شهر هوشمند، تعریف و بررسی کامل

شهر هوشمند، تعریف و بررسی کامل

یک شهر هوشمند از فناوری اطلاعات و ارتباطات برای بهبود بهره وری عملیاتی، به اشتراک گذاشتن اطلاعات با مردم و ارائه کیفیت بهتر خدمات دولتی و رفاه شهروندان استفاده می کند.

هدف اصلی یک شهر هوشمند بهینه سازی عملکردهای شهر و ارتقا رشد اقتصادی است و در عین حال کیفیت زندگی شهروندان را با استفاده از فناوری های هوشمند و تجزیه و تحلیل داده ها بهبود می بخشد. ارزش نهفته در سادگی استفاده از این فناوری در نحوه استفاده از این فناوری است.

 

شهر هوشمند، تعریف و بررسی کامل

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

  • زیرساختی مبتنی بر فناوری
  • ابتکارات زیست محیطی
  • حمل و نقل عمومی موثر و بسیار کاربردی
  • نقشه های شهری مطمئن و مترقی
  • افرادی که می توانند با استفاده از منابع آن در داخل شهر زندگی و کار کنند

موفقیت یک شهر هوشمند به رابطه بین بخشهای دولتی و خصوصی بستگی دارد زیرا بیشتر کارها برای ایجاد و حفظ یک محیط داده محور خارج از اختیارات دولت محلی است. به عنوان مثال، دوربین های نظارت هوشمند ممکن است به ورودی و فناوری چندین شرکت نیاز داشته باشند.

گذشته از فناوری مورد استفاده یک شهر هوشمند، همچنین نیاز به تحلیل گران داده برای ارزیابی اطلاعات ارائه شده توسط سیستم های شهر هوشمند وجود دارد تا بتوان هرگونه مشکلی را برطرف کرد و بهبودهایی را یافت.

 

تعریف شهر هوشمند

تعدادی تعریف وجود دارد که یک شهر را “هوشمند” می کند، به عنوان مثال ، یک شهر هوشمند را چنین تعریف می کند: “شهری که از همه اطلاعات بهم پیوسته موجود برای استفاده بهتر و بهینه تر از عملکردهای آن استفاده می کند و استفاده بهینه از استفاده محدود را انجام می دهد.

با این حال، به طور خلاصه، یک شهر هوشمند از چارچوبی از فناوری اطلاعات و ارتباطات برای ایجاد، استقرار و ترویج شیوه های توسعه برای مقابله با چالش های شهری و ایجاد زیرساخت های مجهز به فناوری و پایدار استفاده می کند.

 

فن آوری های شهر هوشمند

شهرهای هوشمند از انواع نرم افزارها ، رابط های کاربری و شبکه های ارتباطی در کنار اینترنت اشیا (اینترنت اشیا) برای ارائه راه حل های متصل به مردم استفاده می کنند. از این میان، اینترنت اشیا مهمترین است. اینترنت اشیا a شبکه ای از دستگاه های متصل است که با یکدیگر ارتباط برقرار کرده و تبادل داده می کنند. این می تواند شامل مواردی از وسایل نقلیه گرفته تا لوازم خانگی و سنسورهای خیابان باشد. داده های جمع آوری شده از این دستگاه ها در فضای ابری یا روی سرورها ذخیره می شود تا امکان پیشرفت در کارایی های بخش دولتی و خصوصی فراهم شود و منافع اقتصادی و بهبود زندگی شهروندان فراهم شود..

بسیاری از دستگاه های اینترنت اشیا از محاسبات لبه ای استفاده می کنند که این اطمینان را می دهد که فقط مهمترین و مهمترین داده ها از طریق شبکه ارتباطی تحویل داده می شوند. علاوه بر این، یک سیستم امنیتی برای محافظت، نظارت و کنترل انتقال داده ها از شبکه شهر هوشمند و جلوگیری از دسترسی غیر مجاز به شبکه اینترنت اشیا پلت فرم داده های شهر اجرا شده است.

