شهر هوشمند، تعریف جدیدی است که در آن با استفاده از سیستم‌های مدرن، اطلاعات جنبه‌های مختلف زندگی و فعالیت‌های شهری، تجزیه‌وتحلیل می‌شوند.
از این سیستم برای مدیریت ترافیک، صرفه‌جویی در مصرف سوخت و مباحث گوناگون زیست‌محیطی استفاده می‌شود. درواقع سیستم شهر هوشمند می‌تواند محیط شهری را به محلی مناسب‌تر جهت زندگی تبدیل کند.
نخستین ویژگی بارز شهرهای هوشمند، تلفیق مدیریت کارآمد، قواعد زیست‌محیطی و فناوری به‌گونه‌ای است که سطح رفاه و آسایش شهروندان فراتر از استانداردهای عادی و امروزی رفته و بر اساس این قوانین و فناوری‌ها، تصویر جدیدی از زندگی شهری ارائه می‌شود.
در روزهای اخیر بحث شهر هوشمند و به کار بردن آن برای تهران در بسیاری از محافل خبری و اجتماعی دیده می‌شود و متأسفانه این موضوع را بیشتر می‌توان در حد شوخی و طنزی تلخ دانست که به‌مانند رؤیایی می‌ماند که اگرچه دست‌یافتنی است اما هنوز تا تحقق آن فرسنگ‌ها فاصله وجود دارد.
شهری که در طول سال شاهد ده‌ها روز هوای غیراستاندارد بوده و برای رفع این مشکل تنها راهکار موجود، دعا برای وزش باد و بارش باران است و در هنگام بارش باران به شهروندان توصیه می‌شود از تماس با آن به دلیل سمی بودن خودداری کنند، هنوز با استانداردهای عادی فاصله بسیاری دارد و استفاده از عبارت شهر هوشمند برای آن تنها جنبه شعاری داشته و عاری از حقیقت است.
در روزهای اخیر بحث شهر هوشمند و به کار بردن آن برای تهران در بسیاری از محافل خبری و اجتماعی دیده می‌شود و متأسفانه این موضوع را بیشتر می‌توان در حد شوخی و طنزی تلخ دانست که به‌مانند رؤیایی می‌ماند که اگرچه دست‌یافتنی است اما هنوز تا تحقق آن فرسنگ‌ها فاصله وجود دارد.
تهران با مشکلات متعددی دست‌وپنجه نرم کرده و زیرساخت‌های اولیه شهری از قبیل سیستم دفع فاضلاب مناسب، سیستم حمل‌ونقل عمومی کارآمد و مدیریت ترافیک و ... در آن به شکل مشکلاتی حل ناشدنی هستند که هیچ نیازی برای ارائه مستندات این موارد وجود نداشته و تنها لازم است یک‌بار در ساعات پس از بارندگی در استخرهای طبیعی خیابان‌های شهر گرفتارشده و پشت ترافیک بمانید و یا هوس استفاده از مترو را در ساعات آغازین روز یا عصرها داشته باشید تا علاوه بر اینکه کرامت انسانی خود را ازدست‌رفته ببینید، با انواع فنون رزمی و هنرهای جنگی برای ورود به‌قطار و تصرف یک صندلی آشنا شوید.
حقیقت تلخ این است که اگر تهران را یک انسان در نظر بگیریم که دچار بیماری است، در ابتدا این بیماری باید شناخته و پذیرفته شود و سپس در راستای نیازهای درمان این بیماری، سیاست‌های پزشکی بر اساس نظرات کارشناسی اتخاذ شود. درصورتی که فرض کنیم تهران دچار یک بیماری حاد مثل سرطان دستگاه گوارش است و عوارض آن به شکل ترافیک، آلودگی هوا و مشکلات دیگر خود را نشان می‌دهد، سیاست‌گذاری‌های این حوزه به مشابه انکار اصل بیماری است و شاهد این هستیم که فرد بیمار به‌جای تلاش برای روش‌های درمانی کارآمد، بیماری خود را سوءهاضمه و نفخ تشخیص داده و با خوردن عرق نعنا قصد درمان بیماری را دارد.
