شهرهای هوشمند، تجسم رویایی در آینده نیستند بلکه به لطف راهکارهای نوآورانه اینترنت اشیا (IoT)، بسیاری از آنها در حال حاضر فعال و یا به سرعت در حال گسترش می‌باشند. مدیران شهری از شبکه‌های دامنه بالا-مصرف پایین یا (LPWAN) برای برقراری ارتباط و بهبود زیرساخت‌ها، بهره‌وری، راحتی و کیفیت زندگی ساکنین و بازدیدکنندگان استفاده می‌کنند.
شهر هوشمند چیست؟
شهر هوشمند چارچوبی است که عمدتاً از فناوری اطلاعات و ارتباطات (ICT) برای توسعه، گسترش و ترویج شیوه‌های توسعه پایدار و با هدف رفع چالش‌های رو به رشد شهرنشینی، ایجاد شده است. بخش بزرگی از این چارچوب، اساساً یک شبکه هوشمند از اشیاء متصل و ماشین‌هایی است که اطلاعات را با استفاده از فناوری بی‌سیم و رایانش ابری انتقال می‌دهند. برنامه‌های IoT مبتنی بر رایانش ابری، اطلاعات را در لحظه دریافت، تجزیه و تحلیل و مدیریت می‌کنند تا به شهرداری‌ها، شرکت‌ها و شهروندان کمک کنند که برای بهبود کیفیت زندگی خود تصمیمات بهتری بگیرند. مردم برای ارتباط با اکوسیستم‌های یک شهر هوشمند، از راه‌های مختلفی همچون تلفن‌های هوشمند، ابزارهای هوشمند قابل حمل، اتومبیل‌ها و خانه‌های هوشمند، استفاده می‌کنند. یکپارچه سازی اشیا و داده‌ها با زیرساخت‌های فیزیکی و خدمات شهری، می‌تواند هزینه‌ها را کاهش و پایداری را بهبود دهد. جوامع می‌توانند روشهای توزیع انرژی را بهبود بخشند، جمع آوری زباله را ساده‌تر کرده و با کمک IoT باعث کاهش ترافیک و حتی بهبود کیفیت هوا گردند.
به عنوان مثال، چراغ‌های راهنمایی هوشمند، داده‌ها را از سنسورها و اتومبیل‌ها دریافت کرده و بر اساس این اطلاعات لحظه‌ای یا Real Time به‌گونه‌ای عمل می‌کنند تا به بهترین حالت، در زمان مواجه با ترافیک، عمل کرده و از راه بندان جلوگیری کنند. اتومبیل‌های متصل می‌توانند با پارکومترها و پایانه‌های شارژ الکتریکی خودروها ارتباط برقرار کنند و بهترین مسیر را برای رانندگان، جهت رسیدن به نزدیکترین نقطه قابل دسترس فراهم کنند. سطل‌های زباله هوشمند به طور خودکار داده‌ها را به شرکت‌های مدیریت زباله ارسال می‌کنند و زمانبندی تخلیه زباله‌ها را بسیار دقیقتر و کاراتر از یک برنامه از قبل تعیین شده، برنامه ریزی می‌کنند. تلفن‌های هوشمند شهروندان تبدیل به کارت شناسایی و گواهینامه رانندگی آنها می‌گردد و در نتیجه سرعت و سادگی ارائه خدمات دولتی را افزایش می‌دهد. این فناوری‌ها باهم در حال بهینه سازی زیرساخت‌ها، قابلیت پرتابل بودن، خدمات عمومی و انرژی می‌باشند.
چرا به شهرهای هوشمند نیاز داریم؟
شهرنشینی پدیده‌ای بدون پایان می‌باشد. امروزه 54% از مردم جهان در شهرهای مختلف زندگی می‌کنند که انتظار می‌رود تا سال 2050 به 66% برسد. در مجموع با رشد کلی جمعیت، شهرنشینی در عرض سه دهه آینده، 2.5 میلیارد نفر دیگر را به شهرها اضافه خواهد کرد. پایداری زیست محیطی، اجتماعی و اقتصادی از نکات بسیار ضروری جهت هماهنگی با این گسترش سریع جمعیت و تأمین منابع مالی شهرها، می‌باشد.
خوشبختانه بیش از 190 کشور در مورد اهداف رشد پایدار توافق کرده‌اند و تکنولوژی شهر هوشمند بهترین راه برای دستیابی به این اهداف می‌باشد.
