شهر هوشمند شهری است که در آن از فناوریهای جدید و بهروز دنیا استفاده شده تا کارایی عملیاتی، به اشتراک گذاشتن اطلاعات با مردمی که در شهر زندگی میکنند و کیفیت خدمات ارائه شده و البته رفاه شهروندان در آن بهبود پیدا کند. در واقع ماموریت اصلی شهرهای هوشمند این است که عملکرد شهری را بهینهسازی کرده، باعث رشد اقتصادی شده و کیفیت زندگی شهروندانی که در این شهرها زندگی میکنند را نیز بهبود دهند.
مفهوم شهر هوشمند یا Smart City یک نوع توسعه، سازماندهی و مدیریت شهری است که از تکنولوژیها و فناوریهای مدرن (مانند AI ،IOT و..) برای بهبود مدیریت انرژی (Energy conservation) و منابع شهری (Urban resources) استفاده میکند. در Smart City با بهکارگیری از تکنولوژیهای صنعت نسل چهار (هوش مصنوعی، اینترنت اشیا و..) و جمعآوری دادههای شهری، خدمات کاربردی و رضایتبخشی به شهروندان ارائه میشود. از ویژگیها و مزایای مهم و قابلتوجه شهر های هوشمند میتوان به کاهش مصرف انرژی، بهبود وضعیت حملونقل عمومی، مدیریت پسماند هوشمند و کیفیت زندگی بهتر شهروندان اشاره کرد.
تعریف شهر هوشمند
شهر هوشمند، یک پدیده نوظهور در توسعه شهر است. برای هوشمندسازی در شهرهای هوشمند از ترکیب تکنولوژیها و فناوریهای مدرن مانند اینترنت اشیاء (IoT)، هوش مصنوعی (AI) و سیستمهای اطلاعات جغرافیایی استفاده میشود. این تکنولوژیها به مدیریت بهتر و کارآمدتر انرژی، حملونقل، زباله، منابع آب، و سایر منابع شهری در شهرهای هوشمند کمک میکنند. همچنین باعث افزایش کارایی، کاهش هدررفت منابع و بهبود کیفیت زندگی شهروندان میشود.
شهر هوشمند دادههای جامعی را جمعآوری کرده و از آنها برای تصمیمگیریهای بهینه استفاده میکند. با هوشمندسازی شهرها، شهروندان امکان ارتباط موثر با محیط شهری و دسترسی راحت و هوشمند به خدمات عمومی را خواهند داشت. همچنین، توسعه پایدار، کاهش آلودگی هوا، کاهش ترافیک، و بهبود ایمنی شهری نیز از مزایای دیگر شهر هوشمند به حساب میآیند.
اهداف شهر هوشمند
زمانی که صحبت از هدف ایجاد شهر هوشمند (Smart City) میشود میتوان موارد متعددی را بیان کرد که آشنایی با این اهداف بدون شک در مسیر ایجاد شهرهای هوشمند بسیار مفید خواهد بود. هدف از ایجاد چنین شهری در واقع ایجاد یک سیستم است که خود از چندین سیستم مختلف تشکیل شده است. عملکرد هریک از این زیرسیستمها برای عملکرد بهینه سیستم نهایی ضروری خواهد بود. ساختارمند و سیستماتیک بودن شهرها باعث میشود تا عملکردهای مختلف شهری به میزان زیادی بهینهتر شده و کارایی آنها نیز به همان نسبت افزایش پیدا کند.
کارایی بیشتر نتیجهای فوقالعاده را روی راحتی زندگی شهروندان یک شهر خواهد داشت. کارایی بالاتر سیستمهای مختلف شهری باعث میشود تا مردم زندگی خوب و رفاه فوقالعادهای را تجربه کنند. یک هدف اصلی چنین شهری این است که هزینههای جانبی نگهداری از شهرها را کاهش دهد. به این ترتیب دولتها میتوانند در هزینههای خود نیز صرفهجویی کرده و این هزینه را صرف بخشهای دیگر کنند. از طرفی شهروندان در چنین شهرهایی میتوانند در زمان و هزینههای خود صرفهجویی کنند.
