یک شهر هوشمند از فناوری اطلاعات و ارتباطات، برای بهبود کارایی عملیاتی، اشتراک گذاری اطلاعات با مردم و ارائه کیفیت بهتر از خدمات دولتی و رفاه شهروندان استفاده می کند. هدف اصلی شهر هوشمند، بهینه سازی عملکرد شهر و ارتقای رشد اقتصادی و همچنین بهبود کیفیت زندگی شهروندان با استفاده از فناوری های هوشمند و تجزیه و تحلیل داده ها است. ارزش این فناوری، در نحوه استفاده از آن است نه صرفاً اینکه تا چه اندازه در دسترس است.
هوشمندی یک شهر با مجموعه ای از ویژگی ها تعیین می شود، از جمله:
- زیرساخت های مبتنی بر فناوری
- ابتکارات زیست محیطی
- حمل و نقل عمومی موثر و بسیار کاربردی
- طرح های شهری مطمئن و مترقی
- افرادی که قادر به زندگی و کار در داخل شهر با استفاده از منابع آن هستند
موفقیت یک شهر هوشمند، به رابطه بین بخش عمومی و خصوصی بستگی دارد. زیرا، بسیاری از کارها برای ایجاد و حفظ یک محیط مبتنی بر داده خارج از وظایف دولت محلی است. برای مثال، دوربین‌های نظارتی هوشمند ممکن است به فناوری چندین شرکت نیاز داشته باشند. گذشته از فناوری مورد استفاده توسط یک شهر هوشمند، نیاز به تحلیلگران داده نیز وجود دارد، تا اطلاعات ارائه شده توسط سیستم های شهر هوشمند را ارزیابی کنند تا بتوان هرگونه مشکلی را برطرف و بهبودهایی را ایجاد کرد.
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 امروزی برای درک و کنترل بهتر عملیات آن و بهینه‌سازی استفاده از محدوده‌های محدود، استفاده بهینه می‌کند." با این حال، به طور خلاصه، یک شهر هوشمند از چارچوبی از فناوری‌های اطلاعات و ارتباطات برای ایجاد، استقرار و ارتقای شیوه‌های توسعه برای مقابله با چالش‌های شهری و ایجاد زیرساخت‌های فن‌آوری پایدار استفاده می‌کند.
فناوری های شهر هوشمند
شهرهای هوشمند از انواع نرم افزارها، رابط های کاربری و شبکه های ارتباطی در کنار اینترنت اشیا برای ارائه راه حل های متصل به عموم مردم استفاده می کنند. از این میان، اینترنت اشیا مهم ترین فناوری است. اینترنت اشیا، شبکه ای از دستگاه های متصل به هم است که با هم ارتباط برقرار می کنند و داده ها را مبادله می کنند. این شبکه، می تواند شامل هر چیزی از وسایل نقلیه گرفته تا لوازم خانگی و حسگرهای خیابانی باشد. داده‌های جمع‌آوری‌شده از این دستگاه‌ها یا ابزار در روی سرورها ذخیره می‌شوند تا امکان بهبود کارایی بخش عمومی و خصوصی را فراهم کنند و منافع اقتصادی و بهبود زندگی شهروندان را به ارمغان آورند.
بسیاری از دستگاه‌های اینترنت اشیا، از محاسبات لبه استفاده می‌کنند که تضمین می‌کند تنها مرتبط‌ترین و مهم‌ترین داده‌ها از طریق شبکه ارتباطی، تحویل سرور داده شوند. علاوه بر این، یک سیستم امنیتی برای محافظت، نظارت و کنترل انتقال داده ها از شبکه شهر هوشمند و جلوگیری از دسترسی غیرمجاز به شبکه اینترنت اشیای پلت فرم داده شهر پیاده سازی شده است.
در کنار فناوری اینترنت اشیا، شهرهای هوشمند از تکنولوژی های دیگری نیز، استفاده می کنند که عبارتند از:
- رابط های برنامه نویسی کاربردی (API)
- هوش مصنوعی (AI)
- خدمات رایانش ابری
- داشبوردها
- فراگیری ماشینی
- ارتباطات ابزار به ابزار
- شبکه های مش
ویژگی های شهر هوشمند
ترکیب اتوماسیون، یادگیری ماشین و اینترنت اشیا امکان پذیرش 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 امکان پرداخت دیجیتالی داشته باشند. مثال دیگر مدیریت ترافیک هوشمند برای نظارت بر جریان ترافیک و بهینه‌سازی چراغ‌های راهنمایی برای کاهش ازدحام است، در حالی که خدمات اشتراک‌گذاری سواری نیز می‌تواند توسط زیرساخت های شهر هوشمند مدیریت شود.
