شهر هوشمند چیست؟
این مقاله به این موضوع میپردازد که شهر هوشمند چیست و چه فناوری و ویژگی هایی دارد و چرا شهرا باید به سمت هوشمندسازی بروند؟
شهر هوشمند شهری است که از فناوریهای اطلاعات و ارتباطات (ICT) برای افزایش بهرهوری اجرایی، اشتراکگذاری اطلاعات با عموم مردم و بهبود کیفیت خدمات دولت و افزایش بهره ملت استفاده میکند.
ممکن است تعریف دقیق کمی متفاوت باشد اما مأموریت و هدف نهایی شهر هوشمند بهینه کردن کارکردهای شهر و ایجاد رشد اقتصادی همزمان با بهبود کیفیت زندگی برای شهرواندان با استفاده از فناوری هوشمند و تجزیهوتحلیل دادهها است. ارزش بر اساس چیزی به شهر هوشمند داده میشود که انتخاب میکند با فناوری انجام دهد، نه فقط این که چه قدر فناوری میتواند داشته باشد.
چندین ویژگی اساسی برای تعیین هوشمندی شهر مورد استفاده قرار میگیرد. این ویژگیها عبارتند از:
- زیرساخت فناوری محور
- ابتکارات محیط زیستی
- سیستم حملونقل عمومی با کارکرد قوی
- حس اعتماد انگیز برنامهریزی شهری و
- انسانهایی که در شهر زندگی و کار میکنند و از منابع آن استفاده میکنند.
موفقیت شهر هوشمند به توانایی آن برای ایجاد رابطهای قوی میان حکومت (از جمله بخش بروکراتیک و قانونگذاری آن) و بخش خصوصی وابسته است. این رابطه لازم است، زیرا بیشتر کاری که برای ایجاد و نگهداری محیط دیجیتال و داده محور انجام میشود، خارج از دولت رخ میدهد. تجهیزات دوربین نظارتی برای خیابانهای شلوغ میتواند شامل حسگرهایی از یک شرکت، دوربینهایی از شرکت دیگر و سرورهایی از جای دیگر باشد.
علاوه بر این، پیمانکاران مستقل ممکن است برای تجزیهوتحلیل دادهها به کار گرفته شوند که بعداً دوباره به مقامات حاکمیتی شهر گزارش داده میشود. این دادهها میتواند بعداً باعث بهکارگیری تیم توسعه برنامههای کاربردی شود که استخدام میشود تا راهکاری برای مسئلهای که در تجزیهوتحلیل دادهها پیدا شده ارائه کند. این شرکت در صورتی که راهکار، نیازمند بهروزرسانی یا مدیریت دائمی باشد، میتواند بخشی از سیستم شود. بنابراین، موفقیت شهر هوشمند تمرکز بیشتری بر ایجاد روابط مثبت نسبت به تکمیل یک پروژه واحد مییابد.
فناوری شهر هوشمند چیست؟
شهرهای هوشمند از ترکیبی از دستگاههای اینترنت اشیا (IOT)، راهکارهای نرمافزاری، رابط کاربری (UI) و شبکههای ارتباطی استفاده میکنند. با این وجود نخست و بیشتر بر IoT تکیه دارند. IOT شبکهای از دستگاههای متصل همچون وسایل نقلیه، حسگرها یا لوازم خانگی است که میتواند اطلاعات را فرستاده و تبادل کند. دادههای جمعآوری شده و ارائه شده از سوی حسگرها و دستگاههای IoT بر روی سرورهای ابری ذخیره میشود. اتصال این دستگاهها و استفاده از تحلیل داده این همگرایی عناصر فیزیکی و دیجیتال شهر را تسهیل میکند، بنابراین، بهرهوری بخشهای عمومی و خصوصی را به طور همزمان افزایش میدهد و باعث مزایای اقتصادی و بهبود زندگی شهروندان میشود.
دستگاههای IoT گاهی قابلیتهای پردازشی دارند که رایانش لبهای گفته میشود. رایانش لبهای اطمینان حاصل میکند که تنها مهمترین و مرتبطترین اطلاعات بر روی شبکه ارتباطی تبادل شود.