اقداماتی مانند نصب دوربین‌های ترافیکی، راه‌اندازی وب‌سایت‌های اینترنتی و رویکرد دولت الکترونیکی، اگرچه برای کلان‌شهری مانند تهران لازم و حیاتی هستند اما این موارد در گروه استانداردهای پایه‌یک کلان‌شهر به شمار رفته و به‌واسطه آن نمی‌توان تهران را یک شهر هوشمند محسوب کرد. در ادامه با چند نمونه از شهرهای هوشمند جهان آشنا شده تا مفهوم شهر هوشمند را بهتر درک کنیم:
شهر فوجی ساوا (Fujisawa) در ژاپن
شرکت ژاپنی پاناسونیک با تبدیل بخشی از شهر فوجی ساوا در جنوب توکیو، آن را تبدیل به نمونه شهر هوشمند و مقاوم در برابر زلزله کرده است. در این شهر تکنولوژی‌های لازم جهت تأمین نیازهای اولیه و انرژی ساکنان در زمان وقوع بحران، پیش‌بینی‌شده است.
برخی از ویژگی‌ها و تکنولوژی‌های به‌کاررفته در این شهرهای هوشمند عبارت‌اند از: میزهایی که تبدیل به اجاق‌گاز و ابزار گرمایشی و پخت‌وپز می‌شوند، دست‌شوئی و توالت‌های ویژه و دور از دید و پنل های انرژی خورشیدی که توانایی تأمین برق شهر را در شرایط اضطراری دارند.
ساکنان شهر فوجی ساوا در پنجاه‌ویک کیلومتری جنوب توکیو طی سال‌های اخیر شاهد ایجاد تغییرات و ارائه تکنولوژی‌های ارائه‌شده توسط کمپانی پاناسونیک بودند که یک محله شهر را رفته‌رفته تبدیل به منطقه هوشمند کرده و خانه‌های نمونه و پیشنهادی با امکانات ویژه‌ای مانند استفاده از انرژی خورشید و وسایل نقلیه الکتریکی را به عرضه عمومی گذاشت.
این نمونه‌های تهیه‌شده هنوز در مرحله اولیه بوده و به گفته مسئولان ژاپنی، به‌زودی تکمیل‌تر شده و با انجام مطالعات بعدی به‌گونه‌ای طراحی خواهند شد که ساکنان این خانه‌ها در صورت بروز هرگونه حادثه طبیعی، امکانات پایه و اولیه خود از قبیل برق، روشنایی، آب و امکان پخت‌وپز را در اختیار داشته و همچنین این خانه‌ها در برابر زلزله‌هایی با شدت بسیار زیاد نیز مقاوم خواهند بود.
شهر هوشمند لاگونا د دوئروی در اسپانیا
یک پروژه اروپایی در حال نوسازی 31 ساختمان و 1500 خانه آپارتمانی در منطقه تورلاگو (Torrelago) لاگونا د دوئروی (Laguna de Duero) در نزدیکی وایادولید (Valladolid) در شمال غربی اسپانیا با چهار هزار نفر ساکن است که با عایق سازی نمای ساختمان‌ها و بازسازی شبکه گرمایشی، سیستم آب گرم و جایگزینی سوخت طبیعی با سوخت فسیلی، آن را به بخشی برای بهره‌برداری انرژی تبدیل می‌سازد.
در این پروژه نمای آجر قرمز قدیمی این ساختمان‌ها باهدف کاهش مصرف انرژی، با مواد جدیدی عایق‌بندی می‌شوند به‌طوری‌که مصرف انرژی در این ساختمان‌ها 40 درصد کاهش پیدا می‌کند. پروژه بازسازی در لاگونا د دوئرو شامل بازسازی شبکه گرمایشی، سیستم آب گرم و جایگزینی دیگ‌های آب جوش گازی با دیگ‌های سوخت فسیلی زیست‌توده (biomass) است. همچنین مسئولان این پروژه در نظر دارند تا از شبکه‌های هوشمند توزیع انرژی در این مجموعه ساختمان‌ها استفاده کنند.
خاویر مارتین سانز (Javier Martin Sanz) یکی از مهندسان این پروژه می‌گوید: «ما باید از سیستم‌های گرمایشی مختلف که شامل 80 درصد سوخت زیست‌توده و 20 درصد گاز طبیعی است، استفاده کنیم. علاوه بر این ما باید دارای یک سیستم پشتیبان نیز باشیم تا اگر سوخت توده جوابگوی تقاضا نشد، بتوانیم از گاز طبیعی برای تولید انرژی استفاده کرده و آن را جایگزین سازیم. این سیستم سوخت چندگانه، میزان تولید گازهای گلخانه‌ای CO2 را بیش از هفتاد درصد کاهش می‌دهد.»
کپنهاگ در مسیر هوشمند شدن
پژوهشگران دانمارکی، سیستم جدیدی برای تأمین روشنایی شهرها ابداع کرده‌اند که می‌تواند به میزان قابل‌توجهی مصرف برق را کاهش داده و همچنین از میزان تولید آلاینده‌های جوی بکاهد. در این سیستم، برق شهرها از طریق انرژی‌های پاک مانند نور خورشید و باد تأمین‌شده و همچنین این چراغ به‌صورت هوشمند تنها در زمان حضور خودروها، عابران پیاده یا سایر وسایل نقلیه روشن‌شده و دوباره خاموش می‌شوند.
کشور دانمارک در حال بررسی استفاده آزمایشی از نسل جدید چراغ‌های هوشمند با کارایی بیشتری است. در حال حاضر برخی از نقاط حومه شهر کپنهاگ در حال انجام پروژه آزمایشی موسوم به نور هوشمند یا ‘smart lights’ است که در صورت موفقیت می‌توان امیدوار بود تا گامی بزرگ درراه استفاده بهینه از انرژی و کاهش آلاینده‌های جوی برداشته شود.
این چراغ‌ها به‌گونه‌ای طراحی‌شده‌اند که در هنگام ورود یک عابر پیاده، خودرو، دوچرخه یا هر وسیله نقلیه دیگر روشن‌شده و در سایر مواقع تاریک می‌مانند. نکته قابل‌توجه در مورد این لامپ‌ها، امکان کنترل آن‌ها توسط آی‌پاد و انواع تلفن‌های هوشمند است. در حال حاضر مجری رسمی این پروژه، آزمایشگاهی تحت عنوان آزمایشگاه نورپردازی فضای آزاد دانمارک است.
جاکوب اندرسون (Jakob Andersen) مدیر ارشد این شرکت آزمایشگاهی دراین‌ارتباط می‌گوید: «هرکدام از لامپ‌های شهری مورداستفاده در این پروژه دارای یک آدرس IP مجزا در مرکز کنترل و فرمان شهری است و به‌این‌ترتیب کاربر سیستم روشنایی شهری قادر خواهد بود تا موارد مختلفی از قبیل زمان روشن بودن هر لامپ، تأثیر روشنائی‌بخش آن، میزان مصرف و انرژی مورداستفاده را بررسی و مشاهده کند.
به‌این‌ترتیب ما قادر خواهیم بود تنها زمان مفید مورداستفاده هر چراغ را در خیابان‌ها بررسی و مشاهده کرده و میزان انرژی آن را ارزیابی کنیم.»
در این پروژه تلاش شده است تا بخشی از انرژی تأمین روشنائی‌بخش شهر از طریق انرژی‌های پاک مانند انرژی خورشیدی و انرژی باد تأمین شود که خود این موضوع می‌تواند موجب حفظ محیط‌زیست و کاهش تولید آلاینده‌های جوی شود. سنسورهای تعبیه‌شده در این چراغ‌ها همچنین قادر به بررسی کیفیت هوا، شرایط ترافیک، آلودگی‌های صوتی، شرایط آب و هوائی و میزان مجاز امواج ماورا بنفش هستند.
کیم بروستوم (Kim Brostrom) مدیر فنی این شرکت پژوهشی در مورد نحوه انجام آزمایش‌ها و تجربیات این پروژه می‌گوید: «ما برای عملی کردن آزمایش‌های خود خیابان‌های این شهر را به مسافت 9 کیلومتر با این سیستم جدید مجهز کردیم.
در این پروژه 280 تیر جدید چراغ‌برق نصب‌شده و 50 راه‌حل مختلف استفاده از این سیستم جدید موردبررسی قرارگرفته و بیش از ده نوع متفاوت مدیریت سیستم نیز موردمطالعه و استفاده آزمایشی قرار گرفت. در این پروژه همچنین سنسورهای مختلفی با کاربری‌های متفاوت در فضای آزاد نصب شد. بر اساس نظر کارشناسان این حوزه، روش ابداعی جدید تأمین روشنایی شهری قادر به کاهش 85 درصدی میزان آلاینده‌های جوی خواهد بود.»
شهر هوشمند سانتادور در اسپانیا
مسئولان اسپانیایی با کمک دانشمندان و پژوهشگران مختلف از کشورهای اروپایی، با بهره‌برداری از طرح سیستم هوشمند مدیریت شهری و نصب سنسورهای مختلف در تمامی شهر و تجزیه‌وتحلیل اطلاعات دریافتی به‌صورت هم‌زمان، شهر سانتادور اسپانیا را به یک شهر هوشمند تبدیل می‌کنند. این سیستم کامپیوتری قادر به مدیریت ترافیک و کنترل شرایط خیابان‌ها در مواقع عادی و شرایط ویژه مانند عبور ماشین‌های آتش‌نشانی و آمبولانس‌ها است.
آلودگی‌های صوتی و صداهای مختلف موجود در یک شهر به‌صورت طبیعی موجبات عدم آسایش ساکنین آن منطقه را ایجاد می‌کند ولی از سوی دیگر این صداها می‌توانند اطلاعات بسیار مهمی در مورد شرایط شهر ارائه کنند. در پروژه شهر هوشمند سانتادور از این اطلاعات صوتی برای بهبود خدمات شهری و بالا رفتن سطح امکانات مردم شهر، استفاده می‌شود.
پدرو مالو (Pedro Malo) مسئول هماهنگی پروژه EAR-IT در مورد چگونگی امکان‌پذیر بودن بهبود این شرایط توضیحاتی ارائه کرد: «همان‌طور که می‌دانیم آمبولانس‌ها باید به‌سرعت خود را به بیمارستان برسانند و این موضوعی است که به‌طور مستقیم با سلامتی و جان یک انسان سروکار دارد.
به همین دلیل ما از تکنولوژی برای حل این مشکل استفاده کرده و دستگاه‌های شنیداری در چهارراه‌ها نصب‌کرده‌ایم. چراغ‌های راهنمایی پس از دریافت صدای آمبولانس و تشخیص جهت آن، اقدام به سبز نگه‌داشتن مسیر مزبور کرده و به آمبولانس اجازه می‌دهند تا بدون توقف به مسیر خود ادامه دهد و پس از دور شدن صدای آمبولانس، دستگاه به‌صورت خودکار، چراغ راه نمائی را به حالت نخست بازمی‌گرداند.
این سنسورها قابلیت شناسایی و تشخیص صداهای مختلفی رادارند و برای هرکدام واکنش خاصی نشان می‌دهند. این سنسورهای صوتی نیاز به دوربین و سیم‌کشی نداشته و نصب آن‌ها بسیار ساده است.»
ساخت شهر هوشمند اسپانیایی در پرو
بر اساس گزارش‌های انجمن شرکت‌های فن‌آوری اسپانیایی، طرح مدل اسپانیایی شهرهای هوشمند توسط هشت شرکت اسپانیایی در کشور پرو اجرا خواهد شد.
هشت شرکت اسپانیایی با همکاری یکدیگر و با معرفی طرح شهرهای هوشمند، به ارائه نوآوری‌های تکنولوژیک خود می‌پردازند. درواقع طرح شهرهای هوشمند یک چالش فرهنگی و فنی برای کشور پرو محسوب می‌شود که توسط انجمن شرکت‌های فن‌آوری اسپانیایی، در لیما سازماندهی‌شده و از سوی آژانس اسپانیایی صادرات و سرمایه‌گذاری ICEX مورد پشتیبانی قرار می‌گیرد.
خوان ستا (Juan Gascon) از Ametic در رابطه با توسعه این شهر می‌گوید: «توسعه این شهرهای هوشمند نشان‌دهنده یک تغییر پاردایم است که می‌تواند اشتغال را در کشوری مانند پرو افزایش دهد. این کشور واقعاً قابل‌توجه است تا ما بتوانیم تجربه مدل اسپانیایی شهرهای هوشمند را که در سال‌های اخیر توسعه پیداکرده، به اشتراک بگذاریم.
تحرک، آلودگی، بهره‌وری انرژی، گردشگری و کشاورزی از جمله نگرانی‌های عمده میان دولت‌های محلی پرو در رابطه با توسعه مفهوم شهرهای هوشمند است.»
با راه‌اندازی و پایان این پروژه، شهروندان شهرهای هوشمند می‌توانند سیستم‌هایی مانند صدور صورت‌حساب الکترونیکی، دستیاران مجازی با تشخیص صدا و توسعه پروژه‌های گنجایش اجتماعی را در پرو راه‌اندازی کند.
لوئیس مارتی (Luis Marti) ضمیمه تجارت و اقتصادی (trade and economic attache) سفارت اسپانیا در لیما در طول جلسه افتتاحیه این انجمن که با پشتیبانی آژانس اسپانیایی صادرات و سرمایه‌گذاری ICEX برپاشده، در رابطه با اجرای طرح شهرهای هوشمند در پرو می‌گوید: «پرو برای اجرای این طرح دست‌به‌دست شرکت‌های اسپانیایی که در بسیاری از موارد از پیشگامان نوآوری جهان هستند، خواهد داد.»
فضای سبز هوشمند شهری در نیویورک
گروهی از پژوهشگران در ایالات‌متحده آمریکا در حال عملی کردن طرحی هستند که با نام پشت‌بام‌های سبز شهرت داشته و ادعا می‌شود که با اجرای آن در مجتمع‌های مسکونی و اسمان خراش‌ها می‌توان تا میزان بیست‌وشش درصد در مصرف انرژی صرفه‌جویی کرد.
این طرح در حال حاضر به‌صورت آزمایشی در پشت‌بام مرکز همایش‌های جاکوب کی – جاویتز Jacob K. Javits Convention Center در شهر نیویورک ایالات‌متحده آمریکا در حال اجرا است. ابعاد این پروژه که در پشت‌بام اجرا می‌شود به‌اندازه 5 برابر یک زمین فوتبال بوده و این طرح بزرگ‌ترین طرح فضای سبز پشت‌بام در ایالت‌های شمالی کشور آمریکا محسوب می‌شود.
لازم به توضیح است که سرپرستی این پروژه بر عهده پرفسور ژوزف کاتالدو Joseph Cataldo، متخصص مهندسی شهری قرار داشته و در طرح فوق‌الذکر سیستم‌های تخلیه آب؛ فاضلاب و فضای سبز در نظر گرفته‌شده است.
گفتنی است در این طرح از پنل های انرژی خورشیدی استفاده‌شده و همچنین با توجه به فضای سبز تعبیه‌شده در آن، گسترش این پروژه می‌تواند در بهبود کیفیت هوا و کاهش میزان آلودگی‌های شهری نیز مفید باشد.
نیمکت‌های هوشمند ایتالیایی
پژوهشگران دانشگاه پلی‌تکنیک شهر میلان در ایتالیا The Milan Polytechnic University موفق به ساخت نوعی نیمکت هوشمند شده‌اند که در محیط‌های فضای باز و داخل سالن‌ها و فضاهای سرپوشیده قابل‌استفاده است. این نیمکت به‌گونه‌ای طراحی‌شده است که ضد باکتریantibacterial و ضد آلودگی است.
بر اساس اطلاعات منتشرشده در مورد ویژگی‌های فنی این اختراع، نیمکت هوشمند فوق دارای توانائی تمیز شدن خودکار بوده و همچنین از مواد قابل بازیافت ساخته‌شده است. طراحان این نیمکت مدرن در آن امکاناتی همچون پریز برق، اینترنت وای فای و سیستم تماس اضطراری را طراحی کرده‌اند که کلیه این خدمات به‌صورت بیست‌وچهارساعته ارائه می‌شوند.
این نیمکت هوشمند دارای سنسورهای ویژه‌ای است که می‌تواند شرایط خاص آب و هوائی مانند بارندگی را تشخیص داده و همچنین قادر به تشخیص سرقت و خرابکاری‌های تعمدانه است. جنس بدنه این نیمکت از نوع خاص مواد کامپوزیت بسیار سبک، مقاوم و نازک ساخته‌شده است که عموماً در صنایع فضانوردی و هوایی کاربرد دارد.
در توضیح فنی جنس بدنه و ساختار این نیمکت اشاره‌شده است: ساختار تشکیل‌دهنده آن از بدنه مرکزی فوم پی‌وی‌سی است که با یک‌لایه کربن تک‌سویه روکش شده و این لایه فیبر کربنی نیز به‌نوبه خود با رزین‌های اپوکسی epoxy resin اشباع‌شده است. درنهایت روی همه این مواد با یک‌لایه نازک آلومینیوم و فیبر کربن پوشانده می‌شود.
همان‌طور که توضیح داده شد، در بدنه مرکزی این نیمکت از فیبر کربن خالص استفاده‌شده است و در ساختار آن نوعی رزین به‌کاررفته که در طول روز نور خورشید را جذب کرده و حالت درخشندگی به خود می‌گیرد. این رزین با کمک انرژی کسب‌شده از نور خورشید، در ساعات تاریکی شب، حالت درخشنده خود را حفظ کرده و به‌این‌ترتیب به‌راحتی قابل‌شناسایی و استفاده است.
در ساختار سطح این نیمکت از دی‌اکسید تیتانیوم استفاده‌شده است که این ماده دارای ویژگی‌های مناسبی جهت نگهداری روزانه و تعمیر شدن است. این ماده همچنین باعث می‌شود که این نیمکت قابلیت تمییز شدن خودکار را داشته باشد و خواص ضد باکتری و ضد آلودگی را نیز ارائه دهد.
گفتنی است این نیمکت در زمان بارندگی، به‌صورت خودکار سیستم برق خود را قطع کرده و تنها سیستم اخطار اضطراری آن فعال باقی خواهد ماند. این سیستم اخطار اضطراری به افرادی که روی نیمکت نشسته‌اند این امکان را می‌دهد تا با مرکز اپراتور اورژانس ارتباط صوتی برقرار کنند.
این نیمکت دارای وزنی بسیار کم بوده و حمل‌ونقل و نصب آن تنها با استفاده از یک کارگر، امکان‌پذیر است. طراحان و سازندگان این نیمکت اعلام کرده‌اند بر اساس ساختار خاص این تکنولوژی هوشمند، این نیمکت قابلیت استفاده در فضای باز و بسته را داشته و مناسب استفاده در فرودگاه‌ها، ایستگاه‌های راه‌آهن، مراکز خرید و ... است.