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، می‌توانند همه چیز را از عملیات تا تعمیر و نگهداری و برنامه‌ریزی تا منابع تغذیه را بهبود بخشند. طرح‌های شهر هوشمند همچنین، می‌توانند برای مبارزه با تغییرات آب و هوایی و آلودگی هوا و مدیریت زباله و بهداشت از طریق جمع‌آوری زباله، سطل‌ها و سیستم‌های مدیریت ناوگان مجهز به اینترنت استفاده شود. شهرهای هوشمند، گذشته از خدمات، امکان تدارک اقدامات ایمنی مانند نظارت بر مناطق با جرم و جنایت بالا یا استفاده از حسگرها را برای فعال کردن هشدار اولیه برای حوادثی مانند سیل، رانش زمین، طوفان یا خشکسالی فراهم می کنند.
ساختمان های هوشمند همچنین می توانند مدیریت زمان واقعی فضا یا نظارت بر سلامت سازه و بازخورد را برای تعیین زمان نیاز به تعمیرات ارائه دهند. همچنین، شهروندان شهر هوشمند، می توانند با دسترسی به این سامانه، هرگونه مشکلی مانند چاله ها را به مسئولان اطلاع دهند، ضمن اینکه حسگرها می توانند مشکلات زیرساختی مانند نشتی در لوله های آب را نیز رصد کنند.
علاوه بر این، فناوری شهر هوشمند می تواند کارایی تولید، کشاورزی شهری، مصرف انرژی و موارد دیگر را نیز بهبود بخشد. شهرهای هوشمند، می توانند انواع خدمات را برای ارائه راه حل های مشترک برای شهروندان به هم مرتبط و متصل کنند.
تاریخچه شهرهای هوشمند
مفهوم شهرهای هوشمند از دهه‌های 1960 و 1970 آغاز شد، زمانی که دفتر تحلیل جامعه ایالات متحده 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. 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 فناوری، منجر به ظهور نسل دوم شهر هوشمند شد که باعث شد تا چگونگی ایجاد فناوری‌های هوشمند و سایر نوآوری‌ها راه‌حل‌های شهری را ایجاد کند. نسل سوم شهر هوشمند، کنترل را از ارائه‌دهندگان فناوری و رهبران شهر گرفت و در عوض مدلی را ایجاد کرد که عموم مردم را درگیر و مشارکت اجتماعی و مشارکت جامعه را امکان‌پذیر کرد.
این مدل نسل سوم، توسط وین اتخاذ شد، که با شرکت محلی انرژی وین همکاری کرد و به شهروندان این امکان را داد که در نیروگاه های خورشیدی محلی سرمایه گذاری کنند و همچنین با مردم برای حل مسایل برابری جنسیتی و مسکن مقرون به صرفه همکاری کنند. چنین پذیرشی در سراسر جهان، از جمله در ونکوور، که در آن 30000 شهروند طرح اقدام ونکوور سبزترین شهر 2020 را ایجاد کردند، ادامه یافته است.
شهرهای هوشمند چگونه کار می کنند
ای شهرها، چهار مرحله را برای بهبود کیفیت زندگی و امکان رشد اقتصادی از طریق شبکه ای از دستگاه های متصل اینترنت اشیا و سایر فناوری ها طی می کنند. این مراحل به شرح زیر است:
- جمع آوری داده ها: حسگرهای هوشمند داده ها را در زمان واقعی جمع آوری می کنند
- تجزیه و تحلیل: داده ها برای به دست آوردن بینشی در مورد عملکرد خدمات و عملیات شهری تجزیه و تحلیل می شوند
- ارتباط: نتایج تجزیه و تحلیل داده ها به تصمیم گیرندگان منتقل می شود
- اقدام: این مرحله، برای بهبود عملیات، مدیریت دارایی ها و بهبود کیفیت زندگی شهر برای ساکنان انجام می شود.