اینترنت اشیا چگونه شهرها را هوشمندتر می‌کند؟
اتصال بی‌سیم امن و فناوری IoT در حال تبدیل کردن عناصر سنتی زندگی شهری - مانند چراغ‌های خیابانی - به نسل بعدی پلتفرم‌های هوشمند روشنایی با قابلیت‌های گسترش یافته می‌باشد. این تغییرات شامل ادغام انرژی خورشیدی و ارتباط با یک سیستم کنترل مرکزی مبتنی بر رایانش ابری می‌باشد، که به دستگاه‌های دیگر در اکوسیستم متصل می‌شود.
این راهکارها به مراتب فراتر از نیازهای یک سیستم روشنایی ساده می‌باشد. چراغ‌های هوشمند LED به مسافران در مورد مسائل مربوط به ترافیک، وضعیت آب و هوا و اتفاقاتی همچون آتش سوزی، هشدار می‌دهند. همین چراغ‌های روشنایی معابر، نیز می‌توانند فضای پارکینگ خالی و ایستگاه‌های شارژ وسایل نقلیه الکتریکی را از طریق یک برنامه تلفن همراه به شهروندان اعلام کنند. حتی شارژ ماشین‌های برقی در برخی نقاط توسط تیرهای چراغ برق شهری انجام می‌گردد، چه ویژگی هیجان انگیزی! اما چگونه همه اینها با یکدیگر سازگار می‌شوند؟
بخشهای اصلی یک شهر هوشمند
- روشنایی هوشمند: کنترل و یکپارچه کردن روشنایی شهری، سنسورها و محرک‌ها با استفاده از فناوری اینترنت اشیا IOT به منظور بهیه سازی مصرف انرژی و رشد امنیت در شهرها
- پارکینگ هوشمند: مجموعه‌ای سخت‌افزاری و نرم‌افزاری مبتنی بر اینترنت اشیا، جهت مدیریت هوشمند تعداد خودروهای موجود در پارکینگ، افزایش ضریب امنیت خودروها در لحظه تردد، ورود- خروج و توقف، کاهش میزان پرسنل درگیر و افزایش میزان ایمنی و دریافت هزینه‌ها بصورت خودکار و یا دستی
- کشاورزی هوشمند: بهینه سازی فرآیندها و استفاده مؤثر از منابع آبی و بهره‌برداری کارا از زمین، فضای سبز و پارک‌ها با استفاده از سنسورهای مختلف پایش وضعیت خاک و با بکار گیری تکنولوژی اینترنت اشیا
- مدیریت هوشمند ضایعات: نظارت، جمع آوری، انتقال، پردازش، بازیابی و دفع زباله با استفاده از بسترهای سخت‌افزاری و نرم‌افزاری و با فناوری اینترنت اشیا و یا به زبانی دیگر مدیریت هوشمند جریان زباله از مبدأ به محل دفع
- ساختمان هوشمند: خانه هوشمند محلی است که از دستگاه‌های متصل به هم و اینترنت، برای کنترل از راه دور و مدیریت لوازم و سیستم‌های هوشمندی هم چون روشنایی، امنیت و... استفاده می‌کند.
چهار عنصر ضروری برای اطمینان از موفقیت شهرهای هوشمند
علاوه بر مردم، خانه‌ها، تجارت و زیرساخت‌های سنتی شهری، چهار عنصر ضروری برای شهرهای پیشرفته هوشمند وجود دارد:
- اتصال بی‌سیم فراگیر
- داده‌های منبع باز
- امنیتی که شما می‌توانید به آن اعتماد کنید.
- طرح‌های کسب درآمد انعطاف‌پذیر
بیایید مفصل درباره این مورد صحبت کنیم...
بهترین فناوری بی‌سیم برای شهرهای هوشمند چیست؟
اولین بلوک ساختمان هر شهر هوشمند، اتصالی بی‌سیم، فراگیر و مطمئن می‌باشد. در حالی که هیچ راهکاری که پاسخگوی تمام نیازها باشد وجود ندارد، توسعه فناوری شبکه‌های دامنه بالا-مصرف پایین یا (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 5G 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.
اشتراک داده‌ها:
از لحاظ تاریخی، دولت‌ها، شرکت‌ها و افراد ترجیح می‌دهند داده‌های کسب و کار خود را نزد خود نگه دارند و تا جایی که امکان دارد اطلاعات بسیار کمی را با دیگران به اشتراک می‌گذارند. به بیان دیگر نگرانی‌های امنیتی و ترس از نفوذ هکرها، به مراتب بیشتر از اطلاعات به اشتراک گذاشته شده، دارای ارزش می‌باشند. با این حال، یک عامل کلیدی برای توسعه شهرهای هوشمند پایدار این است که همه شرکت کنندگان در این اکوسیستم پیچیده، اطلاعات را به اشتراک بگذارند و با سایر داده‌هایی که در لحظه یا Real Time تجزیه و تحلیل می‌شوند، ترکیب شوند و اینگونه است که تصمیمات آگاهانه در هر لحظه اتخاذ می‌شوند. این بخشهای چندگانه باید برای دستیابی به نتایج بهتر و پایدارتر، از طریق تجزیه و تحلیل اطلاعات در لحظه یا Real Time - که در میان سازمانهای عضو به اشتراک گذاشته شده است- همکاری کنند.