سیستم دیواره آتش امنیتی نیز برای محافظت، نظارت و کنترل ترافیک شبکه در سیستم رایانش ضروری است. دیوارههای آتش با جلوگیری از هرگونه دسترسی غیرمجاز به شبکه IoT و دادههای شهر، اطمینان حاصل میکنند دادههایی که به شکل مداوم در شبکه شهر هوشمند در جریان است امنیت دارد.
دیگر فناوریهای شهر هوشمند عبارتند از:
- رابط برنامهنویسی برنامه کاربردی (API)
- هوش مصنوعی (AI)
- رایانش ابری
- داشبوردها
- یادگیری ماشین (ML)
- ماشین به ماشین (M2M)
- شبکه مش
ویژگیهای شهر هوشمند چیست؟
روندهای در حال شکلگیری مانند اتوماسیون، یادگیری ماشین و IoT باعث بهکارگیری شهر هوشمند میشوند.
از لحاظ نظری، هر حیطه مدیریت شهری را میتوان در مفهوم مدیریت شهری به کار گرفت. یک مثال کلاسیک پارکومتر هوشمند است که از برنامهای کاربردی برای کمک به رانندهها در یافتن فضاهای پارک موجود بدون گشتنهای طولانی در بلوکهای شهری شلوغ استفاده میکند. این پارکومتر هوشمند اجازه پرداخت دیجیتال را هم میدهد، بنابراین ریسک کم آورن سکه در پرداخت هزینه پارک نیز از بین میرود.
همچنین در حیطه حملونقل، مدیریت ترافیک هوشمند برای نظارت و تحلیل جریان ترافیک به منظور بهینهکردن چراغهای راهنمایی و جلوگیری از تراکم بیش از حد جادهها براساس زمان روز یا برنامه ساعت پیک مورد استفاده قرار میگیرد. حملونقل عمومی هوشمند وجه دیگری از شهرهای هوشمند است. شرکتهای حملونقل هوشمند قادرند خدمات خود را هماهنگ کنند و نیازهای مسافران را به صورت بلادرنگ پاسخ دهند و میزان بهرهوری و رضایت مسافران را بهبود بخشند. خودرو و دوچرخه اشتراکی نیز خدمات رایجی در شهر هوشمند است.
صرفهجویی و بهرهوری در انرژی تمرکز اصلی در شهرهای هوشمند هستند. ، چراغهای راهنمایی هوشمند با استفاده از حسگرهای هوشمند، زمانی که خودرو یا عابری در مسیر وجود ندارد خاموش میشوند. میتوان از فناوری شبکه هوشمند برای بهبود کاکردها، نگهداری و برنامهریزی و تأمین برق بر اساس نیاز و نظارت بر قطعی انرژی استفاده کرد.
نوآوریهای شهر هوشمند همچنین با هدف نظارت و رفع مسائل محیط زیستی همچون تغییرات آبوهوایی و آلودگی هوا به کار میروند. مدیریت و تصفیه زبالهها نیز میتواند با فناوری هوشمند بهبود یابد و با استفاده از سطل زبالههای متصل به اینترنت و سیستمهای مدیریت ناوگان مبتنی بر IoT برای جمعآوری و حذف زباله، یا استفاده از حسگرها برای اندازهگیری پارامتر آب و تضمین کیفیت آب آشامیدنی در بخش پایانی سیستم و دفع فاضلاب مناسب و خروج در قسمت پشتی کار را بهتر کند.
فناوری شهر هوشمند به صورت فزاینده ای برای بهبود ایمنی عمومی، از نظارت بر حیطههای جرایم بزرگ تا بهبود آمادگیهای اورژانسی با حسگرها مورد استفاده قرار میگیرد. برای نمونه، حسگرهای هوشمند میتوانند اجزای حیاتی یک سیستم هشدار اولیه پیش از خشکسالی، سیل، رانش زمین و طوفان باشند.
ساختمانهای هوشمند نیز معمولاً بخشی از پروژه شهر هوشمند هستند. زیرساخت موروثی میتواند بازیابی شود و ساختمانهای جدید با حسگرهایی ساخته شوند که نه تنها مدیریت فضای بلادرنگ را فراهم کرده و از ایمنی عمومی اطمینان حاصل میکند، بلکه ویژگیهای سلامت ساختاری ساختمانها را نیز مورد نظارت قرار دهد. حسگرها میتوانند فرسودگیها را شناسایی کنند و هنگامی که نیاز به تعمیرات وجود داشته باشد به مقامات اطلاع دهند. شهروندان میتوانند هنگامی که نیاز به تعمیر در ساختمان یا زیر ساختهای عمومی همچون گودالهای آسفالت به وجود آمد، با اطلاع رسانی به مسئولین از طریق برنامه کاربردی شهر هوشمند در این امر کمک کنند. حسگرها را میتوان برای شناسایی نشتی در شاهلولههای آب یا دیگر سیستمهای لولهای نیز استفاده کرد که به کاهش هزینهها و بهبود بهرهوری کارکنان دولتی کمک میکند.
فناوریهای شهر هوشمند بهرهوری را به تولیدات و کشاورزی شهری و نیز ایجاد شغل، صرفهجویی در انرژی، مدیریت فضا و کالاهای تازه برای مصرف کنندگان میآورد.
شهر هوشمند چگونه کار میکند؟
شهرهای هوشمند از شبکه مرتبط دستگاههای IoT و دیگر فناوریها برای دستیابی به هدفهای بهبود کیفیت زندگی و دستیابی به رشد اقتصادی استفاده میکنند. شهرهای هوشمند موفق چهار گام را دنبال میکنند.
- جمعآوری- حسگرهای هوشمند در سرتاسر شهر دادهها را به صورت بلادرنگ جمعآوری میکنند.
- تحلیل- دادههای جمعآوری شده به وسیله حسگرهای هوشمند به منظور ایجاد دیدگاههای معنیدار ارزیابی میشوند.
- ارتباط – دیدگاههایی که در فاز تحلیل کشف شدهاند از طریق شبکههای ارتباطی قوی با تصمیمگیران در میان گذاشته میشود.
- اقدام – شهرها از این دیدگاههای استخراج شده از دادهها برای ایجاد راهکار، بهینهسازی فعالیتها و مدیریت منابع و بهبود کیفیت زندگی برای ساکنین استفاده میکنند.
تقویت پایداری با شهرهای هوشمند
پایداری وجه اصلی دیگری از شهرهای هوشمند است. انتظار میرود شهرنشینی در سالهای پیشرو حتی بیش از این افزایش یابد. سازمان ملل متحد گزارش میدهد که حدود 55٪ جمعیت جهان در حال حاضر در حیطههای شهرک یا شهری زندگی میکنند؛ این رقم قرار است در دهههای پیشرو به 68٪ برسد. فناوری هوشمند به شهرها کمک میکند رشد را پایدار نگه داشته و بهرهوری را به سود شهروندان و دولت در حیطههای شهری در سالهای آینده بهبود بخشند.
در حالی که شهرها همین حالا نیز مزایای محیطی همچون، ردپاهای جغرافیایی کوچکتری که سیستمهای زیستی کمتری را تحت تأثیر قرار میدهد نشان میدهند، همچنان با برونریزیهایی چون استفاده بیش از حد از سوختهای فسیلی اثری منفی بر محیط زیست میگذارند. شبکه فناوریهای شهر هوشمند میتواند این اثرات زیانبار را کاهش دهد.
انتقال به سیستم حملونقل عمومی برقی نه تنها انتشار سوخت را کاهش میدهد، بلکه میتواند مزیت کار کردن نزدیک با زیرساخت برق شهری را نیز به منظور کمینه کردن اثر شارژ باتریها در طول ساعات پیک استفاده از برق شکل دهد. علاوه بر این، با هماهنگی مناسب، خودروهای الکتریکی نیز میتوانند مورد استفاده قرار گیرند تا فرکانس شبکه برق شهر را هنگامی که در حالت خدمات دهی نیستند تنظیم کنند.
