هر آنچه که باید از شهر هوشمند بدانیم - بخش اول: شهر هوشمند چیست؟

از شما خواهش می‌کنم در نظرسنجی انتهای یادداشت شرکت کنید.

یک شهر هوشمند بسیار فراتر از یک شهر با فناوری‌های پیشرفته است، شهر هوشمند شهری است که از خلاقیت و پتانسیل فناوری های جدید برای مقابله با چالش های زندگی شهری در قرن بیست و یکم بهره می‌برد. شهر هوشمند همچنین به حل مسائل حساس شهروندان از جمله عدم امنیت، مشکلات جابه‌جایی شهری، مدیریت منابع آب و پسماند شهری کمک می‌کند. به عبارت دیگر، این ابزارها نیستند که یک شهر هوشمند را می‌سازند، بلکه دستاوردهایی که از طریق اجرای آن فرآیندها به دست می آید، چشم‌انداز اصلی هر شهر هوشمند هستند.

یک شهر هوشمند در تمام تعاریف، از فناوری اطلاعات و ارتباطات (ICT) برای بهبود کارایی عملیاتی، اشتراک‌گذاری اطلاعات با مردم، ارائه کیفیت بهتر خدمات دولتی و افزایش رفاه شهروندان استفاده می کند.

هدف اصلی شهر هوشمند بهینه‌سازی عملکرد شهر، ارتقای رشد اقتصادی و همچنین بهبود کیفیت زندگی شهروندان با استفاده از فناوری‌های هوشمند و تجزیه و تحلیل داده‌ها است. ارزش شهر هوشمند در شیوه استفاده از این فناوری است نه صرفاً اینکه چقدر فناوری در دسترس است.

هوشمندی یک شهر با استفاده از مجموعه ای از ویژگی ها تعیین می شود، از جمله:

• زیرساختی مبتنی بر فناوری
• طرح‌های زیست محیطی
• حمل‌و‌نقل عمومی موثر
• طرح‌های شهری مطمئن و مترقی
• افرادی که قادر به زندگی و کار در داخل شهر با استفاده از منابع آن هستند

از آنجا که بسیاری از اقدامات برای ایجاد و حفظ یک محیط مبتنی بر داده، خارج از وظایف نهاد حکمروایی شهر است، موفقیت یک شهر هوشمند به ارتباط موثر و کارآ بین بخش عمومی و خصوصی بستگی دارد. جدای از فناوری استفاده شده توسط یک شهر هوشمند، نیاز به تحلیلگران داده نیز وجود دارد تا اطلاعات ارائه شده توسط سیستم های شهر هوشمند را ارزیابی کنند، مشکلات را شناسایی و راه‌حلی برای آن‌ها بیابند.

در این مقاله مطالعه می‌کنید:

• تعریف شهر هوشمند
• فناوری‌های شهر هوشمند
• ویژگی‌های شهر هوشمند
• تاریخچه شهر هوشمند
• شیوه کار شهر هوشمند

تعریف شهر هوشمند

تعاریف متعددی از آنچه که یک شهر را «هوشمند» می‌کند وجود دارد، برای مثال، IBM شهر هوشمند را اینگونه تعریف می‌کند:

«شهری که از تمام اطلاعات به هم پیوسته موجود برای درک و کنترل بهتر عملیات اجرایی خود و استفاده می‌کند و منابع محدودش را بطور بهینه مصرف می‌کند.»

فناوری های شهر هوشمند

یک شهر هوشمند از انواع نرم‌افزارها، رابط‌های کاربری و شبکه‌های ارتباطی در کنار اینترنت اشیا (IoT) برای ارائه راه حل‌های یکپارچه به شهروندان استفاده می‌کند.

