شهر هوشمند یک عامل کلیدی در توسعه پایدار شهری محسوب می‌شود که شامل مجموعه‌ای از استراتژی‌های برنامه‌ریزی شهری با مزایای گسترده و فراوان ازجمله توزیع کارآمد منابع، سرعت بالای اجرای سیاست‌ها، وجود ارتباطات یکپارچه و طیف وسیعی از مزایای زیست‌محیطی است. امروزه شهرهای هوشمند در هر گوشه از جهان در حال شکوفایی هستند و سنگاپور، کپنهاگ، آمستردام و اسلو پیشتازان مسلم این روند جدید به‌حساب می‌آیند. در ادامه به معرفی چهار فناوری عمده شهر هوشمند می‌پردازیم که در حال جلب توجهات جهانی هستند و به‌عنوان عواملی کلی برای تکامل مدرن شهرهای هوشمند پذیرفته شده‌اند.

  دستگاه‌های هوشمند اینترنت اشیا

اینترنت اشیا (IoT) و کاربردهای جدید آن باعث شده است که شیوه‌های تبدیل شدن به یک شهر هوشمند در مقیاس جهانی به‌روز و فعال شود. این فناوری مدرن، شهر را به قابلیت نظارت، کنترل و مدیریت تأسیسات و دستگاه‌های شهری از راه دور، همچنین ایجاد بینش‌های جدید و اطلاعات عملی از جریان‌های کمی داده‌های زمان واقعی مجهز می‌کند.

اینترنت اشیا در توسعه کلی شهرهای هوشمند، به‌ویژه در افزایش اتصالات درون‌شهری، اهمیت اساسی و جایگاه ویژه خود را دارد. دستگاه‌های اینترنت اشیا حاوی حسگرهای هوشمند، محرک‌ها، دستگاه‌های نظارتی و برنامه‌های هوش مصنوعی هستند که از طریق آن‌ها یک شهر می‌تواند دسترسی و تحرک شهری خود را به‌طور قابل ملاحظه‌ای بهبود ببخشد، شمولیت اجتماعی را ارتقا دهد، کارایی انرژی را بالا ببرد و در نهایت به هدف خود یعنی پایداری برسد.

اسلو و حسگرهای هوشمند چراغ‌های خیابانی آن یکی از نمونه‌های بارز یک شهر هوشمند در بهره‌گیری از اینترنت اشیا محسوب می‌شود. پروژه روشنایی خیابان هوشمند اسلو یک برنامه در سطح شهر با هدف بهبود کارایی سیستم روشنایی خیابان است. روشنایی خیابان‌های این شهر در یک شبکه واحد و قابل دسترس از راه دور ادغام شده است که مدیریت و نظارت بر سطح روشنایی را با استفاده از برنامه‌های مبتنی بر اینترنت امکان‌پذیر می‌کند.

سیستم «ای-استریت (E-Street)» اسلو می‌تواند با توجه به زمان سال و نیازهای موجود در شرایط خاص، شدت نور خیابان‌ها را تنظیم کند که این امر باعث بهینه‌سازی بیشتر مصرف انرژی شهر می‌شود تا جایی که 20 هزار چراغ خیابانی این شهر به صرفه‌جویی 70 درصدی در مصرف انرژی آن کمک کرده است.

شهروندان در دنیای امروز از سوی مسئولان تشویق می‌شوند تا با استفاده گسترده از تلفن‌های هوشمند و دستگاه‌های تلفن همراه خود در محیط زیست شهری مشارکت داشته باشند. با پیشرفت و گسترش تدریجی فناوری‌های اینترنت اشیا، شهروندان و دولت‌ها به شیوه‌هایی به هم متصل خواهند شد که پیش از این وجود نداشته است. با این‌حال، این روند با چالش‌ها، مزایا و فرصت‌های بسیار همراه است و باعث می‌شود مباحث مربوط به فضای عمومی و حریم خصوصی افراد در کانون توجه قرار گیرد؛ چراکه جمع‌آوری اطلاعات عمومی در شهرهای هوشمند تهدیدی برای حریم خصوصی شهروندان محسوب می‌شود و با افزایش خطر حملات سایبری و همچنین هزینه‌های بالا همراه است.

تخمین زده می‌شود طی 20 سال آینده، شهرها در مجموع حدود 41 تریلیون دلار برای ارتقا زیرساخت‌های خود سرمایه‌گذاری کنند. بنابراین برنامه‌ریزان شهری و سیاست‌گذاران آینده چاره‌ای نخواهند داشت جز این‌که به مردم تضمین دهند جنبه‌های تاریک فناوری‌های اینترنت اشیا همانند نمونه‌هایی که ذکر شد، بر عملکرد اخلاقی و عادی شهر تأثیری نخواهد داشت.

  انرژی هوشمند

پایداری یکی از بخش‌های کلیدی شهرهای هوشمند محسوب می‌شود و دستیابی به آن نیازمند سرمایه‌گذاری روی مدیریت کارآمد و سازگار با محیط‌زیست است. رشد سریع خوشه‌های شهری طی دهه‌های اخیر، افزایش شدید تقاضا برای منابع انرژی را به همراه داشته که این تقاضا گاهی آنقدر بالا است که از منابع محلی در دسترس فراتر می‌رود. یک راه‌حل بلندمدت برای پاسخگویی به تقاضای فزاینده انرژی، «زنجیره انرژی هوشمند» به حساب می‌آید که کاملاً بر منابع انرژی تجدیدپذیر همچون انرژی خورشیدی و بادی متکی است. این سیستم از طریق یک سامانه مبتنی بر دیجیتال هوشمند، امکان انتقال انرژی پاک و پایدار غیرمتمرکز را به هر نقطه از منطقه شهری فراهم می‌آورد.

پروژه آزمایشگاه انرژی نوردهون ( EnergyLab Nordhavn) در کپنهاگ، یکی از نمادین‌ترین و رویایی‌ترین تصاویر انرژی هوشمند است که در راستای دستیابی به کربن‌خنثی شدن تا سال 2050 و با آغاز به ساخت یک شبکه عظیم انرژی هوشمند راه‌اندازی شده است. هدف این ابتکار رسیدگی به مشکل افزایش انعطاف‌پذیری در شبکه انرژی معرفی شده که به‌طور فزاینده‌ای به منابع انرژی متناوب متکی است. پروژه مذکور این هدف را با آزمایش باتری‌های بزرگ و وسایل‌نقلیه الکتریکی برای کاهش اوج بار در شبکه و استقرار گرمایش هوشمند در 85 واحد مسکونی برای کاهش بار مدار گرمایش محقق می‌کند و به‌طور همزمان راحتی فضای داخلی را افزایش می‌دهد. تاکنون بیش از هفت هزار خانه در منطقه شهری کپنهاگ از این طرح بهره‌مند شده است.

مفهوم‌سازی انرژی هوشمند امیدوارکننده به‌نظر می‌رسد، بااین‌حال هنوز چند چالش عملیاتی غیرقابل حل برای به کار بردن آن وجود دارد. برای مثال، اطمینان از دقت کنتورهای هوشمند اندازه‌گیری انرژی در همه زمان‌ها دشوار است و در اکثر موارد چنین تشخیص‌های نادرستی می‌تواند به اتلاف انرژی مزمن منجر شود که این امر برخلاف هدف پایداری است. علاوه بر این، ادغام سیستم انرژی هوشمند در یک مکانیسم عملیات شهری بزرگ‌تر به لحاظ فنی و مالی همیشه نیاز است و این امر پیاده‌سازی آن را برای اکثر شهرهای در حال توسعه در آینده نزدیک غیرممکن می‌کند.

  تحرک هوشمند و حمل‌ونقل

تحرک و جابه‌جایی، ضربان قلب یک شهر محسوب می‌شود، به همین دلیل تحرک هوشمند و شبکه‌های حمل‌ونقل در بسیاری از طرح‌های شهر هوشمند در اولویت قرار گرفته‌اند. حوزه‌های شهری مانند حمل‌ونقل چند وجهی، پارکینگ هوشمند و چراغ‌های راهنمایی هوشمند اغلب در این مفهوم گنجانده شده است. این رویکرد بر بازاندیشی زیرساخت‌های حمل‌ونقل مورد استفاده در زندگی روزمره، نه‌تنها در بخش خودروهای سنتی، وسایل نقلیه الکتریکی و حمل‌ونقل عمومی، بلکه در زمینه اشکال کاملاً جدید و مبتکرانه حمل‌ونقل مانند خدمات اشتراک‌گذاری سواری بر اساس تقاضا و برنامه‌های به‌اشتراک‌گذاری اتومبیل مبتنی است، بنابراین با مدنظر قرار دادن چنین ملاحظاتی می‌توان قابلیت دسترسی و زیست‌پذیری یک شهر را بهبود بخشید.

پیشروی سنگاپور در آزمایش تحرک هوشمند غیرقابل انکار است. «تحرک هوشمند شهر 2030» یک طرح جامع 15 ساله است که چگونگی توسعه سیستم‌های حمل‌ونقل هوشمند (ITS) را در این کشور در بر دارد. ITS یک شبکه حمل‌ونقل پیچیده شامل سیستم نظارت و مشاوره بزرگراه، سیستم تعیین‌کننده اتصالات سبز، اتصالات چشم الکترونیکی، اسکنر ترافیکی، سیستم هدایت پارکینگ، سیستم قیمت‌گذاری الکترونیکی جاده و ایستگاه‌های اتوبوس هوشمند است. مأموریت تحرک هوشمند شهر 2030 استفاده از آخرین پروژه‌های ITS و پیشرفت‌های فناوری حمل‌ونقل برای بهینه‌سازی شبکه‌های جابه‌جایی و بهبود تجربه سفر مسافران در سراسر سنگاپور به روشی پایدار تعیین شده است.

طرح تحرک سنگاپور به دلایل متعدد برای اکثر شهرهای در حال توسعه کارایی ندارد چراکه برای مثال، بسیاری از جوامع فاقد ظرفیت برای بسیج مبالغ هنگفت سرمایه مورد نیاز برای حمایت از پروژه‌های زیربنایی هستند. از سوی دیگر، برنامه‌ریزی و اجرای پروژه‌های زیرساختی حمل‌ونقل شهری، به‌ویژه در مناطق پرجمعیت که در آن مسائل مربوط به تملک زمین و اسکان مجدد بسیار پیچیده است، دشوار به‌نظر می‌رسد.

  ساختمان‌های هوشمند

ساختمان‌های هوشمند از ضرورت‌های موجود برای دوام طولانی‌مدت یک شهر هوشمند به حساب می‌آیند. یک ساختمان هوشمند بنایی است که در آن برای تولید سیستم‌های ساختمان ازجمله روشنایی، تجهیزات پردازش، لوله‌کشی، سیستم‌های کنترل دسترسی، علائم دیجیتال، راه‌یابی و سیستم‌های امنیتی از روش‌های خودکار مبتنی بر دیجیتال استفاده شده است. به عبارت دیگر، ساختمان هوشمند، ساختمانی با یک ارگانیسم پویا و زنده است. یکی از ویژگی‌های قابل‌توجه این ساختمان‌های مدرن، انعطاف‌پذیری آب‌وهوایی آن محسوب می‌شود که در شرایط بدتر شدن مسائل آب‌وهوایی، بسیار دوراندیشانه طراحی شده است. ساختمان‌هایی با پیشرفت‌های تکنولوژیکی می‌توانند مصرف منابع را کاهش دهند، بهره‌وری انرژی را بهبود بخشند، تعمیر و نگهداری را ساده کنند، هزینه‌های عملیاتی را پایین آورند و محیطی پاک‌تر برای ساکنان فراهم کنند. پیشروترین ویژگی آن‌ها نیز این است که می‌توان در ساختمان‌های هوشمند برنامه‌ای را برای هر کارمند ذخیره‌سازی کرد که به آن‌ها دستورالعمل‌هایی را ارائه می‌دهد که کجا بروند تا مطمئن شوند در مکان و زمان مناسب هستند.

ساختمان‌های هوشمند The Edge در آمستردام از نمونه‌های پیشگام ساختمان‌های هوشمند محسوب می‌شود که از هوشمندترین و سبزترین ساختمان‌های جهان و دارای بالاترین امتیاز پایداری برابر با 98.4 درصد است. با وجود حدود 28 هزار حسگر مجهز در داخل، هر فردی که در داخل ساختمان قرار دارد می‌تواند از طریق یک برنامه تلفن همراه به اطلاعات مورد نیاز خود دسترسی داشته باشد.

ساختمان‌های هوشمند به همان اندازه که انقلابی به‌نظر می‌رسند، مشکلات متعددی نیز دارند. پنج مشکل عمده‌ای که متخصصان معماری برای این بناهای بی‌نظیر عنوان کرده‌اند، هزینه خرید و موانع سرمایه‌گذاری، فقدان اعتماد به امنیت سایبری، برنامه‌ریزی و نگهداری، یکپارچگی ناکافی و پاسخگویی فرهنگی است. برخلاف ماهیت انسان‌محوری ساختمان‌های هوشمند، مرز بین اتصال دیجیتال و حریم خصوصی شخصی در این بناها مبهم به نظر می‌رسد.