انتظار می رود تعداد خودروهایی که در شهرها استفاده میشود نیز با هوشمندتر شدن شهرها کاهش یابد. خودروهای اتوماتیک، یا خودران، میتوانند منظر شلوغی را در صورت لزوم داشتن خودرو تغییر دهند. انتظار میرود که استفاده از خودروهای اتوماتیک تعداد خودروهای شخصی شهروندان را کاهش دهد، بنابراین تعداد خودروهایی حاضر در خیابان ها را کاهش داده و انتشار گازهای زیانبخش را کاهش میدهد.
چالشها و دغدغههای شهر هوشمند
ابتکارات شهر هوشمند باید شامل مردمی که میخواهند به آنها کمک کنند باشد: ساکنین، افراد داری کسبوکار و بازدیدکنندگان. رهبران شهر نه تنها باید آگاهی را نسبت به مزایای پیادهسازی فناوریهای شهر هوشمند بالا ببرند، بلکه باید استفاده از دادههای آزاد برای شهروندانشان را نیز ترویج نمایند. اگر مردم بدانند در چه چیز مشارکت میکنند و از مزایایی که میتوان ایجاد کرد آگاه شوند به احتمال بالاتری درگیر کار میشوند.
تقویت همکاری میان بخشهای دولتی و خصوصی و ساکنین شهر مسئله کلیدی برای ایجاد شهروندان هوشمندی است که مشارکت داشته و توانمندی مثبتی برای شرکت در اجتماع شهر پیدا میکند. پروژهای شهر هوشمند باید شامل برنامههایی برای شفافسازی دادهها و قرار دادن آنها در دسترس شهروندان از طریق پرتال اطلاعات باز یا برنامهکاربردی موبایل باشد. این امر باعث میشود ساکنین بتوانند اطلاعات را مشاهده کرده و بفهمند برای چه کاری استفاده میشود. ساکنین همچینن میتوانند از طریق برنامه کاربردی شهر هوشمند کارهایی چون مشاهده مصرف انرژی منزلشان، پرداخت صورتحسابها و یافتن حملونقل عمومی مناسب را انجام دهند.
مخالفان شهر هوشمند نگران هستند که مدیران شهری محرمانگی و امنیت دادهها را رعایت نکنند، که باعث ترس از نشت دادههایی میشود که شهروندان تولید میکنند و ریسک هک و سوءاستفاده از این دادهها به وجود میآید. به علاوه وجود حسگرها و دوربینها ممکن است باعث احساس هجمه به حریم خصوصی یا نظارت حکومت شود. برای رفع این نگرانی، دادههای جمعآوری شهر هوشمند باید ناشناس بوده و این اطلاعات به صورت شخصی قابل شناسایی نباشد. با این وجود شاید بزرگترین چالشی که شهر هوشمند با آن مواجه است مسئله اتصال باشد. هزاران و یا میلیونها دستگاه IoT که در جایجای شهرها قرار دارند بدون اتصال قوی و پایدار مرده خواهند بود و خود شهر هوشمند هم خواهد مرد.
علاوه بر این حملونقل عمومی، مدیریت ترافیک، ایمنی عمومی، مدیریت آب و فاضلاب، تأمین برق و گاز طبیعی به ویژه با افزایش طول عمر و رشد سیستم، ممکن است غیرقابل اعتماد شود. با این وجود، اهمیت این کارکردها با گسترش شهرها و افزایش تقاضا در زیرساخت آن افزایش مییابد. این سیستمها باید دائماً نگهداری و آزمایش شوند تا از کارکرد درست آنها اطمینان حاصل شود.
شهرهای هوشمند همچنین در رابطه با یافتن راههایی برای یافتن و نگهداری ساکنین بدون تغییر فرهنگ با چالش مواجه است. تمایلات فرهنگی یک منطقه در اکثر اوقات چیزی است که ساکنین را بیشتر جذب میکند؛ این چیزی است که نمیتوان با حسگر کنترل یا برنامهریزی کرد. بنابراین، شهرهای هوشمند ممکن است دچار لغزش شوند زیرا نمیتوانند حس اصالت، تمایز یا سکنی را فراهم کنند.
به علاوه، شهرهای هوشمندی (مانند نعوم عربستان سعودی و بوکی آریزونا که در بیابان در حال ساخته شدن هستند) که از پایه ساخته میشوند فاقد جمعیت مشخص هستند و بنابراین با مشکل وجود ساکنین تازه مواجهند. این شهرهای هوشمند آینده، موفقیتی درگذشته هم ندارندکه باعث ایجاد اعتماد شوند. با ساخت نعوم و باکی، دغدغههایی درباره این که آیا منابع پایدار آب در آنها وجود دارد یا خیر نیز دغدغههایی به وجود آورده است.
چرا به شهرهای هوشمند نیاز داریم؟
هدف اصلی شهر هوشمند ایجاد محیطی شهری است که کیفیت بالای زندگی را برای ما فراهم کرده و در حین حال رشد اقتصادی کلی ایجاد نماید. بنابراین یکی از مزایای اصلی شهرهای هوشمند توانایی تسهیل ارائه خدمات بیشتر به شهروندان با زیرساخت و هزینه کمتر است.
با افزایش جمعیت شهرها، ضروری است که این مناطق شهری جمعیت در حال افزایش را با استفاده کاراتر از منابع و زیرساختها سازگار کند. کاربردهای شهر هوشمند میتواند باعث این اصلاحها شده و اقدامات شهر را به پیش ببرند و کیفیت زندگی ساکنان را بهبود بخشد.
کاربردهای شهر هوشمند به شهرها امکان میدهد ارزش جدیدی برای زیرساختهای فعلی خود یافته و ایجاد کنند. این اصلاح باعث ایجاد جریانهای سود جدید و بهرهوری اجرایی میشود و به دولت و شهروندان برای صرفهجویی در هزینهها کمک میکند.
نمونههایی از شهرهای هوشمند
شهرهای زیادی در سرتاسر جهان پیادهسازی فناوریهای شهر هوشمند را آغاز کردهاند، برخی از شهرها در توسعه سرآمد بودهاند. این شهرها عبارتند از:
- کانزاس سیتی، میزوری
- سندیگو، کالیفورنیا
- کلمبوس، اوهایو
- نیویورک سیتی، نیویورک
- تورنتو، کانادا
- سنگاپور
- وین، اتریش
- بارسلونا، اسپانیا
- توکیو، ژاپن
- ریکژاویک، ایسلند
- لندن، انگلیستان
- ملبورن، استرالیا
- دبی، امارات متحده عربی
- هنگکنگ، چین
بیشتر پروژههای شهر هوشمند جدید در خاورمیانه و چین متمرکز هستند، اما در سال 2018، ریکژاویک و تورنتو به همراه توکیو و سنگاپور به عنوان برخی از هوشمندترین شهرهای جهان فهرست شدند.
شهر-ایالت سنگاپور از حسگرها و دوربینهای مبتنی بر IoT برای نظارت بر پاکیزگی فضاهای عمومی، تراکم و حرکت وسایل نقلیه محلی استفاده میکند که بر همین اساس به عنوان استاندارد طلایی شهرهای هوشمند خوانده میشود. فناوریهای هوشمند به شرکتها و ساکنین کمک میکند تا میزان استفاده از انرژی، تولید زباله و میزان استفاده از آب را به شکل بلادرنگ کنترل نمایند. سنگاپور همچنین در حال آزمایش وسایل نقلیه اتوماتیک از جمله اتوبوسهای رباتیک با اندازه کامل و نیز سیستم نظارت بر سلامت سالمندان برای اطمینان از سلامت شهروندان کهنسال خود است.
نوآوریهای شهر هوشمند کانزاس سیتی شامل چراغهای راهنمایی هوشمند، کیوسکهای تعاملی و بیش از 50 بلوک Wi-Fi عمومی در کنار مسیر دو مایلی خیابان ماشین رو شهر است. فضاهای پارکینگ موجود، جریان ترافیک و نقاط دسترسی رهگذران، همگی به صورت عمومی از طریق برنامه کاربردی نمایش دادههای شهر هوشمند در دسترس هستند.
در ابتدای سال 2017، سندیگو 3200 حسگر هوشمند را برای بهینهسازی ترافیک و پارکینگها و بهبود ایمنی عمومی، آگاهی زیستمحیطی و زندگیپذیری کلی برای شهروندانش نصب کرد. ایستگاههای شارژ انرژی خورشیدی به الکتریکی برای شارژ خودروهای برقی در دسترس بوده و دوربینهای متصل شده به نظارت بر ترافیک و شناسایی جرایم کمک میکند.
در دبی در کشور امارات متحده عربی، فناوری شهر هوشمند برای مسیریابی ترافیک، برنامهریزی زیرساخت پارکینگ و حملونقل مورد استفاده قرار گرفته است. این شهر همچنین از پزشکی از راه دور و مراقبتهای سلامت هوشمند و نیز ساختمانهای هوشمند، صنایع هوشمند، آموزش هوشمند و گردشگری هوشمند بهره میبرد.
سیستم حملونقل هوشمند و سیستمهای اتوبوس هوشمند بارسلونا در اسپانیا با ایستگاههای اتوبوس هوشمندی که Wi-Fi رایگان ارائه میکند، ایستگاههای شارژ USB و بهروزرسانی برنامه اتوبوسها برای مسافران تکمیل میشود. برنامه دورچرخههای اشتراکی و پارکینگ هوشمند که امکان پرداخت برخط را نیز فراهم میکند در دسترس هستند. این شهر همچنین از حسگرها برای پایش دما، آلودگی و سروصدا و نیز پایش رطوبت و سطح بارش استفاده میکند.
تاریخچه شهر هوشمند چیست؟
مفهوم شهر هوشمند را میتوان در دهههای 1960 و 1970 جستجو کرد، زمانی که دایره تحلیل اجتماعی شروع به استفاده از پایگاههای داده رایانهای، تحلیل خوشهای و عکاسی هوایی فروسرخ برای جمع آوری داده، انتشار گزارشها و تخصیص منابع به مناطقی که برای مبارزه با بحران های احتمالی و کاهش فقر بیشترین نیاز را به آن داشتند کرد. از آن زمان، سه نسل مختلف از شهرهای هوشمند شکل گرفته است.
شهر هوشمند 1.0 را ارائه دهندگان فناوری رهبری میکردند. این نسل بر پیادهسازی فناوری در شهرها به رغم عدم توانایی شهرها برای فهم کامل نتایج احتمالی آن فناوری یا اثراتی که میتوانست بر زندگی روزمره داشته باشد تمرکز داشت.
در مقابل، شهر هوشمند 2.0 را شهرها رهبری میکردند، در این نسل دوم، رهبران پیشرو در شهر به تعیین آینده شهر و نحوهای که فناوریهای هوشمند و دیگر نوآویها میتوانستند این آینده را بیافرینند کمک کردند.
در نسل سوم، شهر هوشمند 3.0، نه ارائه کنندگان فناوری و نه رهبران شهری کنترل را به دست گرفتند؛ در عوض، مدلی ایجاد شده با کمک شهروندان ظهور یافت. به نظر میرسد این تازهترین کاربری از مسائل برابری و تمایل به ایجاد جامعهای هوشمند با حضور اجتماعی الهام گرفته است.
وین، اتریش یکی از اولین شهرهایی است که این مدل جدید نسل سوم را به کار گرفته است. در وین، همکاری با یک شرکت انرژی محلی به نام وین انرژی شکل گرفته است. وین به عنوان بخشی از این شراکت، شهروندان را به عنوان سرمایهگذار در تأسیسات برق خورشیدی دخیل کرده است. وین همچنین بر مشارکت شهروندان در حل مسائلی چون تساوی جنسیتی و خانهسازی مقرونبهصرفه تأکید دارد.
ونکوور، کانادا نیز مدل شهر هوشمند 3.0 را با مشارکت دادن 30000 نفر از شهروندانش در همکاری در ایجاد برنامه اقدام سبزترین شهر ونکوور 2020 به کار گرفته است.
مطالعه مقالات بیشتر در وبلاگ مدرسه کسبوکار تکاپو
پاسخها