از این میان، اینترنت اشیا مهم ترین است. اینترنت اشیا شبکه‌ای از دستگاه‌های متصل به هم است که با هم ارتباط برقرار می کنند و داده ها را مبادله می‌کنند. این می‌تواند شامل هر چیزی از وسایل نقلیه گرفته تا لوازم خانگی و حسگرهای خیابانی باشد. داده‌های جمع‌آوری‌شده از این دستگاه‌ها در فضای ابری یا روی سرورها ذخیره می‌شوند تا امکان بهبود کارایی بخش عمومی و خصوصی را فراهم کرده و برای شهر منافع اقتصادی و برای شهروندان افزایش کیفیت زندگی را به ارمغان آورند.

بسیاری از دستگاه‌های اینترنت اشیا از روش‌های خاصی استفاده می‌کنند که تضمین می‌کند تنها مرتبط‌ترین و مهم‌ترین داده‌ها از طریق شبکه ارتباطی تحویل داده شوند. علاوه بر این، یک سیستم امنیتی برای محافظت، نظارت و کنترل انتقال داده‌ها از شبکه شهر هوشمند و جلوگیری از دسترسی غیرمجاز به شبکه اینترنت اشیا در پلتفرم داده شهری، پیاده‌سازی می‌شود.

در کنار راه حل های اینترنت اشیا، شهرهای هوشمند از فناوری های زیر نیز استفاده می‌کنند:

• رابط‌های برنامه‌نویسی کاربردی (API)
• هوش مصنوعی (AI)
• خدمات رایانش ابری
• داشبوردها
• یادگیری ماشین (ML)
• ارتباطات ماشین به ماشین
• شبکه‌های توری (Mesh Networks)

ویژگی های شهر هوشمند

ترکیب اتوماسیون، یادگیری ماشین و اینترنت اشیا امکان بکارگیری فناوری‌های شهر هوشمند را برای کاربردهای مختلف فراهم می‌کند.

به عنوان مثال، پارکینگ هوشمند می تواند به رانندگان کمک کند تا جای پارک را پیدا کنند و همچنین امکان پرداخت دیجیتالی را فراهم می‌کند.

مثال دیگر مدیریت هوشمند ترافیک برای نظارت بر جریان ترافیک و بهینه‌سازی چراغ‌های راهنمایی به منظور کاهش ازدحام است، علاوه بر این، خدمات خودروی اشتراکی را نیر می‌توان توسط زیرساخت شهر هوشمند مدیریت کرد.

ویژگی‌های شهر هوشمند همچنین می‌تواند شامل صرفه‌جویی در مصرف انرژی و کارایی محیط‌زیست باشد، مانند چراغ‌های خیابانی که هنگام خالی بودن جاده‌ها کم‌نور می‌شوند. چنین فناوری‌های شبکه هوشمند (smart grid) می‌توانند همه چیز را از عملیات تا تعمیر و نگهداری و برنامه‌ریزی تا منابع تغذیه بهبود بخشند.

طرح‌های شهر هوشمند همچنین می‌تواند برای مقابله با تغییرات آب‌وهوایی، آلودگی هوا و همچنین مدیریت زباله و افزایش بهداشت از طریق جمع‌آوری پسماند، سطل‌ها و سیستم‌های مدیریت ناوگان با قابلیت اینترنت استفاده شوند.

جدای از خدمات مناسب‌تر، شهرهای هوشمند از امنیت عمومی و ایمنی بالاتری برخوردارند. از جمله تدابیر انجام شده در این راستا می‌توان به نظارت بر مناطق با جرم بالا یا استفاده از حسگرها برای هشدار سریع حوادثی مانند سیل، رانش زمین، طوفان یا خشکسالی اشاره کرد.

حسگرهای نصب شده در سازه‌های یک شهر هوشمند و ساختمان‌های هوشمند، می‌توانند با نظارت بر سلامت ساختمان، بازخوردهایی برای تعیین دقیق زمان مناسب برای انجام تعمیرات، ارائه دهند.علاوه بر این، شهروندان می‌توانند با دسترسی به این سامانه، هرگونه مشکل سازه‌ای مانند چاله‌ها را به مسئولان اطلاع دهند، در حالی که حسگرها می‌توانند برخی از مشکلات زیرساختی مانند نشتی در لوله‌های آب را رصد کنند.