آمستردام نمونه‌ای درخشان از یک شهر هوشمند است که از مزایای دسترسی باز به اطلاعات، بهره میگیرد. اطلاعات ترافیک و حمل و نقل با بخشهای علاقه‌مند مانند توسعه دهندگان نرم‌افزاری به اشتراک گذاشته می‌شود و سپس این افراد برنامه‌های مبتنی بر نقشه و مسیریابی را به سیستم‌های حمل و نقل شهر متصل می‌کنند. در حال حاضر، مسیریابی به راحتی برای همه مقدور می‌باشد. علاوه بر این، مدیران شهری قایق‌های تحویل خودرانی به نام "roboats" ساخته‌اند تا همه چیز را به موقع به مقصد برسانند. همچنین در این شهر روستایی شناور از خانه‌ها وجود دارد که مشکل ازدحام شهر را با جایگزینی پایدار و با صرفه از نظر انرژی حل می‌کند، انرژی مورد نیاز خانه‌ها در داخل همین روستای شناور تأمین شده و آب مورد نیاز را مستقیماً از رودخانه دریافت کرده و توسط مخازنی مخصوص تصفیه می‌کنند.
شهر کپنهاگ نیز با همکاری مؤسسه فناوری ماساچوست (MIT)، داده‌هایی باز را برای استفاده در یک سیستم نوآورانه دوچرخه سواری هوشمند به کار میگیرد. با استفاده از سنسورهایی که اطلاعات در لحظه یا Real Time را به دوچرخه سواران و مسئولین شهری ارائه می‌دهند، داده‌ها برای نظارت و مدیریت کیفیت هوا و تراکم ترافیک به اشتراک گذاشته می‌شوند.
در حالی که به اشتراک گذاری داده‌ها ضروری است، ولی امکان حملات سایبری با این کار افزایش پیدا می‌کند. بنابراین، نیاز به یک راهکار مطمئن وجود دارد که دسترسی به داده‌ها را از گروه‌های غیر مرتبط، حفظ کرد و در عین حال در میان ذی نفعان، آن را به اشتراک گذاشت.
آیا شهرهای هوشمند می‌توانند امن و مورد اعتماد باشند؟
دوربین‌های متصل، سیستم‌های جاده‌ای هوشمند و سامانه‌های نظارت بر امنیت عمومی، می‌توانند ارزش‌های افزوده‌ای همچون حفاظت و حمایت اضطراری را برای شهروندان عادی در صورت نیاز فراهم کنند. اما در مورد حفاظت خود شهرهای هوشمند از آسیب‌های امنیتی چطور؟ چگونه می‌توانیم در برابر هک، حملات سایبری و سرقت اطلاعات مقابله کنیم؟ در شهرهایی که چندین بخش مختلف، اطلاعات را به اشتراک می‌گذارند، چگونه می‌توان اعتماد کرد که این افراد همان کسانی هستند که ادعا می‌کنند؟ و چگونه مطمئن باشیم که داده‌های گزارش شده درست و دقیق است؟ پاسخ این سؤالات به چگونگی دسترسی به داده‌ها همچون فضاهای فیزیکی اشتراک داده‌ها و راهکارهای قوی در زمینه احراز هویت و مدیریت ID بستگی دارد.
شهرهای هوشمند تنها زمانی می‌توانند به درستی کار کنند که به آنها اعتماد کنیم. همه شرکای این اکوسیستم - دولت‌ها، شرکت‌ها، ارائه دهندگان نرم‌افزار، تولید کنندگان دستگاه‌ها، انرژی و خدمات شبکه - باید نقش خود را ایفا کنند و راهکارهایی را که با چهار هدف اصلی امنیتی زیر مطابقت دارند، ادغام کنند:
- دسترسی: بدون دسترسی عملی، در لحظه و قابل اطمینان به داده‌ها، شهر هوشمند نمی‌تواند رشد کند. چگونگی جمع آوری، تحلیل و به اشتراک گذاشتن داده‌ها بسیار مهم است، و راهکارهای امنیتی باید داده‌ها را از تأثیرات منفی افشا شدن محافظت کند.
- یکپارچگی: شهرهای هوشمند به اطلاعات قابل اعتماد و دقیق نیاز دارند و همچنین باید اطمینان حاصل شود که داده‌ها دقیق و آزاد از دستکاری هستند.
- محرمانه بودن: برخی از داده‌هایی که جمع آوری، ذخیره و تجزیه و تحلیل می‌گردند شامل اطلاعات حساسی در مورد مصرف کنندگان می‌باشند و برای جلوگیری از افشای غیرقانونی اطلاعات، باید اقداماتی انجام شود.
- مسئولیت پذیری: کاربران سیستم باید مسئولیت اقدامات خود را بر عهده بگیرند. تعاملات آنها با سیستم‌های حساس باید ثبت شود و نشانی کاربر مورد نظر نیز کاملاً مشخص باشد. دستکاری این رکوردها باید دشوار باشد و حفاظتی یکپارچه و قوی داشته باشد.
برای دستیابی به این اهداف امنیتی، احراز هویت و راهکارهای مدیریت شناسایی باید به گونه‌ای در این اکوسیستم ادغام شوند تا اطمینان حاصل شود که داده‌ها تنها با بخشهای مجاز به اشتراک گذاشته می‌شوند. این راهکارها همچنین سیستم‌های Backend را از نفوذ و هک شدن محافظت می‌کند. خوشبختانه، در نتیجه افزایش نگرانی‌های امنیتی دیجیتال، قوانینی در زمینه معرفی خطرات و شکست‌های بالقوه احتمالی بازار، معرفی شده است. قوانینی مانند قانون بهبود امنیت سایبری IoT در ایالات متحده کمک خواهد کرد که حداقل نیازهای امنیتی برای دستگاه‌های متصل مشخص گردد.
چگونه می‌توانیم از شهرهای هوشمند کسب درآمد کنیم؟
در دوران IoT و شهرهای هوشمند، داده‌ها طلای جدید است. برای اینکه شهرهای هوشمند رشد کنند، ما باید مدلهای تجاری پایدار را ایجاد کنیم که موفقیت همه بازیگران اکوسیستم را تسهیل می‌کند. نرم‌افزار باید به گونه‌ای طراحی شده باشد تا همه اعضای اکوسیستم از جمله تولیدکنندگان، توسعه دهندگان، سازندگان، دولت‌ها و غیره، از آن بهره‌مند شوند.
مالکیت معنوی هر عضو باید ارزشمند باشد. قابلیت‌های اشتراکی نرم‌افزارها امکان ایجاد مدلهای کسب و کار جدیدی را فراهم می‌کند که به هر یک از اعضا اجازه می‌دهد تا ارزش متناسب با سهم خود را از اکوسیستم استخراج کنند. مدلهای مبتنی بر قابلیت‌های اشتراکی نرم‌افزارها، راهی برای کسب درآمد از سخت‌افزارها و نرم‌افزارهای استفاده شده در زیرساخت‌ها ارائه می‌کند که در صرف هزینه‌های کلانی همچون مخارج سرمایه‌ای کمک شایانی خواهد کرد. برای مثال، تجهیزات پزشکی گران قیمتی مانند اسکنرهای MRI را می‌توان به جای فروش به صورت پرداخت کل مبلغ در ابتدای خرید، به صورت هزینه در قبال هر بار اسکن به بیمارستان‌ها فروخت. این امر شرایط برد-برد برای هر یک از بیمارستان‌ها و تأمین کنندگان ایجاد خواهد کرد؛ و یک روز به زودی، در شهرها امکان اشتراک مقرون به صرفه برای ناوگان وسایل نقلیه به وجود خواهد آمد که ممکن است از گزینه‌های سفارشی متعددی هم پیروی کند. این امر می‌تواند به طور اساسی ترافیک را کاهش دهد و الگوهای ترافیکی و به اشتراک گذاری حمل و نقل را بهینه سازی می‌کند.
همانطور که مناطق شهری همچنان در حال گسترش و رشد می‌باشند، فناوری شهر هوشمند نیز در کنار افزایش ثبات و ارتقای سطح خدمت به شهروندان، گسترش می‌یابد. با استفاده از ارتباطات فراگیر، داده‌های باز، امنیت و راهکارهای کسب درآمد نرم‌افزاری، ما می‌توانیم نیازهای شهر هوشمند را برای تجربه‌ای بسیار بهبود یافته برای همه شرکا در اکوسیستم تطبیق دهیم.
با راهکارهای هوشمند نبکا آشنا شوید:
