شاید تا چند ده سال پیش، ایده‌ شهر هوشمند با تمام امکانات و فعالیت‌هایش یک رویا به شمار می‌رفت. اما هم اکنون به کمک وجود و گسترش فناوری‌های مختلفی مانند اینترنت اشیا و همچنین توسعه راهکارهای ارتباطی در بستر اینترنت به واقعیت تبدیل شده و روز به روز در حال پیشرفت و گسترش در اقصی‌نقاط دنیاست.

شهر هوشمند چیست؟

شهر هوشمند چیست؟

 به طور کلی، شهر هوشمند مجموعه‌ای است که در آن از فناوری اطلاعات و ارتباطات برای بهبود کیفیت زندگی و رفع چالش‌های فراوان شهر نشینی استفاده می‌شود. این مجموعه به صورت یک شبکه هوشمند از اشیا و ماشین‌هایی است که می‌توانند هرنوع از اطلاعات را در کمترین زمان انتقال، تجزیه تحلیل و مدیریت کنند تا بتوانند راه حلی برای اکثر چالش‌های زندگی شهری باشند. شهروندان نیز می‌توانند از طریق ابزارهای هوشمند خود(مانند تلفن‌های هوشمند، اتومبیل و خانه‌های هوشمند) از این امکانات استفاده کنند.

اما  تعریف اصطلاح شهر هوشمند همچنان در حال بررسی و تدوین توسط تحلیل‌گران بوده و تا کنون تعاریف بسیاری از آن بیان شده که در ادامه به آن‌ها اشاره می‌کنیم.

تعاریف موجود برای شهر هوشمند

  • بر اساس ادبیات مدیریت شهری، شهری هوشمند است که قادر به پیوند سرمایه فیزیکی با سرمایه اجتماعی به منظور توسعه خدمات بهتر و زیرساخت لازم در یک شهر را داشته باشد.
  •  شهر هوشمند مکانی برای توسعه پایدار اقتصادی، صنعتی و… بوده که در آن به مسائلی مانند ترافیک، مصرف انرژی، آلودگی، تخریب سرزمین، بروز رسانی و بهینه‌سازی زیرساخت‌های شهری، بهبود کیفیت زندگی و… از طریق یک رویکرد نوآورانه و سیستماتیک، بر اساس ارتباط و تبادل اطلاعات با هدف بهینه‌سازی فرآیندهای مدیریت شهری پرداخته می شود.
  • شهر هوشمند شهری است که سرمایه‌گذاری در سرمایه‌های انسانی و اجتماعی و زیرساخت‌های ارتباطی از جمله حمل و نقل و همچنین زیر ساخت های مدرن مانند ICT که باعث رشد پایدار اقتصادی و کیفیت بالای زندگی می شود، با مدیریت صحیح منابع طبیعی، از طریق مدیریت مشارکتی مردم در آن انجام پذیرد.
  • بر اساس نگرش و تفکر سیستمی، شهر هوشمند یک کلان سیستم از زیر سیستم های شهری است. به عبارت دیگر با ترکیب و تعامل بسیاری از مجموعه های شهری مانند: سازمان ها، شرکت ها، دانشگاه ها، شهروندان و… و همچنین مجموعه ها و زیرسیستم های مستقل هوشمند در هر شهر، سیستم پیچیده ی بزرگی تشکیل می گردد که به آن شهر هوشمند گویند.

شهرهای هوشمند چگونه به کمک شهروندان و مسئولین شهری می‌روند؟

برای توضیح این مسئله ابتدا با چند مثال ساده شروع کرده و سپس به صورت علمی به معرفی قابلیت‌های بسیار مفید و کارآمد یک شهر هوشمند می‌پردازیم.