علاوه بر این، فناوری‌های شهر هوشمند می توانند کارایی تولید، کشاورزی شهری، مصرف انرژی و موارد دیگر را بهبود بخشد.

تاریخچه شهرهای هوشمند

مفهوم شهرهای هوشمند از دهه‌های ۱۹۶۰ و ۱۹۷۰ میلادی، زمانی که دفتر تحلیل جامعه ایالات متحده آمریکا، شروع به استفاده از پایگاه‌های داده، عکس‌برداری هوایی و تجزیه و تحلیل خوشه‌ای برای جمع‌آوری داده‌ها، هدایت منابع و صدور گزارش‌ها به منظور هدایت خدمات، کاهش بلایا و کاهش فقر کرد، آغاز شد. این امر منجر به ایجاد نسل اول شهرهای هوشمند شد.

اولین نسل شهر هوشمند توسط ارائه دهندگان فناوری برای درک پیامدهای فناوری در زندگی روزمره ارائه شد. این منجر به نسل دوم شهر هوشمند شد که به این موضوع پرداخت که چگونه فناوری‌های هوشمند و سایر نوآوری‌ها می‌توانند راه‌حل‌هایی برای مسائل شهری بیابند.

سپس در نسل سوم شهر هوشمند، کنترل امور را از ارائه‌دهندگان فناوری و رهبران شهر گرفته شد و در عوض مدلی ایجاد شد که عموم شهروندان را درگیر کرد، و مشارکت اجتماعی و مشارکت جامعه را ممکن ساخت.

این مدل نسل سوم توسط وین اتخاذ شد، که با شرکت محلی انرژی وین همکاری کرد و به شهروندان اجازه داد در نیروگاه های خورشیدی محلی سرمایه‌گذاری کنند. همچنین این شهر با مردم برای حل مسائلی همچون برابری جنسیتی و ارائه مسکن مقرون به صرفه همکاری کرد. چنین پذیرشی در سراسر جهان، از جمله در ونکوور، که در آن ۳۰ هزار شهروند طرح اجرایی «Vancouver Greenest City 2020» را ایجاد کردند، ادامه یافت.

شهرهای هوشمند چگونه کار می‌کنند؟

یک شهر هوشمند چهار مرحله را برای بهبود کیفیت زندگی و امکان رشد اقتصادی از طریق شبکه‌ای از دستگاه‌های متصل اینترنت اشیا و سایر فناوری‌ها دنبال می‌کند. این مراحل به شرح زیرند:

• مجموعه - حسگرهای هوشمند داده‌ها را در زمان واقعی جمع آوری می‌کنند.
• تجزیه و تحلیل - داده‌ها برای به دست آوردن بینشی در مورد عملکرد خدمات و عملیات شهری تجزیه و تحلیل می‌شوند.
• ارتباطات - نتایج تجزیه و تحلیل داده‌ها به تصمیم‌گیرندگان منتقل می‌شود.
• اقدام - برای بهبود عملیات، مدیریت دارایی‌ها و بهبود کیفیت زندگی شهر برای ساکنان، اقداماتی انجام می‌شود.

چارچوب ICT، به منظور بهبود تصمیم‌گیری، ارائه داده‌های دقیق از دارایی‌ها، اشیاء و ماشین‌های متصل را گرد هم می‌آورد. علاوه بر این، شهروندان می‌توانند از طریق دستگاه‌های تلفن همراه و وسایل نقلیه و ساختمان‌های بهم متصل با اکوسیستم‌های شهر هوشمند درگیر شوند و تعامل داشته باشند. با pair کردن دستگاه‌ها با داده‌ها و زیرساخت‌های شهر، کاهش هزینه‌ها، بهبود پایداری، ساده‌سازی عواملی مانند توزیع انرژی و جمع‌آوری زباله و همچنین کاهش تراکم ترافیک و بهبود کیفیت هوا امکان‌پذیر است.

ادامه این مقاله: