لماذا تعد المدن الذكية مستودعات للبيانات؟

هذه المقالة هي الجزء 3 من 18 في سلسلة كيف ستغير المدن الذكية من شكل عالمنا؟

تستثمر «المدن الذكية-smart cities» اليوم في التقنيات الذكية والتطبيقات القائمة على البيانات لتعزيز الأداء والكفاءة. إذ تحتاج المدن إلى التقنيات والبيانات والاتصال السريع لتطوير البنية التحتية الحالية. وتتوفر لدى الموجة الجديدة من المدن الذكية بيانات آنيّة تعزّز مشاركة المواطنين في عمليات صنع القرار وتحسّن من نوعية حياتهم.

محتويات المقال :

لماذا تسعى المدن إلى تحقيق الاستدامة ؟

تحتوي المدن على 54% من سكان العالم ومن المتوقع أن يرتفع العدد إلى 66% بحلول عام 2050. [1] وبالإضافة إلى النمو السكاني، لا تزال قدرة المدن على مواجهة الكوارث سواءً الطبيعية أو التي من صنع الإنسان تثير القلق والشكوك لدى الخبراء.[2] إذ تواجه المدن ضغطًا بيئيًا متزايدًا –كتغيُّر المناخ مثلًا- وكذلك نقصًا في البنية التحتية. إلى جانب تزايد طلب السكان على توفير نوعية حياة أفضل لهم.[3][4]

بسبب ذلك تسعى المدن الذكية اليوم إلى تحقيق التنمية الشاملة. ويوجد توجّه عالمي لدمج التكنولوجيا في المدن من أجل تحسين وظائف وأداء المدن الحضرية. وقد ساعد تطوير الشبكة العالمية WWW وتكنولوجيا المعلومات والاتصالات ICT منذ عام 1990 في خلق فرص للاتصال والمشاركة وتقاسم المعلومات بين المدن على الصعد المحلية والإقليمية والوطنية.[5]

تحوّل المدن إلى مدن ذكية

تحتاج عملية تحوّل المدن إلى مدن ذكية التعاون بين العديد من أصحاب المصالح والجهات الفاعلة. وتحتاج كذلك إلى:

وجود الدعم المقدّم من تكنولوجيا المعلومات والاتصالات ICT
الاستفادة من البنية التحتية الشبكية لتحسين الكفاءة الاقتصادية والسياسية.[6] وتشير البنية التحتية الشبكية إلى الأجهزة والبرمجيات التي تمكّن الاتصال بالشبكة أو الانترنت والاتصال بين المستخدمين وغيرها من الأمور.
يؤكّد باحثون آخرون على أهمية دور رأس المال والتعليم، إذ تبيّن أن أسرع معدلات النمو الحضري تتحقّق في المدن التي تتوافر فيها قوّة عاملة متعلّمة.[7]
تحقيق الإندماج الاجتماعي لمختلف السكان في الخدمات العامة.[8]
حث المواطنين على استخدام التكنولوجيا والاستفادة منها.

تقدّم البيانات فرصًا في المدن الذكية

تقدّم البيانات الفرص للحكومات والسلطات لتقوم بالتنبؤ والاستجابة والتخطيط لسيناريوهات المستقبل. ويتيح الوصول إلى البيانات والمعلومات في الوقت المناسب توفير خدمات فعّالة وتطوير الإنتاجية مما يؤدي إلى فوائد بيئية واجتماعية واقتصادية. كما تساعد في عمليات صنع القرار وتوفر الفرص لإشراك المجتمع المحلي عن طريق تعزيز الثقافة الرقمية ومحو الأمية الرقمية من خلال دمج تكنولوجيا الانترنت في حياتهم وعملهم. ويمكن تعريف محو الأمية الرقمية على أنها القدرة والمهارة في العثور على المحتوى وتقييمه واستخدامه ومشاركته وإنشائه باستخدام تقانة المعلومات IT والانترنت.[9]

البيانات الآنيّة في المدن الذكية

تعمل المدن اليوم كمستودعات واسعة للمعلومات والبيانات الآنيّة التي يتم جمعها وتنظيمها بشكل منهجي. من ثم يمكن تخزين البيانات ومشاركتها وتطبيقها لتوفير خدمات وتطبيقات جديدة أو تحسين الخدمات الحالية. لذلك يتوجّه الخبراء اليوم للتعامل مع هذه البيانات المجمّعة. نتيجةً لذلك تولّد في المدن الذكية قاعدة بيانات كبيرة يصعب إدارتها واستخدامها.[10] وتصنّف البيانات إلى عدّة أنواع ومنها:

البيانات المفتوحة Open data

تعرف «البيانات المفتوحة-Open data» على أنها البيانات المتاحة للجميع وقد تنشأ من قبل مصادر خاصة أو عامة على حد سواء. وتخزّن بشكل آمن في قواعد البيانات أو على أجهزة إلكترونية. لكن قد تتشكّل في نفس الوقت تحديات عديدة تتعلّق بالتمسّك بأمن البيانات وخصوصيتها.[11]

البيانات الضخمة Big data

تشير «البيانات الضخمة-Big data» إلى مجموعات البيانات الكبيرة أو المعقدة التي لا نستطيع التعامل معها بواسطة البرمجيات التقليدية. وتتسم بالحجم (تولّد التجارة الإلكترونية ووسائل التواصل الاجتماعي كميات كبيرةً جدًا من البيانات)، والتنوّع (تتّخذ البيانات العديد من الأشكال المختلفة مثل رسائل البريد الإلكتروني والمستندات والصور ومقاطع الفيديو)، والسرعة (تتولّد بيانات جديدة بوتيرة سريعة). [12] وتسمى بعض التطبيقات التي تستخدم مصادر البيانات الضخمة DDDAS، وتكتسب أهمية حيوية في المدن الذكية لأنها تجمع بين العديد من أنظمة البنية التحتية.[13]

البيانات و IoT

توسّع تطبيق انترنت الأشياء IoT في المدن الذكية ليشمل الأبنية الذكية، والتنقل، والطاقة، والبيئة، والاقتصاد والصناعة، والرعاية الصحية. وتضم المدن الذكية المعتمدة على IoT شبكات من أجهزة الاستشعار وتربط الأجهزة الذكية ببعضها وبالانترنت من أجل المراقبة والمعالجة عن بعد. على سبيل المثال؛ تراقب استخدام الطاقة لتحسين إدارة استخدام الكهرباء والإضاءة والتكييف.[14]

يمكن توسيع أجهزة الاستشعار في مواقع مختلفة لجمع وتحليل البيانات وتغذي هذه البيانات تطبيقات الخدمة التي تعتمد على IoT. والتي تؤدي بدورها إلى تحسين المعيشة وتصنع مكانًا أكثر إنتاجيةً للأعمال التجارية.[15]

نقل البيانات في المدن الذكية

تحتاج المدن الذكية لنقل البيانات التي جُمعت بواسطة الأجهزة الذكية وأجهزة الاستشعار، ويمكن لشبكات الاتصال القوية نقل البيانات بسرعة وأمان. ويستخدم عادةً مصطلح النطاق العريض الترددي لنقل البيانات وتقاس سرعته بميغابت في الثانية، وتوفر التطبيقات ذات عرض النطاق الترددي الأعلى اتصالات أسرع. وتعطي المدن الذكية الأولوية لسرعات النطاق الترددي العريض الأعلى -الأسرع- والتي تشكل ضرورة أساسية لدعم الاستعمال المطلوب للبيانات من قبل المواطنين.[16]

بينما يمكن للتطبيقات التي تحتاج إلى سرعات أقل الاستفادة من الشبكات الواسعة ذات الطاقة المنخفضة المعروفة بLPWAN. والتي تسمح بنشر أجهزة استشعار على نطاق واسع وبتكاليف قليلة. تعد LPWAN نوع من أنواع الاتصالات اللاسلكية على شكل شبكة واسعة مصمّمة للسماح بالاتصالات طويلة المدى بمعدل بت منخفض بين الأجسام المتصلة مثل أجهزة الاستشعار التي تعمل بالبطارية.[17]

استخدام البيانات في المدن الذكية

تُدمج البيانات المفتوحة في التطبيقات الذكية، وتعتبر البيانات والاتصال عنصرين أساسيين في تحقيق العمليات السهلة بكفاءة. وكذلك تعد شبكات الجيل الرابع والخامس 4G و5G والربط بLPWAN ذات أهمية حاسمة في هذه العملية.

فيما يتعلق بوظائف المدن، تعمل البيانات الضخمة وIoT على توفير فرص جديدة للابتكار، وتسرّع عملية إطلاق منتجات وخدمات جديدة. وتوفر مصادر جديدة للإيرادات وتقوم بتحويل الأعمال التجارية وفقًا لنماذج العمليات المستقبلية.[18]

يساعد الباحثون وأصحاب المصلحة والمنظمات المحلية المدن الذكية على إدارة التعقيد التقني لجمع البيانات. أيضًا تمويل وتحليل احتياجات التطبيقات التي تجمع البيانات على مستوى المدينة بما في ذلك جودة الهواء والضوضاء والطقس وغيرها. بالطبع بدلًا من جمع البيانات بشكل مستقل، من المفيد تحقيق التعاون بين الإدارات في إطار مبادئ توجيهية شاملة للحصول على رؤى مشتركة.

تحديات وعوائق

يتعين على الجهات الفاعلة مواجهة العديد من التحديات في تشغيل وإدارة البيانات إذ توجد تقنيات معقدة للحصول على البيانات وتخزينها واستخدامها. ومن ضمنها:

مشاكل تتعلق بحماية البيانات وأمنها وخصوصيتها، على سبيل المثال؛ ضعف أمن الحاسوب الموجود في تطبيقات الويب، والقرصنة، وتسرّب البيانات، والسرقة.
تعد بعض البلدان متقدمةً في مجال إدارة البيانات الضخمة. بالرغم من ذلك تفتقر غالبية الدول إلى القدرة أو المعرفة الكافية بشأن التقنيات والقدرات التحليلية للبيانات. بالتالي تحتاج هذه الدول اعتماد تدابير جادةً لضمان خصوصية وأمن بيانات المواطنين. وبدون هذا الضمان لا يمكن للمواطنين أن يثقوا في نظم الحوكمة، وبذلك يصبح جمع البيانات صعبًا.
يقترن استخدام البيانات بتحديات متعلقة بالجوانب القانونية والاجتماعية.
عمليات نقل البيانات الضخمة.
إدارة الحجم الكبير من البيانات غير المنظمة والتعامل مع النمو المستمر لها. إضافةً إلى ازدياد في عدد أشكال البيانات مثل بيانات وسائل التواصل الاجتماعي والصوت والفيديو وغيرها.
توظيف واستبقاء المهنيين المهرة في معالجة البيانات وتحليلها نظرًا لوجود نقص في أعداد الموظفين ذوي الخبرة.[19]

تسعى المدن اليوم لإدخال تدابير أمن البيانات في مرحلة مبكرة من جمع وتخزين واسترداد البيانات. من أجل ردع أي اختراق للبيانات المتعلقة بالبنية التحتية للمدينة. لأن الهجمات الإلكترونية يمكن أن تسبّب ضررًا لعمليات خدمة المدينة، وعواقب ماليةً كبيرةً.[20]