الوسم: IoT

تعتبر المباني من أكبر مستهلكي الطاقة في العالم. نتيجةً لذلك بدأت «المدن الذكية-Smart cities» بتطوير تقنياتٍ جديدة لكي تحول المباني التقليدية إلى مبانٍ ذكية. حيث تسمح المباني الذكية بوجود رقابة أكبر لموارد الطاقة داخل المبنى، وتحسّن نوعية حياة الأفراد في نفس الوقت.

زيادة الطلب على المباني الذكية

تحوّل معظم الدراسات الحديثة المباني التقليدية إلى مبانٍ ذكية، وتستخدم أنظمة تقنية متقدمة لتعزيز الاستخدام الفعّال والاقتصادي للموارد. فتتّصل الأبنية بأجهزة إلكترونية شبكية متطورة وانترنت الأشياء IoT، وتعتمد أيضًا على أجهزة الاستشعار وبرمجيات تحليل البيانات الضخمة. مما يسمح للمقيمين بالتحكم في العديد من الأجهزة الكهربائية عن بعد لتحقيق بيئة معيشية مريحة.[1]

بدأت البحوث في الأوساط الأكاديمية والصناعات الذكية في الآونة الأخيرة بتصميم وتطوير أدوات وأجهزة ذكية مستقلة في المنازل الذكية ابتداءً من الإضاءة الذكية ووصولًا إلى الأثاث الذكي.[2] وتظهر النتائج ازدياد الطلب على سوق البناء الذكي مع زيادة بيع وشحن الأجهزة الذكية في جميع أنحاء العالم.[1]

وتتجلّى أهمية الأبنية الذكية في ضمان بيئة سلسة نظيفة ومريحة مع إمدادات طاقة مجدية ضمن ظروف صعبة مثل أزمة الطاقة وتزايد أعداد السكان.[3] على سبيل المثال؛ يسمح تكييف المبنى الذكي بشراء الطاقة بسعر منخفض ويستخدمها بكفاءة مما يدعم توسّعه في السوق العالمية.

التحكّم الذكي في الطاقة

يطوّر الخبراء أنواعًا مختلفةً من طرق التحكم الذكي في الطاقة من أجل ضمان استهلاك الطاقة بكفاءة دون المساس بصحة السكان وأنشطتهم. وتتناسب تكلفة فواتير الطاقة دائمًا مع كمية الطاقة المستهلكة لهذا السبب يُنصح أصحاب المباني الذكية باستعمال الطاقة بحكمة على أساس الضرورة والأولوية.[4][5] ويساعد التحكم الذكي في الطاقة العميل بتصنيف الأجهزة الكهربائية إلى أجهزة قابلة للتحويل وأجهزة غير قابلة للتحويل. مما يتيح انتقاء أوقات تشغيل الأجهزة الكهربائية على أساس مستوى أولويات استعمالها. ويقصد بالأجهزة القابلة للتحويل تلك الأجهزة التي يمكن تحديد زمن عملها أو تغييره إلى وقت لاحق أو إيقافها في حال وصل استهلاك الطاقة إلى ذروته. بينما يقصد بالأجهزة غير القابلة للتحويل تلك الأجهزة التي لا يمكن تحديد أوقات عملها أو حتى إيقافها.[6][7]

تعتبر غالبية الدراسات جهاز التلفاز والحاسوب ونظام الإضاءة أجهزة غير قابلة للتحويل، لأن الفرد يمكن أن يحتاجهم في أي وقت ولا يعد استهلاكهم الكلي للطاقة كبيرًا بمقارنتهم مع نظام التدفئة والتكييف. إذ تستهلك أنظمة التدفئة والتكييف 50% تقريبًا من إجمالي استهلاك الطاقة في المباني السكنية. على الرغم من ذلك فقد اعتبرتها بعض الدراسات أجهزةً غير قابلة للتحويل وذلك من أجل تحسين الإنتاجية في مكان العمل أو تجنّب المخاطر الصحية المرتبطة بتقليل استخدامها.[6][7] ويبقى اختيار نظام التدفئة والتكييف كجهاز قابل للتحويل أم لا مثيرًا للجدل بين الباحثين ويتباين حسب الدراسة والمكان المدروس.[5]

نظام التدفئة والتكييف والتهوية الذكي

يعد نظام التدفئة والتكييف والتهوية الذكي أحد الإنجازات المتقدمة في المباني الذكية. والذي يهدف إلى توفير الراحة الحرارية للسكان وكذلك شراء الطاقة بسعر منخفض وتجنّب استهلاك الطاقة غير الضروري.[4] وتتوفر اليوم تقنيات ذكية مختلفة تساعد هذا النظام كالمستشعرات وبرنامج كشف الإشغال. ويحدّد كشف الإشغال إذا ما كانت المساحة مشغولةً أم خاليةً. وازداد مؤخرًا الطلب على هذا النظام لأنه يتيح التحكم عن بعد وضبط درجة حرارة ورطوبة الغرف والثلاجة.[6][7]

يعرب الباحثون عن تخوفهم من نظام التدفئة والتكييف والتهوية الذكي والذي أثبت أنه يخفض عمر الجهاز. على سبيل المثال؛ يعتمد هذا النظام على إيقاف وتشغيل الجهاز بشكل متكرر إذا كانت قيم الدرجات غير مستقرة وخاصةً في فترة ما بعد الظهر، مما يؤدي إلى تقليل عمر الجهاز.[4]

التحكم الذكي في الوصول

يعتمد سوق البناء بشكل كبير حتى اليوم على بطاقات الوصول الذكية التقليدية. إذ تستخدم الفنادق ومعظم الأبنية الذكية بطاقات ذكية للدخول إلى المنازل أو الغرف بدلًا من المفاتيح. لكن في الوقت الحالي تركّز العديد من الصناعات على التقنيات القائمة على تطبيقات البلوتوث. والتي توفّر للسكان ميزة التحكم عن بعد للدخول إلى المصاعد الآمنة والأبواب والأبواب الدوارة. وقد تحدث هذه التقنية ثورةً في سوق صناعة الأمن الرقمي، إذ تسمح كذلك بالتخلّص من عبء إدارة وصيانة بطاقات الدخول الأمنية من خلال مراقبة أمن الدخول بواسطة تطبيقات الهواتف. لايزال سوق التحكم الذكي في الوصول يتطوّر إلا أنه يمتلك شعبيةً واسعةً وخاصةً بين المستثمرين الجدد بسبب موثوقيته وتكلفته المعقولة.[6][7]

يعتمد التحكم الذكي في الوصول على مصادقة المستخدم والتحقق من هويته، لكنه لا يوفر الاتصال الأمني من البداية إلى النهاية للوثائق المتعلقة ببيانات المستخدم، والتي يجري بثها بين الأجهزة الذكية الأخرى في المبنى. ولكي نتجنّب المشكلات الأخلاقية التي قد تحدث نحتاج إيجاد حل أمني من البداية إلى النهاية لتحقيق مستوىً كافٍ من الأمن لبيانات اعتماد المستخدم.[6][7]

الأجهزة الترفيهية في المباني الذكية

يقصد بالأجهزة الترفيهية المؤثرات البصرية والصوتية، والتي تلعب دورًا رئيسيًا في السوق الصناعي الحالي. توفّر هذه الأجهزة ميزات ملائمة لاختيار الأغاني أو الأفلام المفضلة تلقائيًا، وتسرع الوصول إلى الأغاني والأفلام الأكثر تشغيلًا. بالإضافة إلى أنها توفر ميزة التحكم عن بعد.[6][7]

تستثمر معظم الشركات في الأجهزة الترفيهية مثل LG وSony وMitsubishi للحفاظ على مكانتهم في السوق. وتتمتع 100 دولة حاليًا بالمزايا الذكية التي تقدمها كل من Apple وSamsung لأجهزة التلفاز وتطبيقاته التي أطلقت عام 2019.[5]

المطبخ الذكي في المباني الذكية

يستخدم المطبخ الذكي أجهزة استشعار مختلفة مصمّمة لتوفير أنشطة مطبخ مناسبة ومريحة. تجهَّز المرافق عادةً بميزات الاتصال اللاسلكي والبلوتوث من أجل توفير الاتصال مع الأجهزة المنزلية الذكية الأخرى مثل الطاولات والكراسي. حيث تركّز الأوساط الأكاديمية على تكامل أنشطة المطبخ الذكي لكي تساعد المقيمين على تنظيم أنشطة المطبخ عن بعد.[5][8]

لعل أول ما يتبادر إلى ذهنك عند التفكير بالمطبخ الذكي هو إعداد الذكاء الاصطناعي لوجبتك المفضلة. حسنًا لا يزال الباحثون يدرسون الموضوع وقد يتحقق يومًا ما. إذ يتميز الجيل الثاني من المطابخ الذكية بالقدرة على التعرف على وجبتك المفضلة ومن ثم تقديمها لك. إذا حدث ذلك سيكون بمثابة ثورة في سوق المنازل الذكية.

الأثاث الذكي

تغيِّر الزيادة في دخل الفرد واقتصاد البلد من نمط حياة المواطنين. ويراقب الأثاث الذكي تصرفات وحياة المقيمين في المباني الذكية. إذ يقوم برصد اللياقة البدنية للقاطنين مثل وقت النوم والتغذية والنظافة الصحية وإجمالي السعرات الحرارية المحروقة. علاوةً على ذلك يستطيع الأثاث الذكي شحن الهاتف وسماعات البلوتوث لاسلكيًا. ويطوّر الباحثون تقنيات تراقب إنتاجية عمل الموظف وكذلك حالة خزانة الملابس، وتنذر في حال حدوث فوضى في المكان.[6][7][8]

يخلق الأثاث الذكي مشكلات إخلاقيةً في تطبيقات المدن الذكية، إذ يشارك الأثاث الذكي معلومات الفرد بين الأجهزة الذكية المنزلية دون وجود آلية مصادقة. ويمكن أن يسبب ذلك انتهاكا في خصوصية السكان، والتي قد تؤدي بدورها إلى تسهيل السرقات أو ارتكاب جريمة عالية المستوى.

