دوراهی توسعه IoT در شهر هوشمند؛ استانداردسازی یا توسعه پلتفرم؟

راه‌حل‌های مبتنی بر اینترنت اشیاء در حال تحول منظر شهری هستند. روشنایی هوشمند خیابان‌ها و فضاهای شهری، شناسایی فضاهای پارک حاشیه‌ای، کنتورهای هوشمند و شناسایی حریق در کسری از ثانیه، تنها بخشی از کاربردهای هوشمند مبتنی بر اینترنت اشیاء (IoT) هستند که و مدیریت بهینه منابع، کاهش هزینه اداره شهر و افزایش رفاه عمومی را به دنبال دارند؛ و به همین دلیل، مدیران شهری را به استفاده از این ابزار مشتاق می‌کنند.

اما در این راه یک اشکال وجود دارد! شهرها برای راه‌اندازی IoT، سراغ وندورهایی می‌روند که محصول End-to-End برای یک حوزه کاربردی مشخص (مثلا کنتور هوشمند) ارائه می‌کنند؛ و پراکندگی استانداردهای مورد استفاده وندورها مانع از همکاری محصولات آن‌ها با یکدیگر در زمینه اشتراک‌گذاری داده‌ها و تولید ارزش مشترک برای شهرها می‌شود. به عنوان مثال، شهرها نمی‌توانند به راحتی چراغ‌های روشنایی هوشمند خود را به سیستم مدیریت ترافیک متصل کند تا سطح روشنایی در نقاط پرخطر را به طور خودکار در صورت ازدحام یا تصادف افزایش یابد.

قابلیت همکاری محدود موجب افزایش ریسک گرفتار شدن شهر در میان چند وندور IoT شده و تغییر تأمین‌کننده را دشوارتر و گران‌تر می‌کند. این امر، محدود شدن دایره به خدمت گرفتن فناوری‌های هوشمند و محدود شدن امکان تصمیم‌گیری برای استفاده از راه‌حل‌های بهتر و با هزینه کمتر –به موازات پیشرفت فناوری– را به دنبال دارد.

بنا به گزارش بانک DBS، تعداد تجهیزات IoT راه‌اندازی شده در سال 2019 برابر با 11 میلیارد بوده و این عدد در سال 2030 به 125 میلیارد خواهد رسید.

قابلیت همکاری در راه‌حل‌های IoT

قابلیت همکاری[1]بدین معناست که داده‌های تولید شده توسط یک بخش در یک شهر بتواند منافع متعددی در سطوح مختلف و در بخش‌های دیگر در شهر ایجاد نماید. به عنوان مثال، یک سامانه هشدار سریع در منازل مسکونی که خطایی در کنتور برق را تشخیص می‌دهد، می‌تواند به طور جداگانه هشدارهایی را به اعضای خانواده بدهد، نهاد مرتبط با ارائه خدمات اضطراری را آگاه کرده و شرکت سازنده کنتور را از مشکل ایجاد شده مطلع کند.

اکثر شهرها فاصله زیادی از دستیابی به این مزایا دارند. تأمین کنندگان تمایل دارند راه‌حل‌هایی ارائه دهند که در سیلوهای بسته و محدود به محصولات خودشان کار می‌کند و برای اشتراک‌گذاری داده‌ها با راه‌حل‌های اینترنت اشیاء سایر وندورها طراحی نشده‌اند؛ و این امر، مانع تلاش شهرها برای افزودن برنامه‌های جدید به این ترکیب می‌شود.

بنابراین، واضح است که شهرها نمی‌توانند حل مشکل قابلیت همکاری تجهیزات IoT را به بازار بسپارند و باید در این زمینه پیش‌قدم شوند. به طور کلی 2 راهکار پیش روی برنامه‌ریزان شهری برای حل این مشکل وجود دارد:

· استانداردسازی: انتخاب مجموعه‌ای از استانداردهای سازگار اینترنت اشیاء، یا

· توسعه پلتفرم IoT: ایجاد پلتفرم یکپارچه‌ساز راه‌حل‌های اینترنت اشیاء.

به عنوان نمونه، سنگاپور اولین رویکرد را در پیش گرفته و بهره‌برداری از استانداردهای مشترک را در اولویت قرار داده است، در حالی که توکیو در حال توسعه یک پلتفرم شهر هوشمند از طریق یک طرح بزرگ مشترک با شرکت‌های تویوتا و NTTاست. البته، در پیش گرفتن هر یک از دو گزینه، ملاحظات مشخصی را به دنبال داشته و شهرها را ملزم به اتخاذ رویکرد فعال و ایجاد اجماع بین ذینفعان به منظور بهره‌برداری بیشینه از مزایای راه‌حل‌های IoT می‌کند.

اهمیت قابلیت همکاری تجهیزات IoT تا حدی است که به عنوان هدف شماره 11 تحت عنوان شهرهای پایدار و متصل (more connected and sustainable metropolises) در اتحادیه جهانی شهرهای هوشمند در سازمان ملل نیز در نظرگرفته شده است.

راه‌حل‌های IoT چگونه داده‌ها را اشتراک‌گذاری می‌کنند؟

برای تحقق قابلیت همکاری، در ابتدا باید نگرش صحیحی در خصوص نحوه برقراری ارتباط راه‌حل‌های IoT با یکدیگر داشت. راه‌حل‌های اینترنت اشیاء در سه سطح می‌توانند با یکدیگر تبادل داده داشته باشند:

قابلیت همکاری فنی[2]: این سطح، ساده‌ترین سطح همکاری است. در این سطح، امکان ارسال داده‌های سنسورها (به طور مثال اندازه‌گیری یک پارامتر محیطی نظیر دما) در یک شبکه مشترک با استفاده از یک فناوری مشترک مانند بلوتوث یا NB-IoT فراهم می‌شود. در این سطح، یک استاندارد ارتباطاتی، فناوری خاصی را که باید مورد استفاده قرار گیرد، تعیین می‌کند.

قابلیت همکاری ساختاری[3]: در این سطح از همکاری، امکان تبادل اطلاعات پیچیده‌تر نظیر داده‌های ساختاریافته، تبادل پیام و پشتیبانی راه‌حل‌ها از یکدیگر، با استفاده از یک فرمت مشترک محقق می‌شود. برای مثالِ تبادل داده دمایی، تبادل داده با دقتی مشخص و با تعداد مشخصی از اعشار در این سطح قرار می‌گیرد.

قابلیت همکاری معنایی[4]: در این سطح، راه‌حل‌های IoT توانایی درک و تفسیر داده‌های یکدیگر را دارند. در مثال انتقال داده دمایی، این سطح همکاری بدین معناست که سایر سیستم‌ها بدانند که دمای منقل شده با واحد سلسیوس بوده یا فارنهایت.

شهرداری‌ها می‌توانند با ارائه مجموعه‌ای از مقررات، ارائه‌دهندگان راه‌حل‌های شهر هوشمند مبتنی بر IoT را ملزم به رعایت مجموعه‌ای از استانداردها نمایند.

شهرداری‌ها می‌توانند با ارائه مجموعه‌ای از مقررات، ارائه‌دهندگان راه‌حل‌های شهر هوشمند مبتنی بر IoT را ملزم به رعایت مجموعه‌ای از استانداردها نمایند که امکان برقراری ارتباط و یکپارچه‌سازی را فراهم می‌نماید. راهکار جایگزین، همکاری با بخش خصوصی برای توسعه یک پلتفرم IoT که امکان سرویس‌دهی به کاربردهای عمودی دیگر را ایجاد می‌کند، یک راهکار عملیاتی برای جلوگیری از عملکرد جزیره‌ای ارائه‌دهندگان راه‌حل‌های IoT است.

ارائه مجموعه‌ای از استانداردها

به همین دلایل، بعید به نظر می‌رسد که بتوان انتظار مجموعه‌ای مدون از استانداردهای صنعتی در سطح جهانی در کوتاه‌مدت یا میان‌مدت را داشت. بنابراین، بسیاری از شهرها و کشورها رویکرد ارائه مجموعه‌ای از استانداردها با هدف برقراری قابلیت همکاری بین راه‌حل‌های IoT را در پیش گرفته‌اند.

در این راستا، اگر سیاست‌گذاران، نهادهای مقررات‌گذار و تصمیم‌گیران شهری بتوانند بین بازیگران بخش خصوصی اجماع ایجاد کنند، ممکن است بتوانند مجموعه‌ای از استانداردها را برای تسریع پروژه‌های شهرهای هوشمند، کاهش موانع ورود به بازار برای ارائه دهندگان جایگزین و ترویج نوآوری ایجاد کنند.

در این زمینه، استانداردهای ارتباطی IoT (همکاری فنی) علی‌رغم تنوعی که در این زمینه وجود دارد، به بلوغ مناسبی دست یافته‌اند. اما استانداردهای تبادل پیام و فرمت داده‌ها (همکاری ساختاری) در سطح بلوغ پایین‌تری هستند. استانداردهای ارائه شده در راستای همکاری مفهومی نیز فاصله بسیار زیادی با رسیدن به نقطه مطلوب وجود دارد.

توسعه پلتفرم IoT

راه‌اندازی پلتفرم که امکان برقراری ارتباط بین کاربردهای مختلف IoT را فراهم می‌کند، یکی از راهکارهای ایجاد قابلیت همکاری میان این سیستم‌ها است. یک چنین پلتفرمی به عنوان یک هماهنگ‌کننده[5]عمل کرده و داده‌ها و جریان اطلاعات بین راه‌حل‌های مختلف IoT را برای یکدیگر ترجمه می‌کند تا بتوانند تبادل داده مشترک داشته و با هم کار کنند.

در حوزه شهری، یک پلتفرم IoT دارای مزایای قابل توجهی نسبت به استانداردسازی در این زمینه است. با توجه به نقش پلتفرم به عنوان رابط و هماهنگ‌کننده راه‌حل‌های اینترنت اشیاء، تحقق چنین پلتفرمی به معنای ایجاد قابلیت همکاری دستگاه‌ها با استفاده از استانداردهای موجود است.

در کلان‌شهرهایی که تعداد زیادی راه‌حل شهر هوشمند دارند، ملزومات اقتصادی حاکم بر توسعه پلتفرم IoT بهتر رعایت می‌شود. درآمد پلتفرم، شامل هزینه اشتراک شهرهای متصل به اضافه تعرفه تراکنش در پلتفرم IoT شده و هرچه تعداد حوزه‌های کاربردی (مانند روشنایی هوشمند یا پارکینگ هوشمند) متصل به پلتفرم بیشتر شود، درآمد بیشتری حاصل شده و راه برای توسعه راه‌حل‌های ترکیبی مبتنی بر IoT هموارتر می‌شود.

پلتفرم‌ها در شهرهایی که تعداد راه‌حل‌های IoT شهر هوشمند در آن‌ها بیشتر است، توجیه اقتصادی بهتری دارند. البته در این زمینه باید توجه داشت که «ایجاد و راه‌اندازی» تنها گزینه شهرداری‌ها برای تحقق پلتفرم IoTنیست. مدیریت شهری می‌تواند با ارائه پیشنهادهایی نظیر دسترسی به داده‌های شهری، از پلتفرم‌هایی که توسط بخش خصوصی توسعه یافته است نیز برای این امر بهره‌برداری نماید.

اما این تمام ماجرا نیست. پلتفرم‌های IoT یک مفهوم نسبتاً جدید هستند. با توجه به تنوع راه‌حل‌ها و استانداردهای اینترنت اشیاء، توسعه پلتفرم یکپارچه‌ساز کار پیچیده‌ای است و اکثر پروژه‌هایی که در این زمینه تعریف شده‌اند، هنوز در مراحل برنامه‌ریزی یا پایلوت هستند. علاوه بر این، منافع شهرها و بازیگران بخش خصوصی به طور طبیعی همسو نیستند و غالباً شرکت‌های انگیزه کمتری برای اشتراک‌گذاری داده‌های خود از طریق یک پلتفرم دارند.

3 گام پیشنهادی برای آینده متصل‌تر IoT

به منظور بهره‌برداری از مزایای راه‌حل‌های IoT، شهرها نیازمند پیمودن سه گام زیر هستند:

· انتخاب هوشمندانه راهکار: مدیران و برنامه‌ریزان شهری نیازمند انتخاب یک راهکار برای توسعه IoT هستند. یکی از مهم‌ترین عوامل شناسایی بهترین راهکار، توجه به راه‌حل‌های IoT عملیاتی کنونی است. در صورتی که تعداد راه‌حل‌های IoT کم باشد، استانداردسازی بهترین گزینه است. اما در صورتی که تعداد راه‌حل‌ها بالاتر باشد، توسعه پلتفرم IoT با در نظر گرفتن ملاحظات تجاری، گزینه بهتری به نظر می‌رسد. البته، عوامل دیگری نیز هستند که این تصمیم‌گیری را تحت تأثیر قرار می‌دهند. به طور مثال، در بازارهایی که به شدت مبتنی بر تنظیم مقررات هستند، استانداردسازی گزینه بهتری است؛ در طرف مقابل، در بازارها و جوامعی که مقررات‌زدایی دنبال می‌شود، پلتفرم IoT انتخاب مناسب‌تری است.

· مشارکت ذینفعان: موفقیت هر یک از روش‌های مورد بررسی در این نوشتار، در گرو ایفای نقش بازیگران اکوسیستم IoT است. تعریف استانداردهای IoT مستلزم درگیر شدن بازیگران مهم بخش خصوصی در فرآیند تدوین استاندارد است. برای توسعه پلتفرم نیز، به همین منوال است. یک پلتفرم IoT تنها در صورتی موفق خواهد بود که بخش خصوصی داده‌های خود را بر بستر آن اشتراک‌گذاری کند و این امر نیز با انعقاد قراردادهای تسهیم درآمد[6]یا سایر انواع تسهیلات محقق خواهد شد.

· ترویج استفاده از IoT: اگر مدیران شهری می‌خواهند شهر از مزایای IoT بهره‌مند شود، باید در زمینه ترویج استفاده از این فناوری فعالانه عمل کنند. ارائه پژوهانه و سرمایه‌گذاری در آموزش، یارانه، کاهش مالیات و ارائه تسهیلات برای پشتیبانی از تأمین موارد مورد نیاز برای توسعه راه‌حل‌های IoT توسط بخش خصوصی و دولتی از جمله گزینه‌های این ترویج فعالانه هستند.

سخن آخر

کلان‌شهرها می‌توانند با استفاده از راه‌حل‌های شهر هوشمند مبتنی بر IoT، منظر شهری را تغییر داده و کیفیت زندگی شهروندان خود را بهبود بخشند. برای تحقق این امر، راه‌حل‌های اینترنت اشیاء باید قابلیت همکاری داشته و بتوانند داده‌ها را به طور یکپارچه مبادله کنند تا هر بخش یا عملکرد شهری بتواند به تحقق اهداف بخش‌های دیگر شهر نیز کمک کند. دستیابی به قابلیت همکاری یک چالش بزرگ است؛ اما با اتخاذ تصمیمات هوشمندانه در انتخاب راهکار، مشارکت ذینفعان و ترویج فعالانه استفاده از IoT، شهرها می‌توانند بر موانع فائق آیند و پتانسیل‌های اینترنت اشیا را محقق کنند.

[1] Interoperability

[2] Technical interoperability

[3] Syntactic interoperability

[4] Semantic interoperability

[5] orchestrator

[6] Revenue sharing