ضرورت ایجاد شهرهای هوشمند

جهان پیوسته در حال دگرگونی است و بشر همواره کوشیده است تا بر چالش‌های موجود غلبه کرده و محیطی را برای زندگی خویش فراهم سازد که در آن به بالاترین احساس رضایت از کیفیت زیستن، دست یابد. در این راستا، شهرها به عنوان خاستگاه تمدن بشری همواره مورد توجه علوم مختلف بوده و فضای پیچیده شهری، پیوسته اندیشمندان را برای رهایی از مشکلات و نارسایی‌ها و رسیدن به حد متعالی زندگی، به فکر اصلاح و ایجاد ساختارهای جدید شهری وادار نموده است. در هزاره‌ سوم، سیر تغییر در سطح انتظارات شهروندان از مدیریت شهری، معرفی و توسعه فناوری‌های گوناگون (ارتباطات و فناوری اطلاعات، حمل ونقل، انرژی و …)، تغییر رفتار شهرنشینی در دنیا، نگرانی‌های زیست‌محیطی و … شرایطی را فراهم نموده که دستیابی به وضعیت پایدار را با روش‌های کنونی اداره و توسعه شهری، ناممکن ساخته است. در نتیجه برنامه‌ریزان شهری در سراسر دنیا می‌کوشند تا با نگاهی یکپارچه به تمامی ابعاد شهرنشینی، مدل‌هایی را برای توسعه شهرها با هدف پاسخ‌گویی به انتظارات جدید دنیای امروز توسعه دهند. یکی از این مفاهیم جدید در عرصه برنامه‌ریزی شهری، توسعه شهر هوشمند است.

به طور کلی »شهر هوشمند« به شهری گفته می‌شود که با بهره‌گیری از فناوری‌های جدید به ویژه فناوری اطلاعات و ارتباطات، به دنبال ارتقای سطح کیفی زندگی شهروندان و ایجاد توسعه اقتصادی پایدار است. برای آن که به شهری صفت »هوشمند« اطلاق شود، باید ابعاد و مشخصه‌های خاصی داشته باشد. از آن‌جا که شهر هوشمند مفهومی جدید در دنیای امروز است،  منابع مختلف ابعاد متفاوتی را برای آن در نظر می‌گیرند. اما تمامی آن‌ها به دو هدف اصلی از پیاده‌سازی شهر هوشمند، یعنی ارتقای کیفیت زندگی و توسعه اقتصاد پایدار، توجه ویژه‌ای دارند.

ضرورت ایجاد شهرهای هوشمند

به گزارش "برق نیوز" به نقل از آریانا چالش‌های متعددی حرکت به سوی شهر‌های هوشمند را به الزامی جدی بدل کرده است. تا پایان سال ۲۰۱۲ بیش از ۱۴۰ شهر دنیا برنامه‌های هوشمندسازی را آغاز کرده‌اند که بیشتر آن‌ها در آمریکای شمالی، اروپا و آسیای شرقی قرار دارند. آن چه سبب شده این شهرها دست به پیاده‌سازی این مفهوم نوظهور در عصر جدید بزنند، در ادامه فهرست شده است.

افزایش روند شهرنشینی. آمارها نشان می‌دهد، جمعیت جهان به سرعت در حال گرایش به سوی شهرنشینی است. در حال حاضر بیش از پنجاه درصد جمعیت جهان در شهرها زندگی می‌کنند. این رقم در سال ۱۹۸۰ حدود ۳۹ درصد بوده و پیش‌بینی می‌شود تا سال ۲۰۵۰ به ۷۰ درصد برسد (شکل ۱). کاهش منابع در دسترس هر یک از شهرنشینان، افزایش ترافیک شهری و … از مواردی هستند که با افزایش نرخ شهرنشینی کیفیت زندگی افراد را دچار تنزل می‌کنند. موضوع‌هایی که هم اکنون نیز با نرخ شهرنشینی ۵۰ درصدی برای بشر دردسر ساز شده‌اند. وجود ساختاری که میزان مصرف منابع توسط شهرنشینان را با حفظ و حتی ارتقای کیفیت زندگی افراد، بهینه نماید، از مهم‌ترین اهداف پیاده‌سازی شهرهای هوشمند محسوب می‌شود.

شکل۱: پیش‌بینی افزایش جمعیت شهرنشینی تا سال ۲۰۵۰

تغییر در هرم سنی. بر اساس برآوردهای انجام شده از سوی امور اقتصادی و اجتماعی سازمان ملل، در سال ۲۰۵۰، ۱۶ درصد جمعیت ۹ میلیارد نفری جهان (یعنی حدود ۵/۱ میلیارد نفر) در سن سالخوردگی و بالاتر از ۶۵ سال قرار دارند (شکل ۲). این رقم در مقایسه با وضعیت فعلی (۴۰۰ میلیون نفر) بسیار چشمگیر است. کاهش جمعیت در سن کار و از سوی دیگر افزایش جمعیت سالخورده، ایجاب می‌کند کارها با بهره‌وری بیشتر صورت گیرد تا معاش تمام افراد جامعه تامین شود. از سوی دیگر سالخوردگی در یک جامعه نیازمند برنامه‌ریزی قوی برای پشتیبانی همه‌جانبه از افراد است. شاید بتوان گفت یکی از مفیدترین کارکردهای شهر هوشمند، کمک به سالمندان و افراد کم‌توان برای انجام امور روزمره‌شان است. عدم نیاز به مراجعه حضوری برای مداوا و انجام کارهای اداری یکی از مصادیق این کمک‌هاست.

شکل۲: افزایش جمعیت سالخورده جهان تا سال ۲۰۵۰

نگرانی‌های زیست محیطی.  در حال حاضر سالانه ۳۰ میلیارد تن کربن ناشی از سوزاندان سوخت‌های فسیلی وارد جو زمین می‌شود. بر اساس تحلیل آژانس بین‌المللی انرژی اگر راهکاری برای این وضع اندیشیده نشود، میزان انتشار کربن تا ۴۰ سال دیگر دو برابر خواهد شد. نخستین پیامد این موضوع افزایش دمای سطحی زمین است که  عواقب شدیدی به همراه دارد. از دیگر پیامدها می‌توان به موارد زیر اشاره کرد؛  بالا آمدن سطح آب دریاها و کاهش منابع آب شیرین، افزایش میزان خشکسالی و توسعه مناطق بیابانی، تهدید گونه‌های زیستی، افزایش بلایای طبیعی مثل توفان، گردباد و سیل و … .

قطبی شدن رشد اقتصادی. پیش‌بینی‌ها نشان می‌دهد که ۶۰۰ شهر برتر دنیا، ۶۰ درصد از سهم رشد تولید ناخالص داخلی (GDP) را در فاصله سال‌های ۲۰۱۰ تا ۲۰۲۵ به دست خواهند آورد و جمعیت ساکن در این شهرها به بیش از ۲ میلیارد نفر می‌رسد. بنابراین شهرهای بزرگ در هر کشور به مثابه مزیت رقابتی آن کشور عمل خواهند نمود.

ابعاد شهر هوشمند

اتحادیه اروپا برای شهر هوشمند ۶ بعد در نظر گرفته است. این شش مورد به همراه اهداف نهایی حاصل از پیاد‌سازی آن‌ها در شکل ۳ آمده است.

شکل۳: اهداف نهایی توسعه شهرهای هوشمند به تفکیک ۶ بعد سازنده آن

محیط زیست هوشمند. منظور از محیط زیست هوشمند این است که بتوانیم از فناوری‌های جدید برای حفظ منابع زیست محیطی بهره بگیریم. معمولاً برای سنجش کیفیت محیط زیست در جهان شاخص‌هایی را اندازه‌گیری می‌کنند. مهم‌ترین این شاخص‌ها عبارتند از: آلاینده‌ها (مثل مقدار و شدت انتشار دی‌اکسید کربن)، انرژی (میزان مصرف و شدت مصرف)، ساختمان‌ها (مصرف  انرژی هر ساختمان)، حمل‌ونقل (میزان استفاده از حمل و نقل غیراتومبیلی)، مدیریت زباله (میزان بازیابی زباله‌ها)، آب (مصرف آب و نشتی آب)، کیفیت هوا (غلظت انواع آلاینده‌ها). یکی از اهداف شهر هوشمند بهبود شاخص‌های زیست محیطی از طریق مدیریت صحیح منابع است.

اقتصاد هوشمند. فناوری اطلاعات فرصت خوبی مهیا کرده است تا بسیاری از فعالیت‌‌های اقتصادی در بستر نرم‌افزارها و شبکه اینترنت آسان‌تر و سریع‌تر از قبل انجام گیرد. امروزه بسیاری از کشورها برای توسعه اقتصادی خود و حرکت به سمت اقتصاد هوشمند، برنامه‌هایی تدوین کرده‌اند که از آن جمله می‌توان به شهر ولینگتون، پایتخت نیوزیلند اشاره کرد. افزایش تعداد فرصت‌های شغلی، افزایش صادرات، افزایش تولید و ایجاد منطقه‌ای برای پرورش ایده‌های جدید از اهداف هوشمندسازی اقتصادی ولینگتون است. مدیران شهری ولینگتون برای دستیابی به این اهداف، در نظر دارند با به‌کارگیری فناوری اطلاعات و سایر زیرساخت‌های شهر هوشمند، شهرشان را به عنوان مرکز ارتباطات کشور مطرح کرده و فرصت‌هایی را برای جذب سرمایه‌گذاری‌های اقتصادی فراهم کنند.

حمل‌ونقل هوشمند. کلید حمل‌ونقل هوشمند در سیستم حمل‌ونقل هوشمند (ITS) قرار دارد؛ که مفهومی شناخته شده در صنعت حمل‌ونقل جهان است. سیستم‌های حمل‌ونقل هوشمند، شامل مجموعه‌ای از فناوری‌ها و تجهیزات مانند حس‌گرهای پیشرفته و پردازش‌گرها هستند که امکان تعامل بخش‌های مختلف مدیریت حمل‌ونقل را  فراهم می‌کنند. برای تحقق حمل‌ونقل هوشمند لازم است برخی فناوری و تجهیزات نوین در ناوگان به کار گرفته شوند، مواردی مانند: سیستم موقعیت‌یاب جهانی (GPS)، سیستم ارتباطات کوتاه‌برد اختصاصی (DSRC)، شبکه اینترنتی بی‌سیم، تلفن همراه، امواج رادیویی، دوربین‌های جاده‌ای و تجهیزات ردیابی. کاهش در ازدحام خیابان‌ها، مسافت سفرها، هزینه‌های انرژی و همچنین بهبود وضع سلامت شهروندان و آرامش و ایمنی آنان از مهم‌ترین دستاوردهای به‌کارگیری این سیستم است. مشابه سایر اجزای شهر هوشمند، سیستم حمل‌ونقل هوشمند نیز نیازمند وجود مرکزی برای جمع‌آوری داده‌ها و ارسال آن به بخش‌های مورد نیاز است.

شهروند هوشمند. عمده‌ترین مواردی که در این بعد از شهر هوشمند مدنظر قرار می‌گیرد، مسائل آموزشی، پرورش روحیه خلاقیت و جلب مشارکت عمومی در انجام امور شهری است. استفاده از بستر فناوری اطلاعات برای راه‌اندازی آموزش مجازی و یکپارچه‌سازی مراکز آموزشی، بسیاری از کمبودهای فعلی نظام آموزش را برطرف می‌سازد. همچنین برای توسعه روحیه نوآوری میان شهروندان، در برخی شهرها سایت‌هایی برای جذب ایده‌های نو ایجاد شده است که بستر مناسبی برای دریافت ایده‌ها را فراهم می‌کند. درنهایت مشارکت عموم افراد در فعالیت‌های اجتماعی (مانند انجمن‌های حفاظت از محیط زیست یا سایر موارد مشابه) می‌تواند به تقویت چهره هوشمند شهر کمک نماید.

دولت هوشمند. بستر فناوری‌ اطلاعات در شهر هوشمند کمک می‌کند تا دولت‌ها در ارائه خدمات خود بهتر عمل کنند. همچنین با انتشار عمومی اطلاعات مربوط به عملکردشان، می‌توانند به توسعه دولت شفاف کمک کنند؛ موضوعی که در جهان امروز اهمیت زیادی دارد.

زندگی هوشمند. داشتن امنیت، برخورداری از سلامت و فرهنگ غنی و همچنین توسعه گردشگری از مصادیق زندگی هوشمند به حساب می‌آید. سیستم‌های یکپارچه امنیتی (پلیس، آتش‌نشانی و …) مستقر در سطح شهر، نقش مهمی در امنیت شهر هوشمند دارند. بهبود ارائه خدمات سلامتی و پزشکی با بهره‌گیری از فناوری‌ اطلاعات می‌تواند سطح سلامت اجتماعی را ارتقا دهد.

لازم به یادآوری است که این شش بعد، ساختاری مجزا از هم ندارند و در بسیاری موارد پیشرفت در یک بعد نیازمند ارتقای ابعاد دیگر است. بنابراین نباید رویکرد کل‌نگر را در پیشبرد اهداف طرح فراموش کرد.

زیرساخت‌های مورد نیاز برای توسعه شهر هوشمند

مدل‌های مختلفی برای پیاده‌سازی شهر هوشمند طرح‌ریزی شده است. یکی از این مدل‌ها را شرکت هیتاچی معرفی کرده است. هیتاچی سابقه‌ای طولانی در پیاده‌سازی و اجرای اجزای این مدل دارد. این شرکت، ساختار شهرهای هوشمند را در قالب چهار دسته زیرساخت تصویر کرده است (شکل ۴) که عبارتند از:

شکل۴: ساختار شهرهای هوشمند

از آنجایی که فناوری اطلاعات نقش مهمی در اجرایی شدن فعالیت‌های هوشمندسازی شهری دارد، به عنوان لایه زیرین و بنیادین در این مدل به کار گرفته شده است.

زیرساخت‌های ملی. این لایه شامل زیرساخت‌هایی می‌شود که فراتر از  مدیریت یک شهر هستند. در این لایه به مواردی مانند تأمین انرژی، آب، پیاده‌سازی سیستم حمل و نقل و ارتباطات در سطح ملی پرداخته می‌شود، به علاوه ارتباط این سیستم‌ها در شهرهای مختلف نیز در این لایه مدیریت می‌شود. به عنوان مثال حمل و نقل بین شهری موضوعی است که  در این سطح از شهر هوشمند باید به آن پرداخته شود.

زیرساخت‌های شهری. این زیرساخت از تجمیع  واحدهای عملیاتی کوچک در داخل شهرها ایجاد می‌شود. این لایه باید در تعامل و هماهنگی با زیرساخت ملی عمل کند.

در این مدل، به مجموع زیرساخت‌های ملی و شهری، زیرساخت‌های عمومی گفته شده است که چهار دسته کلی را در بر می‌گیرد؛ انرژی، حمل‌ونقل، آب و ارتباطات.

زیرساخت خدمات. این لایه شامل تسهیلات و خدمات شهری مانند خدمات آموزش، سلامت، مالی و غیره می‌شود. زیرساخت خدمات به منظور ارائه خدمات متنوع با زیرساخت‌های شهری در تعامل مستقیم است.

برای هوشمندسازی خدمات یک شهر، علاوه بر ارائه خدمات نوین، باید خدماتی را که شهروندان در حال حاضر از آن استفاده می‌نمایند، بازطراحی کرد. برای این منظور، توجه به سه گام اساسی زیر در بازتعریف خدمات ضروری است.

در گام نخست، هرگروه از خدمات در دو زیرساخت نوع خدمات و امکانات (شامل تجیهزات و ساختمان‌ها) گروه‌بندی می‌شوند. در واقع در بازتعریف خدمت، سه وجه مورد توجه قرار می‌گیرند؛ تجهیزات مورد استفاده، مکان ارائه خدمت و در نهایت نوع خدمت. هموارتر کردن بار کاری یک مجموعه، بهبود بهره‌وری از طریق تجدیدنظر در تقسیم وظایف، به اشتراک‌گذاری موثر تجهیزات و ساختمان‌ها میان نهادهای مختلف و در نهایت کاهش مصرف انرژی و انتشار کربن از مزایای مهم بازتعریف خدمات است. در بازتعریف خدمات شهر هوشمند باید بستر فناوری اطلاعات و آسان‌تر شدن کارها از این طریق را در برنامه‌ریزی‌ها گنجاند.

زیرساخت مدیریت شهری. این زیرساخت از بسترهای فناوری اطلاعات برای ایجاد هماهنگی میان سه لایه قبل استفاده می‌کند. نقش‌های این لایه عبارتند از: مدیریت اطلاعات، مدیریت عملیات و بهره‌برداری از امکانات شهری. مواردی مانند سیستم‌های راهبری و  حمل و نقل سبز شامل خودروهای الکتریکی، سیستم مدیریت آب و فاضلاب و شبکه هوشمند برق در این لایه قرار می‌گیرند. اهداف کلی این زیرساخت شامل بهینه‌سازی و ایجاد تعادل میان عرضه و تقاضا، کاهش تلفات و افزایش بهره‌وری، ارائه خدمات با ارزش افزوده بالا، حذف فعالیت‌های غیر قانونی و سؤ استفاده‌ها و در نهایت افزایش امنیت افراد در سبک زندگی جدید می‌شود. با این تعریف، این زیرساخت بر سه پایه اصلی قرار دارد؛ جمع‌آوری داده‌ها، آنالیز و شبیه‌سازی و بهینه‌سازی و مدیریت فعالیت‌ها.

در مدل مورد اشاره (شکل ۴)، سطح پایانی به شیوه زندگی اختصاص‌یافته است. به این معنا که تکامل زیرساخت‌های چهارگانه برسبک زندگی افراد در چهار بعد تحصیل، کار، زندگی و رفت‌و‌آمد اثرگذار بوده و هدف نهایی از انجام آن‌ها، بهبود سطح کیفی در این چهار وجه زندگی شهروندان است.

با مطالعه روند شهر نشینی جمعیت ایران در طول چند دهه گذشته، مشخص می‌شود امروزه غالب جمعیت کشور به شهر نشینی روی آورده‌اند. تحولات اخیر شهرنشینی از حیث تراکم و تمرکز جمعیت در محدوده کوچکی از سرزمین، تا دهه پایانی قرن گذشته امکان ناپذیر به نظر می‌رسید، اما اقبال گسترده مردم به شهرگرایی، موجب افزایش تعداد شهرهای کشور از ۱۹۹ شهر به ۱۰۱۸ در یک دوره ۵۰ ساله (۱۳۸۵-۱۳۳۵) شد و در نتیجه نسبت جمعیت شهر نشین از ۳۲ درصد به۶۸ درصد رسید (حدود ۳۰ درصد جمعیت شهرنشین کشور در ۵ قطب با جمعیت بالای یک میلیون نفر متمرکز شده‌اند). بنابر پیش‌بینی سازمان ملل، ایران تا سال ۱۴۰۵ یک جامعه شهرنشین خواهد بود. به نحوی که ۷۵ درصد از جمعیت آن در مناطق شهری ساکن خواهند بود. این رقم تقریبا برابر با نرخ شهرنشینی در کشورهای توسعه یافته (۷۹ درصد) و بیشتر از نرخ شهرنشینی در جهان (۶۰ درصد) خواهد بود. افزون بر تغییر در رفتار شهرنشینی، ابعاد دیگری همچون افزایش آلودگی هوا در کلان شهرها و افزایش تقاضا برای سفرهای درون شهری، همگی مؤید این مطلب هستند که مدیران و برنامه‌ریزان شهری در کشور باید به دنبال راهکارهایی نوین برای توسعه شهرها باشند.