چارچوب ICT، داده های بلادرنگ از دارایی ها، اشیاء و ماشین های متصل را برای بهبود تصمیم گیری گرد هم می آورد. با این حال، شهروندان نیز می توانند از طریق دستگاه های تلفن همراه و وسایل نقلیه و ساختمان های متصل با اکوسیستم های شهر هوشمند درگیر شوند و با آنها تعامل داشته باشند. با جفت کردن دستگاه‌ها با داده‌ها و زیرساخت‌های شهر، کاهش هزینه‌ها، بهبود پایداری و ساده‌سازی عواملی مانند توزیع انرژی و جمع‌آوری زباله و همچنین کاهش تراکم ترافیک و بهبود کیفیت هوا امکان‌پذیر است.
اهمیت شهر های هوشمند
54 درصد از جمعیت جهان در شهرها زندگی می کنند و پیش بینی می شود این میزان تا سال 2050 به 66 درصد افزایش یابد و در سه دهه آینده 2.5 میلیارد نفر به جمعیت شهری اضافه شود. با این رشد جمعیت مورد انتظار نیاز به مدیریت پایداری زیست محیطی، اجتماعی و اقتصادی منابع وجود دارد. شهرهای هوشمند به شهروندان و مقامات دولتی محلی اجازه می دهند تا با هم همکاری کنند و ابتکارات را راه اندازی کنند و از فناوری های هوشمند برای مدیریت دارایی ها و منابع در محیط شهری رو به رشد استفاده کنند.
یک شهر هوشمند باید محیط شهری را فراهم کند که کیفیت زندگی بالایی را به ساکنان ارائه دهد و در عین حال رشد اقتصادی را نیز به همراه داشته باشد. این به معنای ارائه مجموعه ای از خدمات مشترک با کاهش هزینه های زیرساختی به شهروندان است. این امر با توجه به رشد جمعیت در آینده در مناطق شهری که در آن استفاده کارآمدتر از زیرساخت ها و دارایی ها مورد نیاز است، اهمیت فزاینده ای پیدا می کند. خدمات و برنامه های کاربردی شهر هوشمند امکان این پیشرفت ها را فراهم می کند که منجر به کیفیت زندگی بالاتر برای شهروندان می شود. بهبود شهر هوشمند همچنین ارزش جدیدی از زیرساخت‌های موجود ایجاد می‌کند که جریان‌های درآمدی جدید و کارایی عملیاتی ایجاد می‌کند تا به صرفه‌جویی در هزینه‌ها برای دولت‌ها و شهروندان کمک کند.
میزان پایداری شهر هوشمند
پایداری یکی از جنبه های مهم شهرهای هوشمند است. زیرا، هدف این شهرها، رسیدن به بهبود کارایی در مناطق شهری و رفاه شهروندان است. شهرها مزایای زیست محیطی زیادی دارند، مانند ردپای جغرافیایی کوچکتر، اما برخی از اثرات منفی را نیز دارند، از جمله استفاده از سوخت های فسیلی برای تامین انرژی. با این حال، فناوری‌های هوشمند می‌توانند به کاهش این اثرات منفی، مانند اجرای یک سیستم حمل‌ونقل الکتریکی برای کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای کمک کنند. وسایل نقلیه الکتریکی همچنین می توانند به تنظیم فرکانس شبکه الکتریکی در زمانی که در حال استفاده نیستند، کمک کنند. چنین گزینه‌های حمل‌ونقل پایدار، باید شاهد کاهش تعداد خودروها در مناطق شهری باشند. زیرا، انتظار می‌رود وسایل نقلیه خودران نیاز به مالکیت خودرو را در میان جمعیت کاهش دهند. ایجاد چنین راه حل های پایدار می تواند مزایای زیست محیطی و اجتماعی بسیاری را به همراه داشته باشد.
چالش های شهر هوشمند
با وجود تمام مزایای ارائه شده توسط شهرهای هوشمند، چالش هایی نیز وجود دارد که باید بر آنها غلبه کرد. این چالش ها، شامل مقامات دولتی است که اجازه مشارکت گسترده شهروندان را می دهند. همچنین نیاز است که بخش خصوصی و دولتی با ساکنان همسو شوند تا همه بتوانند به طور مثبت به جامعه کمک کنند.