در کنار راه حل های اینترنت اشیا، شهرهای هوشمند همچنین از فناوری هایی استفاده می کنند از جمله:

  • رابط برنامه نویسی برنامه (API)
  • هوش مصنوعی (AI)
  • خدمات رایانش ابری
  • داشبورد
  • فراگیری ماشین
  • ارتباطات ماشین به ماشین

 

ویژگی های شهر هوشمند

ترکیبی از اتوماسیون، یادگیری ماشین و اینترنت اشیا اجازه استفاده از فناوری های شهر هوشمند را برای کاربردهای مختلف می دهد. به عنوان مثال، پارکینگ هوشمند می تواند به رانندگان در یافتن فضای پارک کمک کند و همچنین امکان پرداخت دیجیتالی را نیز فراهم می کند.

مثال دیگر می تواند مدیریت ترافیک هوشمند برای نظارت بر جریان ترافیک و بهینه سازی چراغ های راهنمایی برای کاهش ازدحام باشد، در حالی که سرویس های اشتراک سواری را می توان توسط زیرساخت های شهر هوشمند نیز مدیریت کرد.

ویژگی های شهر هوشمند همچنین می تواند شامل صرفه جویی در انرژی و کارایی محیطی باشد، مانند چراغ های خیابان که هنگام خالی بودن جاده ها کم نور می شوند. چنین فناوری های شبکه هوشمند می تواند از عملیات گرفته تا نگهداری و برنامه ریزی تا منابع تغذیه را بهبود بخشد.

ابتکارات شهر هوشمند همچنین می تواند برای مقابله با تغییرات آب و هوا و آلودگی هوا و همچنین مدیریت پسماند و بهداشت از طریق جمع آوری زباله های مجهز به اینترنت ، سطل های زباله و سیستم های مدیریت ناوگان استفاده شود.

گذشته از خدمات، شهرهای هوشمند امکان تهیه اقدامات ایمنی مانند نظارت بر مناطق دارای جرم و جنایت زیاد یا استفاده از سنسورها را برای هشدار زودهنگام برای حوادث مانند سیل، رانش زمین، طوفان یا خشکسالی فراهم می کنند.

ساختمان های هوشمند همچنین می توانند مدیریت فضا در زمان واقعی یا نظارت بر بهداشت ساختاری و بازخورد را برای تعیین نیاز به تعمیرات ارائه دهند. شهروندان همچنین می توانند به این سامانه دسترسی داشته باشند تا هر گونه مشكلی مانند گودال را به مسئولان اطلاع دهند ، در حالی كه حسگرها همچنین می توانند مشكلات زیرساختی مانند نشتی لوله های آب را رصد كنند.
علاوه بر این، فناوری شهر هوشمند می تواند کارایی تولید ، کشاورزی شهری، استفاده از انرژی و موارد دیگر را بهبود بخشد.

شهرهای هوشمند می توانند انواع خدمات را به هم متصل كنند تا راهكارهای متحدی را برای شهروندان فراهم كنند.

 

تاریخچه شهرهای هوشمند

مفهوم شهرهای هوشمند از دهه 1960 و 1970 شروع شد که اداره تحلیل جامعه ایالات متحده شروع به استفاده از پایگاه داده، عکسبرداری هوایی و تجزیه و تحلیل خوشه ای برای جمع آوری داده ها، هدایت منابع و صدور گزارش به منظور هدایت خدمات، مقابله با بلایا و کاهش فقر کرد. این امر منجر به ایجاد نسل اول شهرهای هوشمند شد.

اولین نسل شهر هوشمند توسط ارائه دهندگان فناوری ارائه شد تا پیامدهای فناوری در زندگی روزمره را درک کند. این امر منجر به نسل دوم شهر هوشمند شد، که به بررسی چگونگی ایجاد فناوری های هوشمند و سایر نوآوری ها می تواند راه حل های مشترک شهرداری را ایجاد کند. نسل سوم شهر هوشمند کنترل را از دست ارائه دهندگان فناوری و رهبران شهر گرفت، در عوض الگویی ایجاد کرد که مردم را درگیر کند و امکان ورود اجتماعی و تعامل با جامعه را فراهم کند.

این مدل نسل سوم توسط وین به تصویب رسید، وی با شرکت محلیهمکاری ایجاد کرد و به شهروندان امکان سرمایه گذاری در نیروگاه های خورشیدی محلی و همچنین همکاری با مردم برای حل مساوات جنسیتی و مسکن ارزان قیمت را داد. چنین تصویبی در سراسر جهان ، از جمله در ونکوور ، جایی که 30،000 شهروند با هم برنامه خلق كردند برنامه اقدام سبز 2020 ونكوور، ادامه یافته است.

 

شهرهای هوشمند چگونه کار می کنند؟

شهرهای هوشمند از طریق شبکه ای از دستگاه های اینترنت اشیا متصل و سایر فن آوری ها چهار مرحله را برای بهبود کیفیت زندگی و امکان رشد اقتصادی دنبال می کنند. این مراحل به شرح زیر است:

  1. مجموعه – حسگرهای هوشمند داده های زمان واقعی را جمع آوری می کنند.
  2. تجزیه و تحلیل – داده ها برای به دست آوردن بینش در مورد عملکرد خدمات و عملیات شهری تجزیه و تحلیل می شوند.
  3. ارتباطات – نتایج تجزیه و تحلیل داده ها به تصمیم گیرندگان ابلاغ می شود.
  4. اقدام – اقداماتی برای بهبود عملیات ، مدیریت دارایی ها و بهبود كیفیت زندگی در شهر برای ساكنان انجام می شود.

چارچوب داده های زمان واقعی از دارایی ها ، اشیا و ماشین آلات متصل را برای بهبود تصمیم گیری جمع می کند. با این حال، علاوه بر این، شهروندان می توانند از طریق دستگاه های تلفن همراه و وسایل نقلیه و ساختمان های متصل با اکوسیستم های هوشمند شهر درگیر و تعامل داشته باشند. با جفت سازی دستگاه ها با داده ها و زیرساخت های شهر، می توان هزینه ها را کاهش داد ، پایداری را بهبود بخشید و فاکتورهایی مانند توزیع انرژی و جمع آوری زباله را ساده کرد، همچنین تراکم ترافیکی را کاهش می دهد و کیفیت هوا را بهبود می بخشد.

اولین نسل شهر هوشمند توسط ارائه دهندگان فناوری ارائه شد تا پیامدهای فناوری در زندگی روزمره را درک کند. این امر منجر به نسل دوم شهر هوشمند شد، که به بررسی چگونگی ایجاد فناوری های هوشمند و سایر نوآوری ها می تواند راه حل های مشترک شهرداری را ایجاد کند.

نسل سوم شهر هوشمند کنترل را از دست ارائه دهندگان فناوری و رهبران شهر گرفت، در عوض الگویی ایجاد کرد که مردم را درگیر کند و امکان ورود اجتماعی و تعامل با جامعه را فراهم کند.

 

آیا شهرهای هوشمند پایدار هستند؟

پایداری یکی از جنبه های مهم شهرهای هوشمند است زیرا آنها به دنبال بهبود کارایی در مناطق شهری و بهبود رفاه شهروندان هستند. شهرها مزایای زیست محیطی بسیاری مانند ردپای جغرافیایی کوچکتر را ارائه می دهند ، اما تأثیرات منفی نیز دارند، از جمله استفاده از سوخت های فسیلی برای تأمین انرژی آنها. با این حال، فناوری های هوشمند می توانند به کاهش این اثرات منفی کمک کنند ، از جمله از طریق اجرای سیستم حمل و نقل الکتریکی برای کاهش انتشار. وسایل نقلیه الکتریکی همچنین می توانند به تنظیم فرکانس شبکه الکتریکی در حالی که استفاده نمی شوند کمک کنند.

چنین گزینه های حمل و نقل پایدار همچنین باید شاهد کاهش تعداد اتومبیل ها در مناطق شهری باشد زیرا انتظار می رود وسایل نقلیه مستقل نیاز به مالکیت خودرو را در بین مردم کاهش دهند.
ایجاد چنین راه حل های پایدار می تواند مزایای زیست محیطی و اجتماعی را به همراه داشته باشد.

