال اجرای این شاخص‌های کلیدی عملکردها هستند.

ادغام فناوری های نوظهور برای حمایت از تحولات شهر هوشمند حیاتی است. برنامه اتحاد شهرهای پایدار هوشمند در حال بررسی پذیرش فناوری‌های پیشرفته مختلف از جمله بلاک چین، یادگیری ماشین، دوقلو دیجیتال و هوش مصنوعی بوده و مجموعه‌ای از گزارش‌ها را در مورد این موضوعات ارائه کرده است.

برنامه اتحاد شهرهای پایدار هوشمند همچنین از طریق گروه‌های کاری خود گزارش‌ها و دستورالعمل‌هایی را در مورد موضوعات مختلف ازجمله ارائه راه‌حل‌هایی برای پلتفرم‌های یکپارچه شهر هوشمند، راه‌حل‌های نوآورانه برای شهرهای هوشمند، اصول پیاده‌سازی هوش مصنوعی در شهرها و نیز دستورالعمل‌های تدارکاتی برای ایجاد شهرهای هوشمند، تهیه کرده است. برنامه اتحاد شهرهای پایدار هوشمند با درک تاثیری که همه‌گیری کووید-19 بر گذار به شهر هوشمند داشته است، مواردی که با استفاده از آن‌ها بهبود اقتصادی حاصل شده و تاب‌آوری شهری را افزایش می‌دهد، بررسی می‌کند.

از سال 2021، ITU مجموعه‌ای از وبینارها را در مورد «تحول دیجیتال برای شهرها و جوامع» سازمان‌دهی کرده است که در سال 2022 ادامه خواهد یافت.

هوشمندتر و پایدارتر کردن جوامع روستایی

رویکرد روستاها و جزایر هوشمند که توسط ITU-D ترویج می‌شود، شامل یک چارچوب طراحی و پیاده‌سازی جدید است که مبتنی بر تقاضا، کاربر محور و انعطاف‌پذیر بوده و بر پایداری، مقیاس‌پذیری و همکاری چندبخشی متمرکز است.

تبدیل روستاها و جزایر دورافتاده به روستاها و جزایر هوشمند، کیفیت زندگی را با ارائه خدمات جدید مبتنی بر فناوری اطلاعات و ارتباطات به جوامع محلی بهبود بخشیده و در عین حال توسعه و همکاری را ارتقا می‌دهد.

راه‌حل‌های مشابهی که در ابتدا در نیجر به صورت آزمایشی اجرا شدند، در بسیاری از کشورهای دیگر، از جمله در منطقه اقیانوس آرام، توسعه نیافته است. ITU با پیاده‌سازی و ترویج پروژه‌های روستا و جزیره هوشمند، به دنبال ارائه مجموعه‌ای یکپارچه از خدمات مقیاس‌پذیر و پایدار به جوامع جزیره‌ای محروم است که از قابلیت همکاری و چند کارکردی زیرساخت ICT استفاده می‌کنند.

در زیر فقط چند نمونه آورده شده است که نشان می‌دهد چگونه فناوری اطلاعات و ارتباطات به ساخت شهرهای پایدار هوشمند کمک می‌کند:

در ریاض عربستان سعودی، اقدامات ضد ترافیک، ازجمله اقدامات کنترل ترافیک تطبیقی، توسط شهر به کار گرفته می‌شود. سیستم حمل‌ونقل هوشمند از طریق حس‌گرهای مختلف و سیستم نظارت هوشمند دوربین مدار بسته، ترافیک شهر را رصد و مدیریت می‌کند. از تجزیه‌وتحلیل پیشرفته برای انجام پیش‌بینی در لحظه ترافیک، به‌منظور اطلاع‌رسانی به مراکز کنترل ترافیک و گزارششاخص‌های کلیدی عملکرد (KPI) استفاده می‌شود.

مشهد در ایران، برنامه هوشمند جمع آوری زباله‌های قابل بازیافت را برای بهبود نرخ بازیافت اجرا کرد. مشهد یک اپلیکیشن موبایل برای ارائه اطلاعات در مورد جریان بازیافت زباله ایجاد کرد تا مردم را در خصوص جداسازی زباله و مشارکت در بازیافت آن تشویق کند.

در مسکو روسیه، کل شبکه ترافیک و حمل و نقل آن توسط یک مرکز مدیریت ترافیک شامل بیش از 2000 چراغ راهنمایی، 3500 آشکارساز ترافیک (Traffic detector) و 2000 دوربین مداربسته، مدیریت می‌شود. داده‌های این دستگاه‌ها به مرکز مدیریت ترافیک شهر منتقل می‌شود. یک سیستم تجزیه‌وتحلیل جریان ترافیک مبتنی بر داده‌های در لحظه، ملاحظات ترافیک اضافی یا ضروری را بر این اساس شناسایی می‌کند.

سنگاپور، سنگاپور مجازی را توسعه داد، یک مدل شهر سه بعدی پویا و پلتفرمی مشترک که از ذی‌نفعان شهر در ایجاد نوآوری حمایت می‌کند. سنگاپور مجازی به ذی‌نفعان شهر این امکان را داده است که از بینش‌های ارزشمند حاصل از آن  برنامه، برای تجزیه و تحلیل سیاست و تجارت، تصمیم گیری و آزمایش ایده‌ها استفاده کنند.

والنسیا در اسپانیا، یک سیستم ابری مدیریت شهری یعنی پلتفرم VLCi را توسعه داده است. این پلتفرم به شهر اجازه می‌دهد تا داده‌های مربوط به شاخص‌های کلیدی خدمات شهری را در سطح شهر جمع آوری کرده، آن‌ها را با استفاده از ابزارهای پیشرفته تجزیه‌و‌تحلیل کند و سپس داشبوردهایی را برای کمک به تصمیم‌گیری ارائه می‌کند. این امر، امکان مشارکت بیشتر شهروندان به صورت شفاف فراهم می‌کند.

تکسل در هلند، زیرساخت روشنایی خیابانی کم مصرف، هوشمند و جدیدی را در سراسر شهر راه اندازی کرده است. استفاده از ترکیبی از حسگرهای LED و اینترنت اشیا باعث صرفه جویی قابل توجهی در مصرف انرژی و کاهش آلودگی نوری می‌شود.

منبع

مطالعه مقالات بیشتر در وبلاگ مدرسه کسب‌وکار تکاپو