پروژه های شهر هوشمند باید از طریق پورتال داده باز یا اپلیکیشن موبایل شفاف و در دسترس شهروندان باشد. این کار، به ساکنان اجازه می دهد تا با داده ها درگیر شوند و وظایف شخصی مانند پرداخت صورت حساب ها، یافتن گزینه های حمل و نقل کارآمد و ارزیابی مصرف انرژی در خانه را انجام دهند. تمام این فناوری ها، مستلزم یک سیستم محکم و ایمن از جمع آوری و ذخیره سازی داده ها برای جلوگیری از هک یا سوء استفاده است. برای جلوگیری از بروز مشکلات حریم خصوصی، داده‌های شهر هوشمند نیز باید ناشناس باشند.
بزرگترین چالش احتمالاً مربوط به اتصال است. این ارتباط، با هزاران یا حتی میلیون ها دستگاه IoT که نیاز به اتصال و کار هماهنگ دارند، ممکن می شود. این امر امکان پیوستن به خدمات و بهبودهای مداوم را با افزایش تقاضا فراهم می کند. گذشته از فناوری، شهرهای هوشمند همچنین باید عوامل اجتماعی را در نظر بگیرند که بافت فرهنگی جذابی برای ساکنان فراهم می‌کند و حس خانه را به شهروندان ارائه می‌دهد.
امنیت شهرهای هوشمند
شهرهای هوشمند مزایای زیادی را برای بهبود ایمنی شهروندان ارائه می‌کنند، مانند سیستم‌های نظارت متصل، جاده‌های هوشمند و نظارت بر ایمنی عمومی، اما در مورد محافظت از خود شهرهای هوشمند، لازم است اطمینان حاصل شود که شهرهای هوشمند در برابر حملات سایبری، هک و سرقت داده ها محافظت می شوند و همچنین از صحت اطلاعات گزارش شده نیز اطمینان حاصل شود.
به منظور مدیریت امنیت شهرهای هوشمند نیاز به اجرای اقداماتی مانند انبارهای فیزیکی داده ها، مدیریت احراز هویت انعطاف پذیر و کرک های ID وجود دارد. شهروندان باید به امنیت شهرهای هوشمند اعتماد کنند، به این معنی که دولت، شرکت‌های بخش خصوصی، توسعه‌دهندگان نرم‌افزار، تولیدکنندگان دستگاه‌ها، ارائه‌دهندگان انرژی و مدیران خدمات شبکه باید برای ارائه راه‌حل‌های یکپارچه با اهداف اصلی امنیتی با یکدیگر همکاری کنند. این اهداف امنیتی اصلی را می توان به صورت زیر تقسیم کرد:
-در دسترس بودن: داده ها باید در زمان واقعی بصورت مطمئن در دسترس باشند تا عملکرد خود را در نظارت بر بخش های مختلف زیرساخت شهر هوشمند انجام می دهند.
- ناپایداری: داده ها نه تنها باید به راحتی در دسترس باشند، بلکه باید دقیق نیز باشند که به معنای محافظت در برابر دستکاری از خارج است.
- محرمانه بودن: داده های حساس باید محرمانه و از دسترسی غیرمجاز محافظت شوند که ممکن است به معنای استفاده از فایروال یا مخفی داده ها باشد.
- پاسخگویی: کاربران سیستم باید در قبال اقدامات و تعامل خود با سیستم های داده حساس پاسخگو باشند. سیستم ها باید ثبت کنند که چه کسی به اطلاعات دسترسی دارد تا از پاسخگویی در صورت بروز هرگونه مشکل اطمینان حاصل شود.
نتیجه
ایجاد سیستم‌های متصل هوشمند برای مناطق شهری، نه تنها برای بهبود کیفیت زندگی، بلکه برای تضمین پایداری و بهترین استفاده ممکن از منابع، مزایای زیادی برای شهروندان در سراسر جهان فراهم می‌کند. این راه حل ها به رویکردی واحد از سوی دولت و همچنین بخش خصوصی و خود ساکنان وابسته است. با این حال، با پشتیبانی و زیرساخت صحیح، شهرهای هوشمند می‌توانند از پیشرفت‌هایی مانند اینترنت اشیا برای بهبود زندگی ساکنان و ایجاد راه‌حل‌های زندگی مشترک برای شهروندان شهری در حال رشد جهانی استفاده کنند.
ترجمه و تالیف: حدیثه سقاتپه
Reference:
https://ec.europa.eu