 

چالش های شهر هوشمند

با وجود تمام مزایای ارائه شده توسط شهرهای هوشمند ، چالش هایی نیز برای غلبه بر آن ها وجود دارد. این شامل مقامات دولتی است که اجازه مشارکت گسترده شهروندان را می دهند. همچنین لازم است بخشهای خصوصی و دولتی با ساکنان همسو شوند تا همه بتوانند به طور مثبتی به جامعه کمک کنند.

پروژه های شهر هوشمند باید از طریق پورتال داده باز یا برنامه تلفن همراه شفاف و در دسترس شهروندان باشد. این به ساکنان اجازه می دهد تا با داده ها درگیر شوند و کارهای شخصی خود را مانند پرداخت قبض، یافتن گزینه های حمل و نقل کارآمد و ارزیابی میزان مصرف انرژی در خانه انجام دهند.

همه اینها برای جلوگیری از هک یا سو استفاده به یک سیستم جامع و ایمن از جمع آوری و ذخیره داده ها نیاز دارد. داده های شهر هوشمند نیز برای جلوگیری از ایجاد مسائل مربوط به حریم خصوصی، باید ناشناس شوند.

بزرگترین چالش احتمالاً اتصال، با هزاران یا حتی میلیونها دستگاه اینترنت اشیا است که نیاز به اتصال و کار هماهنگ دارند. این اجازه می دهد تا خدمات بهم پیوسته و با افزایش تقاضا، بهبودهای مداوم ایجاد شود.

از کنار فناوری، شهرهای هوشمند همچنین باید فاکتورهای اجتماعی را در نظر بگیرند که یک بافت فرهنگی را فراهم می کند که برای ساکنان جذاب باشد و حس مکان را ارائه دهد. این امر به ویژه برای آن دسته از شهرهایی که از ابتدا ایجاد شده اند و نیاز به جذب ساکنان دارند بسیار مهم است.

 

آیا شهر هوشمند امن است؟

شهرهای هوشمند مزایای زیادی برای بهبود ایمنی شهروندان دارند، مانند سیستم های نظارت متصل، جاده های هوشمند و نظارت بر ایمنی عمومی، اما حفاظت از خود شهرهای هوشمند چطور؟

لازم است ضمن اطمینان از صحت داده های گزارش شده، از شهرهای هوشمند در برابر حملات سایبری، هک و سرقت اطلاعات محافظت شود.

به منظور مدیریت امنیت شهرهای هوشمند، نیاز به اجرای اقداماتی مانند خزانه داده های فیزیکی، مدیریت احراز هویت انعطاف پذیر و راهکارهای شناسایی وجود دارد. شهروندان باید به امنیت شهرهای هوشمند اعتماد کنند، این بدان معناست که دولت، شرکت های خصوصی، توسعه دهندگان نرم افزار، تولیدکنندگان دستگاه ها، تأمین کنندگان انرژی و مدیران خدمات شبکه باید برای ارائه راه حل های یکپارچه با اهداف اصلی امنیت همکاری کنند. این اهداف اصلی امنیتی را می توان به شرح زیر تجزیه کرد:

  • در دسترس بودن – برای اطمینان از اینکه داده ها وظیفه خود را در نظارت بر قسمت های مختلف زیرساخت های شهر هوشمند انجام می دهند ، باید در زمان واقعی و با دسترسی قابل اعتماد در دسترس باشند.
  • عدم صحت – داده ها نه تنها باید به راحتی در دسترس باشند ، بلکه باید دقیق هم باشند. این همچنین به معنای محافظت در برابر دستکاری از خارج است.
  • محرمانه بودن – داده های حساس باید محرمانه نگه داشته شوند و از دسترسی غیر مجاز در امان باشند. این ممکن است به معنای استفاده از دیوارهای آتش یا ناشناس ماندن اطلاعات باشد.
  • پاسخگویی – کاربران سیستم باید نسبت به عملکرد و تعامل خود با سیستم های حساس داده پاسخگو باشند. گزارش های کاربران باید ثبت کند که چه کسی به اطلاعات دسترسی پیدا می کند تا اطمینان حاصل شود که در صورت بروز هرگونه مشکل مسئولیت پذیری از آن پاسخ می دهد.

 

پیشنهاد نویسنده: موارد استفاده از علوم دادهوضعیت و کاربرد هوش مصنوعی در ایران

دیدگاهتان را بنویسید