همانطور که می‌دانید، ترافیک شهری یکی از مهم‌ترین معضلات تمام شهرهای بزرگ و پرجمعیت به شمار می‌رود. چندین کیلومتر ترافیک‌ سنگین که ممکن است تا ساعت‌ها نیز بازگشایی نشود می‌تواند جدا از منع رفت و آمد شهروندان، بسیاری از فعالیت‌ها و خدمات مهم مانند خدمات درمانی را نیز به طور جدی با اختلال ایجاد کند. اما چراغ‌های راهنمایی هوشمند می‌توانند در مناطق پر ترافیک، داده‌های رفت‌وآمد اتومبیل‌ها را دریافت کرده و بر اساس این اطلاعات به صورت کاملا لحظه‌ای یا Real Time، به گونه‌ای برنامه ریزی و عمل کنند تا بتوانند به بهترین حالت از به وجود آمدن ترافیک‌های سنگین و راه بندان‌ها جلوگیری کنند. شهروندان نیز می‌توانند به کمک اتومبیل‌های هوشمند متصل به این شبکه شهری، بهترین مسیر را برای عبور خود و جلوگیری از ایجاد و یا گیرکردن در این راه بندان‌ها مشاهده کنند.

تلفن‌های هوشمند می‌توانند تبدیل به کارت شناسایی، گواهینامه رانندگی و یا حتی پرونده پزشکی دیجیتال افراد شده و از این طریق سرعت دریافت خدمات عمومی و تخصصی در منطقه چندین برابر شود. علاوه بر این، یکپارچه سازی این داده‌ها می‌تواند به کمک زیر ساخت‌های دیگر سبب کاهش هزینه‌ها شده و پایداری ارائه خدمات به صورت شبانه روزی به شهروندان را بهبود ببخشد. البته این مثال‌ها یکی از ساده‌ترین و ابتدایی‌ترین کاربردها برای یک شهر هوشمند به شمار می‌رود.

بدیهی است که در صورت استفاده مداوم از این امکانات بسیاری از دغدغه‌های جدی‌تر مانند آلودگی هوا نیز به حالت قابل کنترل در می‌آیند.

شهرهای هوشمند به کمک شهروندان و مسئولین شهری می‌روند.

به طور تخصصی می‌توان یک شهر هوشمند را شامل مولفه‌های کلیدی زیر تعریف کرد که هر کدام از آن‌ها در حوزه تخصصی خود می‌توانند در بهبود زندگی شهری و ارائه خدمات، به کمک مسئولین و شهروندان بروند. این مولفه‌ها عبارتند از:

  • سیستم روشنایی هوشمند
  • کنترل ترافیک هوشمند
  • کشاورزی هوشمند
  • سلامت و مراقبت‌های بهداشتی هوشمند
  • پارکینگ‌های هوشمند
  • اتومبیل‌های هوشمند
  • ساختمان‌های هوشمند
  • مدیریت انرژی هوشمند
  • حمل و نقل هوشمند
  • شهروند هوشمند

 

زیر ساخت‌های مورد نیاز یک شهر هوشمند کدامند؟

همانطور که تا کنون به آن اشاره شد، استفاده از تکنولوژی اینترنت اشیا، شبکه‌های دامنه بالا و مصرف پایین یا همان(LPWAN)  برای برقراری ارتباط و بهبود زیرساخت‌ها، بهره‌وری، راحتی و کیفیت زندگی ساکنین و بازدیدکنندگان شهر هوشمند مورد نیاز است که از این ابزار‌ها جهت جمع آوری اطلاعات استفاده می‌شود.

اینترنت اشیا چیست؟

اینترنت اشیا یا IoT، سیستمی به‌هم‌ پیوسته از تجهیزات رایانه‌ای، ماشین‌های مکانیکی و دیجیتال، اشیا، حیوانات یا افرادی است که با شناسه‌های منحصربه‌فرد (UID) هویت یافته‌اند و از قابلیت انتقال داده‌ها روی یک شبکه بدون نیاز به تعامل انسان با انسان یا انسان با رایانه برخوردار هستند. یک شی در اینترنت اشیا خودرویی باشد که با حسگرهای تعبیه‌ شده در آن، راننده را از فشار کم لاستیک‌ها آگاه می‌کند یا هر شی طبیعی یا انسان ‌ساخت دیگر که می‌تواند با اختصاص یک آدرس IP داده‌ها را روی یک شبکه انتقال دهد.

امروزه سازمان‌ها در صنایع و کسب ‌و کارهای گوناگون به صورت بسیار گسترده از قابلیت‌های اینترنت اشیا بهره می‌گیرند تا کارآمدتر و اثربخش‌تر عمل کنند. آنها با بهره‌مندی از دستاوردهای اینترنت اشیا، به درکی بهتر و شایسته‌تر از مشتریان‌شان دست می‌یابند و می‌توانند خدماتی بهینه‌تر به آنها ارائه کنند. اینترنت اشیا فرایند تصمیم‌سازی و تصمیم‌‌گیری را در سازمان بهبود می‌بخشد و ارزش کسب‌وکار را به‌شکلی چشمگیر افزایش می‌دهد.

شهر هوشمند

فناوری شبکه‌های دامنه بالا و مصرف پایین (LPWAN)

یکی از اولین قدم‌ها برای توسعه شهر هوشمند به وجود آوردن اتصالی بی‌سیم، فراگیر و مطمئن می‌باشد. توسعه فناوری شبکه‌های دامنه بالا و مصرف پایین یا همان (LPWAN) برای اکثر برنامه‌های کاربردی شهر هوشمند بسیار مناسب است و باعث کارایی بیشتر در صرف هزینه‌ها در همه جا خواهد شد. این تکنولوژی‌ها شامل LTE Cat M، NB-IoT، LoRa، بلوتوث و چندین مورد دیگر است که همه به ساختار شهرهای متصل و هوشمند، کمک می‌کنند. پیش بینی می‌شود که ظهور اینترنت ۵G نقطه عطفی است که فناوری شهر هوشمند را با سرعت بیشتر به سمت جریان اصلی آن حرکت می‌دهد و استقرار برنامه‌های جدید را تسریع می‌کند.

پس از آماده سازی این زیرساخت‌ها، نوبت به همکاری تمام اجزای درگیر شهر هوشمند می‌رسد. زیرا تمامی داده‌ها می‌بایست به صورت لحظه‌ای یا همان Real Time در اختیار هوش مصنوعی قرار گرفته تا بتوان بهترین نتیجه را از این فرایند حاصل کرد. بنابراین چالش‌های بسیار زیادی در طول این مسیر گریبان‌گیر توسعه دهندگان می‌باشد که از ساده‌ترین آنها می‌توان به عدم همکاری تمامی سازمان‌ها برای اجرای این موضوع پرداخت. زیرا بسیاری از دولت‌ها و شرکت‌ها به دلیل ترس از نفوذ هکرها و سایر دلایل امنیتی مایل به اشتراک گذاشتن بسیاری از اطلاعات خود نیستند. این در حالی‌است که اولین عامل کلیدی برای توسعه شهر‌های هوشمند پایدار این است که تمامی افراد و سازمان‌های درگیر این طرح، اطلاعات خود را به اشتراک گذاشته و اجازه تحلیل آن‌ها را بدهند.

اگر یک شهر هوشمند از امنیت سایبری ضعیفی برخوردار باشد، سازمان‌ها، شرکت‌ها و دولت‌های درگیر تمایل همکاری با آن را نداشته و هکرها و مجرمان سایبری می‌توانند به دستگاه‌های الکترونیکی متصل به اینترنت و زیرساخت‌های شهری هوشمند دسترسی پیدا کنند و در اطلاعات موجود  تغییرات ایجاد کرده و با این دستکاری‌ها کنترل شهر را در دست بگیرند و به راحتی منطقه ای از شهر را به هرج و مرج بکشانند. بنابراین حفظ امنیت داده‌های جمع آوری شده امری بسیار ارزشمند است. لازم به ذکر است که محققان حوزه فناوری و توسعه دهندگان شهر‌های هوشمند به طور جدی در حال طراحی راهکار‌هایی هستند که این خطرات را به حداقل برسانند.