نحوه‌ی عملکرد شهرهای هوشمند

به گزارش واحد فناوری اطلاعات سایبربان؛ در دنیای امروز اصطلاح ابزار هوشمند بسیار فراگیر شده و به هر وسیله‌ای که یک حسگر یا پردازنده‌ای روی آن نصب یا توانایی برقراری ارتباط با اینترنت را داشته باشد، اطلاق می‌شود.
اصطلاح هوشمند در حال حاضر برای شهرها نیز به کار گرفته می‌شود. در این مقاله مفهوم شهرهای هوشمند و بعضی از امکانات این نوع شهرها بررسی خواهد شد.
زیرساخت‌های فناوری اطلاعات و ارتباطات این نوع شهرها، به ابزارهایی مانند تلفن هوشمند، خودروها و ترموستات‌ها اجازه می‌دهند، به زیرساخت‌های شهری مانند، چراغ راهنمایی، سیستم پارکینگ یا شبکه‌ی برق متصل شوند تا کیفیت زندگی مردم افزایش پیدا کند. به‌عنوان مثال می‌توان به یکی از شهرهای در حال توسعه‌ی هند به نام هوبلی (Hubli) اشاره کرد. در این شهر مشکل آب وجود دارد؛ اما با هوشمند سازی سامانه‌های شهری، امکانی فراهم شد تا مردم در زمانی که آب تمیز در دسترس قرار گرفت، مطلع شده و اقدام به ذخیره‌سازی کنند.
یکی از مهم‌ترین مسائل موجود در همه‌ی کشورها، راه‌های ارتباطی ساخته شده مانند راه‌های تجاری، حمل و نقل و بزرگراه‌ها برای شهرها است. در دنیای ارتباطات امروزی، زیرساخت‌های فناوری اطلاعات می‌تواند به‌عنوان راه‌حلی برای رفع مشکلات ترافیک راه‌ها، مدیریت انرژی، حفظ محیط‌زیست و بسیاری موارد دیگر به کار گرفته شود.

حمل و نقل

وزارت حمل و نقل آمریکا با کمک شرکت خدمات مالی ولکان (Vulcan) در حال سرمایه‌گذاری و پشتیبانی از چالش‌های شهرهای هوشمند برای شهرهایی با جمعیت متوسط است. در پایان سال میلادی جاری از میان شهرهای هوشمند شامل کلمبوس، آستین، دنور، کنزاس، پیتسبرگ، پورتلند و سانفرانسیکو، بهترین شهر انتخاب خواهد شد.
از دید وزارت حمل و نقل، یکی از مهم‌ترین مسائل شهرهای هوشمند، مسائل حمل و نقل آن است. از قرن گذشته تاکنون، خودروها به شدت کشورها و راه‌ها را تحت تأثیر قرار داده‌اند. جاده‌ها و خودروها باعث تغییر اولویت شهرها در مراکز شهری، صنعتی، حومه و مناطق خارج از شهرها شده‌اند. همچنین ظهور اتومبیل‌های هوشمند برنامه‌ریزی‌های شهری را تحت تأثیر قرار داد؛ اما همین خودروها و ارتباط آن‌ها با زیرساخت‌ها، فرصت‌های تازه‌ای برای انجام کارهای متفاوت ایجاد می‌کند و در نهایت باعث می‌شود طراحی و ساختار شهرها با دنیای امروزی متفاوت شود.
وزارت حمل و نقل آمریکا اعتقاد دارد در صورت استفاده از فناوری‌های نوین، می‌توان زندگی بهتر و امن‌تری را ایجاد کرد. برای مثال، در ادامه تعدادی از آمارهای ارائه شده سالانه برای ترافیک شهری در دنیای امروزی قابل مشاهده است.

•    5.5 میلیارد ساعت تأخیر در سفرهای روزانه
•    121 میلیارد دلار ضرر مالی به علت وجود ترافیک شهری
•    32.675 مرگ براثر تصادف اتومبیل در سال 2014
•    هزینه شدن 836 میلیارد برای جبران خسارات صدمات جانی، بیمه، دارو و خسارات مالی
•    هدر رفتن 2.9 میلیارد کالن سوخت
•    آزاد شدن حدود 25 میلیون و 401 هزار و 172 تن دی‌اکسید کربن

در حال حاضر شرکت‌های بسیاری مانند گوگل و تسلا در حال تولید خودروهای خودران یا شبه خودران هستند. همه‌ی این خودروها در گروه خودروهای بی‌راننده قرار گرفته و با استفاده از تجزیه و تحلیل داده‌های جمع‌آوری شده توسط حسگرهای خود عمل می‌کنند. در آینده خودروهای بی راننده می‌توانند تحت استاندارد «خودرو به خودرو»  (V2V) با یکدیگر گفتگو کنند. این استاندارد به آن‌ها اجازه می‌دهد در  موقعیت‌های مختلف، مانند ترافیک، عکس‌العمل مناسب نشان بدهند. در مرحله‌ی بعد خودروها با زیرساخت‌های ارتباطی شهری ارتباط برقرار کرده و توسط حسگرهای کار گذاشته شده در جاده و دوربین‌های کنترل ترافیک، از وضع جاده‌ها، ظرفیت پارکینگ‌ها و آب‌وهوا مطلع می‌شوند. این قابلیت‌ها باعث افزایش امنیت جاده‌ها، کاهش هزینه‌ها و تأثیرات زیست محیطی خواهد شد.

با توجه به مطالب بالا این سؤال پیش می‌آید که چگونه می‌توان هوش‌های خودروها با توانایی‌های مختلف را کنترل و مدیریت کرد؟ این سؤال بخشی از برنامه‌ریزی برای حل مشکلات شهر و کشورها را به خود اختصاص داده است. حمل و نقل هوشمند ویژگی‌های مفید بسیار زیادی دارد؛ اما مشکلات آن به همان اندازه بزرگ است. ایجاد زیرساخت‌ها و خودروهای هوشمند برای ایجاد این‌گونه حمل و نقل به زمان بسیاری نیاز دارد و اجرای کامل آن حدود 20 سال طول خواهد کشید.
یکی از راه‌های تأمین هزینه زیرساخت جاده‌های امروزی، دریافت مالیات مصرف سوخت و دریافت عوارضی جاده‌ها است؛ اما دریافت مالیات سوخت در دنیایی که همه‌ی خودروها الکتریکی هستند امکان‌پذیر نیست و تأمین هزینه‌ها را با مشکل مواجه خوهاد کرد. به‌عنوان مثال در تعداد زیادی از شهرهای آمریکا، «قطارهای سبک شهری»  (light rail) وجود دارند که برای توسعه‌ی آن‌ها میلیاردها دلار از بودجه‌ی عمومی مصرف شد. این موضوع می‌تواند در مورد خودروهای بی راننده متفاوت باشد؛ زیرا ممکن است جذب سرمایه‌گذار برای ایجاد خودرو و زیرساخت‌های هوشمند با مشکل مواجه شود.
از طرفی دولت فدرال ممکن است، استانداردهای خاصی برای نظارت بر عملیات‌های خود مختار در نظر بگیرند. این استانداردها می‌توانند تولید محصولات جدید را با مشکل مواجه کنند.

انرژی و تأسیسات شهری

طرحی پیشنهادی برای ایجاد شبکه‌ی برق به هم پیوسته با پوشش مناطق شمال آفریقا و خاورمیانه

در بسیاری از کشورها شبکه‌هایی متصل از برق، آب و گاز وجود دارد که بر اساس نیاز تقسیم‌بندی شده و به مکان‌های مختلف انرژی می‌رسانند؛ اما چیزی که وجود ندارد، یک زیرساخت هوشمند برای کنترل بهتر انرژی مصرفی در خانه‌ها، شرکت‌ها، کارخانه‌ها و بسیاری مکان‌های دیگر است. در صورت هوشمند شدن این سامانه‌ها می‌توان کنترل بهتری روی انرژی داشت و از هدر رفتن آن جلوگیری کرد.
امروزه در بیشتر ساختمان‌های جدید، از حسگرها و تجهیزات هوشمند برای کنترل روشنایی و تهویه‌ی ساختمان در زمان حضور افراد استفاده می‌شود. بسیاری از شرکت‌های فناوری اطلاعات نیز در تلاش هستند تا سازندگان ساختمان‌ها را به استفاده از این ابزار و اتصال سیستم‌ها به شبکه استفاده کنند تا بتوان کنترل بهتری روی مصرف انرژی به دست آورد.
در بعضی مناطق آمریکا که از اتوماسیون خانگی گوگل به نام نست «Nest» استفاده می‌شود، این ابزار دمای خانه را در زمان اوج مصرف، برای داشتن مصرف بهینه، چند درجه کم می‌کند. ابزارهای هوشمند خانگی بسیاری در حال حاضر وجود دارند که می‌توانند به کاربران در مدیریت کارها کمک کنند.
در آینده ممکن است آب ارزشی معادل نفت پیدا کند و تأمین هزینه‌های نگهداری از آن به اولویت هر کشوری تبدیل شود. در مقایسه با انرژی برق، هر استان خود مسئول تأمین آب موردنیاز است و توسعه کنترهای هوشمند آب و مقاوم‌سازی خانه‌ها برای کاهش مصرف آب به‌کندی صورت می‌گیرد. کنتر هوشمند آب می‌تواند با تجزیه و تحلیل جریان آب به‌صورت دوره‌ای، نشتی احتمالی را شناسایی کند و به شرکت پشتیبان و صاحب‌خانه برای برطرف کردن این مشکل پیامی ارسال کند. کنترهای هوشمند حتی می‌توانند جزئیات اطلاعات کسب شده را برای آشنایی و مدیریت بهتر نحوه‌ی مصرف به برنامه‌ای که در اختیار کاربر است ارسال کنند.

خدمات عمومی و ایمنی
انواع دیگری از خدمات علاوه بر موارد ذکر شده برای حمل و نقل، زیرساخت و تأسیسات شهری وجود دارد که راه‌های بهتری برای انتقال بهتر انرژی، امن‌تر و پاکیزه‌تر شدن شهرستان‌ها و مدیریت آن‌ها وجود دارد. به‌عنوان مثال در شهر بوستون آمریکا، مردم می‌توانند از طریق یک برنامه مشکلاتی مانند انباشته شدن زباله در یک منطقه‌ی خاص را با گرفتن عکس توسط تلفن هوشمند گزارش دهند. در مقابل کارگران شهرداری بعد از رفع مشکل از منطقه عکس گرفته و در برنامه ارسال می‌کنند تا ساکنان شهر از رفع مشکل مطلع شوند. همچنین برنامه‌هایی در مراحل آزمایش وجود دارد که امکان پرداخت بلیت رایگان را از طریق تلفن هوشمند می‌دهد. به عنوان مثالی دیگر می‌توان به برنامه‌ای اشاره‌ای کرد که دست‌اندازهای خیابان را شناسایی کرده و آن‌ها را برای تعمیر اولویت‌بندی می‌کند.
عده‌ای از کارشناسان معتقدند، پیشرفت فناوری همان‌گونه که بخشی از مشکلات انسان‌ها را برطرف می‌کند، مشکلات بسیار دیگری را جایگزین خواهد کرد. شهرهای هوشمند پدیده‌ای جدید هستند که مزایا و معایب آن به‌طور کامل شناسایی نشده و به‌مرور زمان خود را نشان خواهند داد. به‌عنوان مثال در صورت توسعه ابزارها و زیرساخت‌های هوشمند و به‌کارگیری اینترنت اشیا برای همه‌ی ابزارها، حجم انتقال داده‌ها به صورت نجومی افزایش یافته و شبکه‌های امروزی توانایی پشتیبانی از این حجم را ندارند و باعث ایجاد ترافیک داده و کاهش سرعت انتقال می‌شوند.