اگر بخواهیم هدف شهرهای هوشمند را تنها در یک جمله بیان کنیم میتوان گفت که این شهرها با هدف زندگی راحتتر، بهینهتر، با هزینه کمتر و با کیفیت بالاتر برای شهروندان آنها ایجاد میشوند.
تاریخچه شهر هوشمند
مفهوم شهرهای هوشمند از دهههای 1960 و 1970 آغاز شد، زمانی که دفتر تحلیل جامعه ایالات متحده آمریکا شروع به استفاده از پایگاههای داده، عکسهای هوایی و تجزیه و تحلیل خوشهای برای جمعآوری دادهها بهمنظور هدایت خدمات، کاهش بلایا و کاهش فقر در شهرهای ایالات متحده آمریکا کرد. این اولین نسل از شهرهای هوشمند به شمار میآمد. این نسل منجر به تولید نسل جدیدی از شهرهای هوشمند شد که به چگونگی ایجاد فناوریهای هوشمند و سایر نوآوریها پرداخت و آنها را بهعنوان راهکارهایی برای حل مشکلات شهری میشناخت.
نسل سوم شهرهای هوشمند موفق شدند تا مدلی عمومیتر را ایجاد کرده و مشارکت اجتماعی را نیز در ساخت چنین شهرهایی افزایش دهند. این نسل از شهر هوشمند موفق شد تا در مدت زمانی کوتاه مدلهایی را برای کاهش هزینههای شهری و هزینه شهروندان ارائه دهد. امروزه این مدلها در شهرهایی مانند شهر ونکوور اجرا شده و کاربردهای زیادی دارند.
ویژگیهای مهم شهر هوشمند
برای هوشمند سازی شهرها از ترکیب چندین تکنولوژی از جمله هوش مصنوعی، اتوماسیون و اینترنت اشیا استفاده شده و همین ویژگی نیز باعث میشود تا این شهرها ویژگیهای گستردهای را ارائه دهند. صرفهجویی در مصرف انرژی یکی از مهمترین ویژگیهای یک شهر هوشمند به شمار میآید. در شهرهای هوشمند از تکنولوژیهای مدیریت مصرف انرژی استفاده میشود و همین عامل نیز باعث میشود تا مصرف انرژی شهروندان به میزان زیادی کاهش پیدا کند. از طرف دیگر این شهرها تعارض بسیار کمی با محیطزیست دارند و نسبت به شهرهای عادی برای محیطزیست مفیدتر هستند.
ویژگی مهم دیگری که در خصوص این شهرها وجود دارد این است که آنها باعث کاهش هزینههای شهرداری خواهند شد. تجهیزات اتوماسیون و هوشمندی که امروزه در شهرهای هوشمند مورد استفاده قرار میگیرند قادر هستند تا هزینههای شهرداری را تا حد زیادی کاهش دهند. با استفاده از این تکنولوژیها برای انجام فعالیتهای مختلف شهری دیگر نیازی به نیروی انسانی و استخدام این نیروها وجود نخواهد داشت. مقابله با آلودگی هوا یکی از مهمترین مزایای زندگی در شهرهای هوشمند به شمار میآید. یکی از مهمترین اهداف تکنولوژیهای هوشمند در این شهرها این است که بتوانند آلودگی هوا را تا حد زیادی کاهش دهند.
اجزا و بخشهای مختلفی که در یک شهر وجود دارند معمولاً دارای عملکرد مخصوص به خود هستند که عملکرد درست و منظم هریک از آنها میتواند در نهایت رفاه زندگی شهروندان را افزایش دهد. یک مزیت بسیار مهم شهرهای هوشمند این است که در این شهرها از تکنولوژیهای مختلف در راستای افزایش بهرهوری و کارایی استفاده میشود. همین ویژگی نیز باعث میشود تا رفاه مردم و شهروندان این شهرها در مقایسه با شهرهای سنتی بسیار بیشتر باشد. مدیریت زباله و شرایط بهداشتی در شهر هوشمند به شکل بسیار بهتر و سادهتری انجام میشود و کیفیت انجام این کار نیز بالاتر خواهد بود.
سیستمهای هوشمند میتوانند به طور کاملاً خودکار زبالههای شهری را جمعآوری کنند. در این شهرها سیستمهای حمل و نقل نیز به شکل بهینهای مدیریت میشود که باعث کاهش ترافیکهای شهری میشود. کاهش ترافیک شهری در کنار تمامی مزایایی که دارد میتواند به صرفهجویی در زمان شهروندان این شهرها نیز کمک شایانی کند. در شهرهای هوشمند تجهیزات نظارتی زیادی نیز وجود دارد. تجهیزات نظارتی اجازه میدهند تا بخشهای مختلف شهر با دقت بالایی نظارت شود و به این ترتیب آمار جرم و جنایت در شهرهای هوشمند نیز کمتر از شهرهای سنتی خواهد بود.
در حال حاضر در شهرهای هوشمند از سنسورها و حسگرهایی استفاده میشود که قادر هستند تا حتی بلایای طبیعی را نیز پیشبینی کرده و اطلاعرسانیهای لازم را انجام دهند. به این ترتیب از آسیب رسیدن به شهروندان در شرایط سخت جلوگیری خواهند کرد.
تکنولوژیهای مورد استفاده در شهرهای هوشمند
از جمله مهمترین تکنولوژیهایی که امروزه در شهر هوشمند مورد استفاده قرار میگیرند میتوان به موارد زیر اشاره کرد:
- هوش مصنوعی: تکنولوژی است که میتواند دادههای جمعآوری شده را پردازش و تجزیه و تحلیل کرده و بینش عمیقی را نسبت به این دادهها ارائه دهد. این تکنولوژی میتواند برای هوشمند کردن فعالیتها و عملکردهای مختلف در شهرهای هوشمند استفاده شده و نیاز به نیروی انسانی برای انجام فعالیتهای تکراری را تا حد زیادی کاهش دهد.
- رایانش ابری: زمانی که صحبت از ذخیره حجم بالایی از دادهها در شهرهای هوشمند میشود بهترین و شاید بتوان گفت اولین گزینهای که به ذهن میرسد رایانش ابری است. رایانش ابری در واقع سرویسی است که اجازه میدهد تا اطلاعات و دادهها در یک محیط شخص ثالث ذخیرهسازی و پردازش شوند.
- یادگیری ماشین: یادگیری ماشین یکی از تکنولوژیهای جدید و جز زیرشاخههای هوش مصنوعی به شمار میآید. این تکنولوژی میتواند به ماشینها و دستگاههای مختلف بیاموزد تا مانند انسان فکر و عمل کنند. به این ترتیب آنها قادر هستند تا دقت فعالیتها را افزایش دهند و از طرفی با سرعت بالاتری پردازشهای مورد نیاز را انجام دهند.
- اینترنت اشیا: یکی از کاربردهای مهم اینترنت اشیا (IoT) در شهرهای هوشمند میباشد. IoT شامل انواع حسگرها و ماشینآلاتی است که قادر هستند تا فعالیتهای مختلف را درون شهرهای هوشمند انجام دهند. حسگرها قادر هستند تا اطلاعات مختلف را دریافت و ذخیرهسازی کنند. ماشینآلات و بازوهای عملیاتی نیز میتوانند عملیات و عملکردهای مختلف را بهصورت کاملاً خودکار و بدون نیاز به نظارت نیروی انسانی انجام دهند.
آشنایی با کاربردهای اینترنت اشیا در شهر هوشمند را در این مقاله مطالعه کنید. - تکنولوژیهای امنیتی: زمانی که صحبت از شهرهای هوشمند میشود مسئله امنیت نیز از اهمیت بالاتری برخوردار میشود. تکنولوژیهای امنیتی امروزه قادر هستند تا امنیت تجهیزات و تکنولوژیهای دیگر استفاده شده در شهرهای هوشمند را افزایش داده و از بروز مشکلات امنیتی در این شهرها جلوگیری کنند.
کاربردهای شهر هوشمند
اهمیت Smart City در محیط زیست
به طور کلی شهر هوشمند از سه جهت مختلف میتواند روی محیط زیست تاثیرگذار باشد و باعث سلامت هرچه بیشتر محیطزیست شود. اولین کاربرد و مزیت شهرهای هوشمند برای محیط زیست این است که در این شهرها تلاش بر آن است تا آلودگی تا حد ممکن کاهش پیدا کند. استفاده از تکنولوژیهای جدید، هوشمند و بهروز باعث میشود تا میزان آلودگی تولید شده در شهرهای هوشمند تا حد زیادی کاهش پیدا کرده و در نتیجه باعث سلامت هرچه بیشتر محیط زیست شود.
یک کاربرد مهم دیگر شهرهای هوشمند در محیطزیست کاهش مصرف انرژی است. هرچه میزان مصرف انرژی در شهرهای امروزی افزایش پیدا کند به همان نسبت میزان انرژی مورد نیاز در دنیا و در نتیجه میزان منابع مورد نیاز برای تولید این انرژی نیز افزایش پیدا میکند. با مصرف منابع موجود در دنیا محیط زیست میتواند آسیبهای جدی ببیند که حتماً باید به این مسئله توجه و دقت کافی را داشته باشید. نکته مهم دیگری که باید به آن دقت داشته باشید این است که شهرهای هوشمند قادر هستند تا زندگی شهری را نیز به میزان زیادی بهینهسازی کنند. بهینهسازی زندگی شهری نیز میتواند تاثیر مثبت زیادی روی محیط زیست به همراه داشته باشد.
شهر هوشمند و گردشگری
پدیده شهر هوشمند چندین صنعت مختلف از جمله صنعت گردشگری را تحت تاثیر خود قرار داده است و این شهرها را به یکی از مقاصد اصلی گردشگری در دنیا تبدیل کرده است. استفاده از نوآوریهای جدید، زیرساختهای فنی قوی و بسیاری از تکنولوژیهای روز دنیا میتواند تجربه گردشگرانی که وارد یک شهر میشوند را به میزان زیادی بهبود داده و نیازهای آنها را به شکل بهتری برآورده کند. این تکنولوژیها قادر هستند تا نیازهای گردشگران را بهصورت لحظهای تشخیص داده و خدماتی سفارشیسازی شده را در اختیار آنها قرار دهند.
خدماتی مانند حمل و نقل هوشمند از دیگر خدماتی هستند که در شهرهای هوشمند میتوانند تجربه گردشگران را تحت تاثیر خود قرار دهند و امکان جابهجایی سادهتر را برای آنها فراهم کنند. یکی از مهمترین مزایای شهرهای هوشمند دسترسی رایگان به اینترنت در تمامی مکانهای عمومی است که میتواند برای گردشگران جذابیتهای زیادی داشته باشد. از طرف دیگر با بهبود شرایط زیستمحیطی گردشگران تمایل بیشتری به گشتوگذار در داخل شهرها خواهند داشت. تکنولوژیهای هوشمند قادر هستند تا تعامل گردشگران با محیط اطرافشان را به میزان زیادی بهینهسازی و بهبود دهند.
فعالیتهای فرهنگی نوآورانه و تعاملی نیز با استفاده از تکنولوژیهای جدید امکانپذیر خواهد بود که میتواند تاثیر زیادی روی صنعت گردشگری داشته باشد.
هوشمندسازی لجستیک در شهرهای هوشمند
یکی از مهمترین زیرساختهای یک شهر هوشمند حمل و نقل هوشمند در آن است که میتواند بسیاری از مشکلات شهری از جمله ترافیک را از بین ببرد. از آنجایی که وسایل نقلیه در این نوع حمل و نقل همواره به اینترنت متصل هستند مدیریت آنها بسیار سادهتر خواهد شد و در نتیجه ترافیک در شهرهای شلوغ و پرجمعیت کاهش پیدا میکند. از طرف دیگر حمل و نقل هوشمند میتواند به کاهش آلودگی تولید شده توسط خودروها نیز کمک کرده و در این زمینه نیز بسیار تاثیرگذار باشد.
یک مزیت مهم دیگر حمل و نقل هوشمند این است که میتوان با استفاده از دادههای جمعآوری شده توسط حسگرها یک الگوریتم یادگیری ماشین را اجرا کرد و الگوهای پرکاربردی را از ترافیک شهری استخراج کرد که به مدیریت هرچه بهتر ترافیک شهرها کمک کند. از آنجایی که سیستمهای حمل و نقل داخل شهری در شهرهای هوشمند از تکنولوژیهای مدیریتی مدرن و بهروز استفاده میکنند میتوان انتظار داشت که هزینه این سیستمها نیز تا حد زیادی کاهش پیدا کند. اطلاعات جمعآوری شده توسط حسگرهای این سیستمها کمک میکند تا بهترین مسیرها مشخص شده و مصرف سوخت و البته هزینههای دیگر سیستمهای حمل و نقل کاهش پیدا کند.
مدیریت مالی شهری
مدیریت مالی شهری یکی از جنبههای حیاتی از شهر هوشمند است که به توازن مالی و مدیریت منابع مالی شهر کمک میکند. این فرآیند شامل برنامهریزی و پیشبینی مالی، مدیریت بودجه شهری، تخصیص منابع به پروژههای مختلف و ایجاد شفافیت مالی در شهر میشود. با اجرای یک مدیریت مالی کارآمد، شهر هوشمند میتواند پروژههای بهبودی در زیرساختها، حملونقل عمومی، انرژی پایدار و خدمات شهری به شهروندان ارائه دهد. از اهداف اصلی مدیریت مالی شهری میتوان به بهرهوری اقتصادی، مدیریت پایدار منابع مالی، و ایجاد فرصتهای سرمایهگذاری در زیرساختهای هوشمند اشاره کرد.
مدیریت پسماند هوشمند
مدیریت پسماند هوشمند، بخش مهمی از توسعه شهری هوشمند را شامل میشود که به بهبود جمعآوری، بازیافت، و دفع پسماند در یک شهر میپردازد. این رویکرد هوشمند، با استفاده از فناوریهای مدرن از جمله سنسورها، اینترنت اشیا و تجزیهوتحلیل دادهها، به شهرها این امکان را میدهد که پسماند را بهینه مدیریت کنند و به کاهش هدررفت منابع و آلودگی محیط زیست کمک کنند.
مدیریت پسماند هوشمند شامل جمعآوری اطلاعات بر روی حجم و نوع پسماند، ایجاد سیستمهای پیشبینی تخصصی برای مدیریت بهینه پسماند، و تشویق شهروندان به بازیافت و کاهش پسماند خود میشود. این رویکرد نه تنها به بهرهوری منابع کمک میکند بلکه باعث حفاظت از محیط زیست نیز میشود و از تولید پسماند زیاد جلوگیری میکند، که در نتیجه، کیفیت زندگی در شهرهای هوشمند را بهبود میبخشد.
شهرهای هوشمند چگونه کار میکنند؟
به طور کلی یک شهر هوشمند در چهار مرحله مختلف میتواند کیفیت زندگی شهروندان را بهبود داده، هزینههای شهری را کاهش دهد و یک سیستم بسیار جذاب را برای زندگی مردم فراهم کند. این چهار مرحله شامل موارد زیر هستند:
- جمعآوری: حسگرهای هوشمندی که در سراسر شهر نصب میشوند قادر خواهند بود تا اطلاعات مختلف را بهصورت لحظهای جمعآوری کرده و در یک پایگاهداده مطمئن ذخیرهسازی کنند.
- تجزیه و تحلیل دادهها: با استفاده از تکنولوژیهای جدید از جمله دادههای حجیم، هوش مصنوعی و یادگیری ماشین میتواند اطلاعات ذخیره شده در پایگاهداده را تجزیه و تحلیل کرده و بینش عمیقی در خصوص عملکرد خدمات و عملیات مختلف شهری به دست آورد. این بینش میتواند به بهینهسازی فرایندهای مختلف شهری نیز کمک شایانی کند.
- ارتباطات: نتایج حاصل از پردازش و تجزیه و تحلیل دادهها به تصمیمگیرندان شهرهای هوشمند منتقل میشود.
- اقدام: پس از دریافت راهکارها و اطلاعات، بازوهای عملیاتی و افرادی که تصمیمگیرنده هستند اقداماتی را در زمینه بهبود عملیات، مدیریت داراییها و بهبود کیفیت زندگی شهری برای شهروندان انجام خواهند داد.
چرا شهر هوشمند از اهمیت بالایی برخوردار است؟
54 درصد از جمعیت جهان امروزه در شهرها زندگی میکنند و پیشبینی میشود که این میزان تا سال 2050 به 66 درصد برسد. این به آن معناست که در سه دهه آینده تقریباً 2.5 میلیارد نفر به جمعیت شهری اضافه خواهد شد. با این رشد جمعیت در شهرها مدیریت پایدار محیطزیست، شرایط اجتماعی و منابع انسانی کاری بسیار سخت و دشوار خواهد بود. شهر هوشمند یک راهکار بسیار جذاب برای مدیریت هرچه بهتر چنین جمعیتی خواهد بود که میتواند به مدیریت داراییها و منابع شهری کمک کرده و شرایط بهتری را برای زندگی چنین جمعیتی در شهرها فراهم کند.
چنین شهرهایی قادر هستند تا سرویسها و خدمات متنوعی را با کمترین هزینه و بالاترین دقت ممکن به شهروندان ارائه دهند. این برنامهها در نهایت منجر به کیفیت هرچه بهتر زندگی شهری خواهد شد و میتواند ارزشهای جدیدی را در زمینه زیرساختهای شهری نیز ایجاد کند. از طرف دیگر دولتها میتوانند با استفاده از تکنولوژیهایی که در شهرهای هوشمند استفاده میشوند نهتنها در هزینههای خود صرفهجویی کنند؛ بلکه فرصتهای جدیدی را برای درآمدهای بیشتر و کارایی عملیاتی ایجاد کنند.
معرفی نمونههای شهر هوشمند در جهان
امروزه بسیاری از شهرها در سراسر دنیا شروع به استفاده از تکنولوژیهای هوشمند کرده و در مسیر تبدیلشدن به یک شهر هوشمند (Smart City) قرار گرفتهاند. با این حال برخی از شهرها هستند که بسیار جلوتر از سایرین حرکت میکنند که از جمله این شهرها میتوان به موارد زیر اشاره کرد:
شهر | کشور |
---|---|
بارسلونا | اسپانیا |
کلمبوس | ایالت اوهایو، ایالات متحده آمریکا |
دبی | امارات |
هنگکنگ | چین |
کانزاس سیتی | ایالات متحده آمریکا |
ملبورن | استرالیا |
شهر نیویورک | ایالات متحده آمریکا |
سن دیگو | ایالات متحده آمریکا |
توکیو | ژاپن |
تورنتو | کانادا |
وین | اتریش |
ایالت شهری سنگاپور بهعنوان یک پیشتازان دنیا در زمینه ایجاد شهرهای کاملاً هوشمند شناخته میشود. در این ایالت از انواع دوربینهای مبتنی بر اینترنت اشیا برای نظارت هرچه بیشتر روی ترافیک استفاده میشود. این شهر دارای سیستمهایی برای نظارت بر مصرف انرژی، مدیریت پسماند، مدیریت مصرف آب و … است.
سن دیگو شهر دیگری است که در آن از بیش از 3200 حسگر برای بهینهسازی جریان ترافیک، پارکینگ و همچنین افزایش ایمنی عمومی استفاده میشود. در دبی نیز سیستمهای مدیریت و نظارت بر ترافیک وجود دارد و از طرف دیگر از تکنولوژیهای روز دنیا در زمینههای مختلف از جمله ساختمانهای هوشمند، خدمات شهری، آموزش و گردشگری استفاده میشود.
خلاصه مطلب
ایجاد شهر هوشمند میتواند مزایای زیادی را برای شهروندان این شهرها داشته باشد. شهرهای هوشمند نهتنها برای بهبود کیفیت زندگی لازم هستند؛ بلکه پایداری و مصرف بهینه منابع را نیز به همراه میآورند. امروزه دولتها و کشورهای زیادی سرمایهگذاریهای کلانی روی ایجاد شهرهای هوشمند کردهاند که همین موضوع نیز نشاندهنده اهمیت و مزایای بسیار زیاد چنین شهرهایی است.