المباني الذكية قيد التطوير

لا تزال تقنيات الأبنية الذكية قيد التطوير إلا أن تحسين كفاءة أدائها يحظى باهتمام الخبراء أكثر من مسائل الأمن والخصوصية. فتستخدم معظم التقنيات أجهزة المراقبة القائمة على المستشعرات لتجمع البيانات وتحلّل العمليات المختلفة. فتتضمن معلومات عن حياة السكان وسلوكهم نتيجةً لذلك تحتاج معالجات أمنية أفضل. ويدرس الباحثون في الوقت الحالي كيفية دمج التعلم الآلي مع تقنيات المباني الذكية لتعزيز التعاون بين الأبنية والسكان. فإلى أي مدى ستختلف حياتنا بعد؟ هذا ما سنعلمه في المستقبل.

المصادر

1. MDPI
2. MDPI
3. ResearchGate
4. Springer
5. MDPI
6. ResearchGate
7. Science direct
8. IEEE

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.

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]

المصادر

1. UN
2. abag
3. Georgia institute of technology
4. Ideas
5. UCLG
6. ResearchGate
7. Harvard Kennedy school
8. Southampton
9. ResearchGate
10. Anne Galang
11. Bee smart city
12. SAGE journals
13. ResearchGate
14. ResearchGate
15. MDPI
16. Discount Domains
17. Mckinsey
18. Semanticsholar
19. Dataversity
20. cloud flare

توفّر «المدن الذكية-smart cities» المستدامة بيئات اقتصاديةً وثقافيةً واجتماعيةً من أجل تحسين نوعية حياة سكانها. وتسعى إلى توفير آلية تلبي متطلبات الجيل الحالي وجيل المستقبل في نفس الوقت. ولتحقيق ذلك لا بد من دراسة نظم وصناعات المدن الذكية مثل النظم البيئية لصناعة المدن الذكية، والحوكمة، والخدمات الذكية.[1]

مفهوم المدن الذكية

تعد المدينة الذكية مفهوم لمدينة المستقبل التي تطبّق تكنولوجيا المعلومات والاتصالات ICT على الخدمات والبنى التحتية والحوكمة في المناطق الحضرية.[2] وتتضمّن تكنولوجيا المعلومات والاتصالات ICT مجموعةً متنوعةً من الأدوات والموارد التقنية، مثل الحواسيب والانترنت والهواتف والبرمجيات المستخدمة لإنشاء أو نقل أو تخزين أو تبادل المعلومات المختلفة.

ولخّص باحثون المدينة الذكية في 4 أبعاد:

• تمتلك بنيةً تحتيةً شبكيةً تحقّق التنمية الاجتماعية والثقافية.
• تركّز على التنمية الحضرية التي تقودها الأعمال التجارية والأنشطة الإبداعية.
• تدمج السكان ورأس المال في التنمية الحضرية.
• تحافظ على البيئة الطبيعية كعنصر استراتيجي للمستقبل.[3]

بحسب الدراسة، تتشكّل المدن الذكية عند وجود ترابط وتكامل بين المدن التقليدية العادية وأعمال التصنيع المرتبطة بتقانة المعلومات IT مثل أجهزة الاستشعار، وكذلك الخدمات المعرفية مثل خوارزميات المعارف.[4]

أشار بعض الباحثين إلى الجوانب السلبية للمدينة الذكية ومنها: اتساع التفاوت في التكنولوجيا (الفجوة الرقمية)، والاستعمار الإقليمي في العصر الرقمي. كما تضع المدن الذكية أحيانًا الخطط التي تركّز على مصالح الشركات بدلًا من المواطنين.[5][6]

تطوّر الصناعة عبر الزمن

أنتجت الثورتين الصناعيتين الأولى والثانية المحرّكات البخارية والمحرّكات التي تعمل بالاحتراق الداخلي. وأثّر الابتكار التقني حينها على الإنتاج بالجملة والتحضّر والتكتلات الاقتصادية. بعدها طبّقت الثورة الصناعية الثالثة تكنولوجيا المعلومات والاتصالات ICT على التصنيع، وأدّت كذلك إلى ظهور الواقع الافتراضي.[7][8]

الآن تقود الثورة الصناعية الرابعة الاقتصاد العالمي وذلك بالاعتماد على الذكاء الاصطناعي AI، وانترنت الأشياء IoT. وتسرّع التقارب بين الأعمال والصناعات وتقانة المعلومات IT بهدف خلق نماذج أعمال جديدة لتكوين مجتمع شديد الترابط.[9]

المدن الذكية والثورة الصناعية الرابعة

توفّر المدن الذكية نموذجًا صناعيًا جديدًا يستند إلى التقارب بين البيئة المبنية وICT. وأثّرت في الآونة الأخيرة بشكل كبير على التغييرات التي طرأت على النظام البيئي الصناعي. فظهرت أشكالًا جديدةً من بيئات المعيشة والعمل مقترنةً بالتكنولوجيا التخريبية أو المعطِّلة والصناعات القائمة على المعرفة. وتعد «التكنولوجيا التخريبية-Disruptive technology» ابتكارًا يغيّر الطريقة التي تعمل بها الصناعات أو الشركات أو المستهلكون، حيث تقوم التقنية المعطِّلة بالتخلّص من الأنظمة أو العادات التي تحل محلّها لأنها تمتلك سماتٍ متفوّقةً ومتطورةً أكثر منها.[9][10]

تركّز المدن الذكية على الاستدامة الحضرية بسبب الثورة الصناعية الرابعة، والتغيُّر المناخي، والركود الاقتصادي. إذ ستواجه الدول التي لم تستجب لاحتياجات الثورة الصناعية الرابعة تحديات في التنمية المستدامة.[11][12]

على سبيل المثال؛ أنشأت كوريا الجنوبية مدنًا ذكيةً تعتمد على ICT لتعزيز القدرة التنافسية الوطنية، وتدعيم سلاسل القيم الصناعية وسلاسل الإنتاج عن طريق الاستفادة من النظم البيئية الصناعية المتطورة. [4]

صناعات المدن الذكية

لا توجد تعريفات وتصنيفات واضحة ومحدّدة لصناعات المدن الذكية، بينما تصنّف بشكل متباين اعتمادًا على أهداف البحث والآراء الذاتية للباحثين. بصفة عامة تصنّف صناعات المدن الذكية إلى صناعة تقانة المعلومات IT (مثل الأدوات الدقيقة كأجهزة الاستشعار، والمعدّات الكهربائية والإلكترونية كالحواسيب)، وخدمات تقانة المعلومات (صناعة الاتصالات والبث الإذاعي)، والخدمات المعرفية (مثل الخوارزميات المتخصّصة وتشمل مجالات مثل التمويل والتأمين، والعقارات والتأجير، والخدمات التقنية والعلمية). [4]

دراسات عديدة على صناعات المدن الذكية

هناك نقص في البحوث المتخصّصة بالنظام البيئي الصناعي المتطور داخل المدن الذكية بالرغم من وجود العديد من الدراسات حول المدن الذكية. وصنّفت إحدى الدراسات الصناعات الذكية إلى 15 صناعة بما في ذلك الحياة الشخصية والمعدات والإدارة العامة والخدمات. واستهدفت تلك الدراسة تحليل تأثير تبنّي نظم بناء المدن الذكية على الاقتصاد الكوري.

حلّل الخبراء تأثير التموّج للمدن الكورية Dongtan وHwaseong على الاقتصاد المحلي بمساعدة جداول المدخلات والمخرجات الوطنية الإقليمية. وصنّفوا صناعات المدن الذكية إلى 13 فئة رئيسية، وتتضمّن الحياة الشخصية (كالخدمات الاجتماعية) والصناعة والاقتصاد (كالمعدات الكهربائية والإلكترونية) والإدارة العامة (الكهرباء والغاز وإمدادات المياه) وغيرها من الصناعات.[13] ويعبر «بتأثير التموّج-Ripple effect»، والمقتبس اسمه من التموّجات التي تحدث عند إسقاط شيء ما في الماء، من الانتشار المركزي من الحالة الأولية إلى الخارج تدريجيًا. ويستخدم المصطلح في عدة سياقات من بينها مضاعف الاقتصاد. في حين حلّل باحثون آخرون كيفية تكامل عمل أجهزة الاستشعار المرتبطة بانترنت الأشياء IoT مع صناعات المدن الذكية.[14]

أهمية صناعات المدن الذكية بين الصناعات

من خلال تحليل البيانات المتعلقة بصناعات المدن الذكية في كوريا الجنوبية ومع مرور الوقت، لاحظ الخبراء انخفاض أعداد الصناعات الأولية والثانوية للزراعة والتعدين والتصنيع التقليدي. في المقابل ازدادت صناعات المدن الذكية. وبيّنت النتائج نموًا هائلًا في تصنيع تقانة المعلومات IT. إذ أظهرت نموًا أعلى بنحو 10 مرات من الصناعات ذات النمو الأدنى، وكذلك أعلى بنحو 2.5 من الصناعة التي تظهر ثاني أعلى نمو.

ويشير عدد المسارات في التحليل إلى تعقيد وترابط النظام البيئي لصناعات المدن الذكية. وبرزت خدمات تقانة المعلومات والخدمات المعرفية في جميع المسارات مما يشير إلى أهميتها كصناعات رئيسية. كذلك تدل على أنها تُنشئ سلاسل قيّمة لصناعات جديدة مستحدثة، وتعمل أيضًا كمسرّعات لتطوير صناعات أخرى.

واقع جديد

لا شك في أن واقعنا يتغيّر عبر الزمن، وعلى المدن مواكبة التطورات والثورة الصناعية الحديثة من أجل تحقيق غاياتها المتمثّلة بتحسين الواقع المعيشي لمواطنيها وتحقيق التنمية الشاملة المستدامة. ولأجل ذلك لا بد من أن تربط بين صناعات المدن الذكية وانترنت الأشياء IoT والذكاء الاصطناعي AI.

المصادر

1. Semanticscholar
2. ResearchGate
3. semanticsholar
4. Journal of Korea planning association
5. SAGE journals
6. MIT technology review
7. Northwestern university
8. Edisciplinas
9. ResearchGate
10. Semanticsholar
11. Ideas
12. MDPI
13. IEEE
14. IEEE

تطورت «المدن الذكية-smart cities» ووسعت مجالاتها بشكل كبير في السنوات القليلة الماضية. يهدف تطبيق IoT «انترنت الأشياء-Internet of things» في المدن الذكية إلى مواصلة التقدّم، وتوفير قدرات وخصائص جديدة، مع الحد بشكل كبير من التدخل البشري.[1]

تدعم المدن الذكية استخدام IoT

أشارت التقديرات وفقًا لتقرير قدّمته منصة Statista Research عام 2019 أن العدد الإجمالي للأجهزة المتصلة بIoT في جميع أنحاء العالم سوف يزيد إلى نحو 75 مليار جهاز بحلول عام 2025.[2]

بالتالي تكشف هذه الأرقام أن تطبيق IoT في المدن الذكية سيفتح حدودًا وإمكانياتٍ وتحديات جديدةً لتطوير الخدمات والتطبيقات الذكية. ترتبط أهميتها مباشرةً بتطور المدن الذكية لأنها تمثّل المحركات الرئيسية للإبداع والتنمية المستدامة.[1]

مجالات المدن الذكية التي تعتمد على IoT

قُدّمت العديد من الأوراق البحثية والدراسات التي تتحدث عن المدن الذكية وIoT في السنوات الأخيرة. وتصنَّف عادةً عناصر المدن الذكية التي تدعم IoT إلى 8 مجلات وهي: الحوكمة، والحياة والبنى التحتية، والتنقل والنقل، والاقتصاد، والصناعة والإنتاج، والطاقة، والبيئة، والرعاية الصحية. وقد تتداخل هذه المجالات في عدّة سياقات وتطبيقات.[3]

حوكمة ذكية

تعتمد الحوكمة الذكية على IoT لإدارة المدن الذكية من أجل تحسين عملية صنع القرار وتسريع الإجراءات الإدارية. وذلك عن طريق تحقيق تعاون أذكى بين مختلف أصحاب المصلحة والأطراف الفاعلة الاجتماعية.[4] ويعمل IoT على تحويل المعاملات والعمليات التقليدية إلى موارد حكومية ذكية استنادًا إلى مختلف الجهات الفاعلة المشاركة. ويمكن تقسيمها إلى: «من حكومة إلى مواطن-G2C»، و«من حكومة إلى قطاع أعمال-G2B»، و«من حكومة إلى حكومة-G2G».

• يشير مصطلح G2C إلى مجموعة الحلول البرمجية التي تدعم العلاقات بين الإدارات العامة والمواطنين. مثل بوابات الانترنت، وتطبيقات الهاتف المحمول، ووسائل التواصل الاجتماعي المستخدمة للاتصال والتفاعل بين الحكومات المحلية والمواطنين.[5][6] وتعتمد بطاقات الهوية الإلكترونية بشكل متزايد على تقنيات IoT لأغراض التعرف على الهوية والتوثيق والتوقيع الإلكتروني. وتطلب هذه المعلومات عادةً للوصول إلى الخدمات التي تقدمها الحكومة وللإطلاع على البيانات الشخصية للمواطنين المتعلقة بالخدمات العامّة، مما يسهل التواصل والتفاعل بين السلطات والمواطنين كثيرا.[6]
• تعتمد المدن الذكية على IoT لكي تعزز العلاقة بين الحكومات وقطاع الأعمال G2B. فتنشر الحكومات المحلية عبر الأدوات الرقمية -كالويب مثلًا- المشاريع والمسابقات، وتسهل كذلك عمليات البيع والشراء، وتقدم خدمات عامّة أخرى من وإلى الشركات الخاصة. مثالًا؛ تستخدِم شركات النقل أجهزة الاستشعار الموقعية لجمع المعلومات ثم تشاركها مع الإدارات لمساعدتها على تخطيط مناطق النقل على نحو أيسر وأكثر كفاءةً.[7]
• تستغل المدن الذكية IoT لجمع البيانات وتخزينها وتبادلها بين الحكومات G2G، فتحسِّن الاتصالات بين مختلف كيانات ومجموعات الإدارة العامّة. يؤدي ذلك إلى تسريع العمليات التي تتطلب التفاعل بين الجهات الفاعلة.[8]

تجارب عملية للحوكمة الذكية

أطلق اتحاد من البلديات والشركات ومراكز البحوث في أمستردام منصة أمستردام الذكية ASCP عام 2014. وهي عبارة عن مجلس إلكتروني يمكن فيه لأصحاب المصلحة مناقشة القضايا الحضرية واقتراح الحلول وتعزيز الابتكار في المدينة.[9]

نفّذت مدينة ريو دي جانيرو مشروع ريوأغورا الاجتماعي بهدف السماح للمواطنين باقتراح السياسات العامّة ومناقشتها مع سلطات البلدية.[10]

اعتمدت سنغافورة كذلك عدّة مشاريع للحوكمة الذكية من خلال SNDGG، وتتضمّن نظامًا رقميًا لهويات المقيمين في سنغافورة. ويتيح لهم النظام الرقمي إجراء المعاملات بسهولة مع الإدارات، وتبادل المعلومات المختلفة.[11]

يعد مشروع Songdo في كوريا الجنوبية واحدًا من أكثر مشاريع المدن الذكية تقدّمًا في العالم. حيث تُجمع البيانات باستمرار بواسطة شبكة من أجهزة الاستشعار والمعدات، ويجري تبادلها وربطها بالمعلومات الورادة من المؤسسات العامة. مثل؛ مركز معلومات المرور بمدينة إنتشون، وإدارة الأرصاد الجوية الكورية، ومعهد الصحة والبيئة، ووكالة الشرطة، وغيرهم. ويحلل مركز العمليات المتكامل البيانات ويقدمها إلى المواطنين عن طريق البث الإعلامي والخوادم لمساعدة الشعب في العثور على المعلومات اللازمة.[12]

الحياة الذكية والبنى التحتية

يشمل مجال الحياة الذكية جميع المكونات المتصلة بتطوير بنى تحتية أذكى للمدن، كما يتضمن إدارة وتحسين الأنشطة الثقافيّة والسياحيّة والتعليميّة.

يسمح استخدام IoT في المباني الذكية التنفيذ السريع لأنواع عديدة من المرافق. مثل إدارة تكييف الهواء، وتصريف مياه الأمطار، ونظم الأمن لإدارة الدخول الموثق إلى المباني والمراقبة بالفيديو.[13] إضافةً إلى الإنذارات المتعلقة بحوادث مثل الحرائق، وتسريبات الغاز، وأدوات رصد السلامة الهيكلية للمباني.[14] ويوفر دمج IoT مع «نمذجة معلومات المباني-BIM» تمثيلًا عالي الدقة للمنشآت وخصائصها المكانية.[15]

تتصل أنواعٌ عديدة من أجهزة الاستشعار والمشغلات والأجهزة الشخصية من خلال شبكات لاسلكية في البيوت الذكية. وكثيرًا ما تُدعم بواجهات تستند إلى الذكاء الاصطناعي AI ليتعامل معها الأفراد بيسر. فهي تهدف إلى مساعدة المستخدمين في المهام اليومية مثل التحكم بالإضاءة والأدوات المنزلية والمراقبة واستهلاك الطاقة وغيرها الكثير.[16] على سبيل المثال؛ تستخدَم الأجهزة التي تعتمد على المولدات النانوية الكهربائية TENG في النوافذ الذكية، ونظم الإضاءة الداخلية.[17]

يساعد IoT في خدمات الحياة الذكية، فتستفيد الإدارة الذكية للسياحة من تطبيقات الهواتف المحمولة، ومن الخدمات المرتبطة ب GIS وGPS، ومن الواقع الافتراضي، ومن وسائل التواصل الاجتماعي لكي تقدم تجربةً أفضل للسياح.[18] وذلك عن طريق تعزيز التجربة السياحية والقدرة التنافسية للوجهات السياحية وتحسين الاستدامة، وذلك بسبب تتبع تدفقات المستخدمين وسلوكياتهم.[19]

وَرَّدَت الصين 840 مليون قطعة من المنتجات المنزلية الذكية عام 2019.[20] ونَفّذت لوس أنجلوس استراتيجيات ذكيةً في السياحة، فاستطاعت قياس حركة المرور السياحية بواسطة أجهزة استشعار مدمجة في الأرصفة، واستخدمت هذه المعلومات لضيط الأضواء لزائري المواقع السياحية.[21]

النقل والتنقل الذكي

ينطوي مفهوم النقل والتنقل الذكي على التحول من نظم النقل التقليدية إلى النقل كخدمة MaaS. إذ تربط بنية تحتية ذكية جهات فاعلةً مختلفةً (مواطنون، وإدارات عامة، وشركات خاصة) وكيانات مختلفةً (مركبات، وأجهزة شخصية، وأجهزة استشعار).[22] وتستفيد المدن الذكية من IoT بتوفير خدمات وتطبيقات النقل. على سبيل المثال؛ توفير المواقف الذكية للسيارات، وتقاسم المركبات، والقيادة الموصولة، والتنقل المستدام. وغالبًا ما تعتمد حلول المرور الذكية على تطبيق النماذج التنبؤية للإنذارات المبكرة وذلك لمنع الحوادث وإدارة الازدحام المروري في الوقت المناسب.[23]

وضعت أتلانتا إشارات المرور التكيفية التي تتكيّف مع ظروف المرور في الوقت المناسب في الممر الذكي للجادة الشمالية وهو طريق حرج عادةً.[10]

يسمح نظام النقل العام في لندن باستعمال بطاقات إلكترونية ذكية لدفع وشراء التذاكر الإلكترونية للنقل. يؤدي ذلك إلى تقليل طوابير الانتظار وتسمح بتتبع تحركات المستخدمين في نفس الوقت.[24]

وقد عززت بلباو استدامة التنقل المحلي بنشر شبكة من الدراجات تضم 40 نقطة استقبال، وحافلات إلكترونيةً. ودعمتها بتطبيقات على الهاتف تبلغ عن مواقف السيارات المتاحة وحركة المرور، وأخرى تبلغ عن مواقف الحافلات وجدولها الزمني.[25]

اقتصاد ذكي

يستند الاقتصاد الذكي إلى الترابط المبتكر بين الأسواق المحلية والعالمية من خلال «تكنولوجيا المعلومات والاتصالات-ICT». ويتيح القيام بأعمال وخدمات التجارة الإلكترونية وذلك بهدف زيادة الإنتاجية والتسليم.[26] علاوةً على ذلك، يدرج مفهوم اقتصاد المشاركة أو الاقتصاد التعاوني وهو نظام مستدام يشارك فيه الأفراد أو الشركات بإنتاج واستهلاك وتوزيع السلع والخدمات.[27]

طُبّقت تقنيات الذكاء الاصطناعي والتعلم الآلي من أجل بناء نماذجَ تنبؤيةٍ بهدف تطوير نظم التوصية للتجارة الإلكترونية والتسوق بالتجزئة.[28] ويجعل استخدام الهواتف المحمولة في مدينة شنجن الصينية النقود والبطاقات المصرفية قديمةً إلى حد ما.[29]

الصناعة الذكية والإنتاج

يخلق استخدام IoT في مجال الصناعة الذكية والصناعة4.0 بيئةً إنتاجيةً ابتكاريةً تكون أقل اعتمادًا على الإنسان. ويمكن تتبع أتمتة سلاسل توريد السلع بسهولة من عملية التصنيع إلى التوزيع النهائي. كذلك يمكن جمع وتحليل المعلومات الآتية لتتبع الشحنات وتقييم نوعية المنتجات وقابليتها للاستخدام.[30]

بصفة عامة يشمل مجال الصناعة الذكية جميع التطبيقات التي تؤدي فيها IoT وICT إلى أتمتة تدفق العمل المنتج. نتيجةً لذلك تشمل أيضًا تطبيقات الزراعة الذكية.[31] تستفاد الزراعة الذكية من حلول الذكاء الاصطناعي في IoT لمراقبة المحاصيل والكشف عن الأمراض وإدارة إمدادات المحاصيل استنادًا إلى البيانات المتوفرة.[32] ويشمل المجمّع الصناعي في شنجن سلسلة المصانع الذكية التي تتقاسم التقنيات وتقدّم خدماتًا تتسم بالكفاءة.[10]

الطاقة الذكية

يضم مجال الطاقة الذكية الإدماج الذكي لمصادر الطاقة اللامركزية المتجددة ومصادر الطاقة المتجددة وتوزيعها بكفاءة. وتهدف إلى تحقيق الاستخدام الأمثل للطاقة.[33] تستفيد الشبكات الذكية من IoT وICT لتحسين إدارة توليد الطاقة وتوزيعها وكثيرًا ما تكفل المعالجة الذاتية لإمدادات شبكة الطاقة.[34] وتوازن الشبكات الذكية حمل الطاقة على أساس الاستعمال والتوافر. نتيجةً لذلك يمكن التحول تلقائيًا إلى مصادر طاقة بديلة عند الحاجة. وتتنبّأ كذلك بالطلب المستقبلي على الطاقة، وتُقدّر كمية الطاقة المتاحة وسعرها.[30]

تساعد الشبكات الذكية في هلسنكي على خفض استهلاك الطاقة بنسبة 15%. [35] ويسعى مشروع مدينة مصدر الإماراتية إلى أن يكون أحد الأنظمة الصديقة للبيئة الأكثر كفاءةً، من خلال استغلال تقنيات الطاقة المتجددة. إذ وضعت المدينة مجموعة للطاقة الشمسية بسعة أكثر من 10 ميغاواط، وألواحًا على الأسطح بسعة 1 ميغاواط، بالإضافة إلى مساعدة طاقة الرياح. يستطيع المشروع أن يوفر طاقةً لمستهلكين يبلغ عددهم 40 ألف مواطن.[36]

بيئة ذكية

يضم مجال البيئة الذكية جمع البيانات البيئية ورصدها وتحليلها للحد من التلوث، ورصد نوعية المياه وإمداداتها، وإدارة الأحوال الجوية والمناخية. ويعد رصد نوعية الهواء عاملًا حاسمًا في تتبع مستويات ملوثات الهواء والتي تشكّل مسألةً خطيرةً بالنسبة لصحة الإنسان. [20][33]

ركّبت ستوكهولم صناديق نفايات ذكيةً تعمل بالطاقة الشمسية وتبلغ تلقائيًا عن امتلائها بالكامل وتقوم أيضًا بضغط النفايات، فلا تحتاج إلى تفريغ كثير كغيرها من الحاويات العادية.[27]

واعتمدت 6 مدن أوروبية في إيطاليا وإسبانيا على منصة snap4city لرصد نوعية الهواء في المناطق الحضرية. وتوفر تنبؤات بنوعية الهواء باستخدام نماذج المحاكاة.[37]

رعاية صحية ذكية

طبِقت تقنيات IoT في مجال الرعاية الصحية على نطاق واسع في المدن الذكية، وتوسعت لتشمل مراقبة المرضى عن بعد واختراع أدوية وحبوب رقمية وغيرها الكثير. ويعد مستشفى Hefei واحدا من أوائل المستشفيات الذكية في الصين. إذ تدار جميع احتياجات المرضى عن طريق تقنيات IoT المتنوعة، ويوفر المستشفى أيضًا خدمات البناء الذكية وإدارة الطاقة المستدامة.[38]

سعى البشر منذ بدايات تشكل الحضارات إلى تطوير مدنهم وسبل العيش فيها بمختلف الوسائل. ونحن بدورنا نقف اليوم أمام نقطة تحول جذرية ستغير رؤيتنا وتعريفنا للمدن. فإلى أي مدى سوف تتغير حياتنا بسبب دخول IoT في الخدمات والتطبيقات؟ هذا ما سيكشفه لنا الزمن.

المصادر

1. science direct
2. ResearchGate
3. ResearchGate
4. ResearchGate
5. ResearchGate
6. readcube
7. MDPI
8. semanticscholar
9. semanticscholar
10. MDPI
11. semanticscholar
12. webology
13. ResearchGate
14. ResearchGate
15. Science direct
16. ResearchGate
17. Science direct
18. MDPI
19. ResearchGate
20. IEEE
21. ResearchGate
22. MDPI
23. MDPI
24. science direct
25. ResearchGate
26. ResearchGate
27. Dokumen PUB
28. semanticsholar
29. ResearchGate
30. ResearchGate
31. MDPI
32. MDPI
33. MDPI
34. IEEE
35. IEEE
36. ResearchGate
37. IEEE
38. wsp

يشمل مصطلح «المدينة الذكية-smart city» التقنيات والمفاهيم التي تهدف إلى جعل المدن فعّالةً وتقدّميةً. والمدن الذكية هي رد فعل على التحديات الاقتصادية والاجتماعية والسياسية التي تواجهها المجتمعات في بداية الألفية الجديدة. ويعد استخدام التقنيات الحديثة مثل انترنت الأشياء والمعروف اختصارًا بـ IoT في الرعاية الصحية من العوامل الرئيسيّة التي تحسّن تجربة المستخدم للمدن الذكية.

IoT أو انترنت الأشياء في المدن الذكية

يقصد ب IoT «انترنت الأشياء-Internet of Things»، وهو الجيل الجديد من الانترنت الذي يربط بين الأجهزة المختلفة والنُظُم بشبكة. ويتيح انترنت الأشياء إمكانية تبادل البيانات فيما بينها. ويشمل أجهزة الاستشعار والحسّاسات وأدوات الذكاء الاصطناعي والبرمجيات وغيرها من الأدوات.

ويعتبر استخدام IoT في المدن الذكية فكرة واعدة. على سبيل المثال؛ يساعد استخدام IoT في تطبيقات الرعاية الصحية في الحد من عدم كفاءة البنية التحتية الحالية. ويعد نهج التعلّم الآلي المفتاح الأساسي لنجاح شبكات الاستشعار اللاسلكية التي تعمل بتقنية IoT، نظرًا لوجود كمية كبيرة من البيانات التي يتم التعامل معها عبر تلك المستشعرات.

تطبيقات عديدة لانترنت الأشياء IoT في المدن الذكية

سرعان ما بدأت أهمية IoT في المدن الذكية تزداد سريعًا وأخذ الباحثون يقدّمون دراسات لإدخاله في مختلف التطبيقات. ونذكر من بعض الدراسات:

• درس باحثون الاتجاهات الناشئة في تطبيقات الرعاية الصحية الذكية، والتطورات التكنولوجية الرئيسية التي لها تأثير مباشر عليها. بينما استعرض آخرون اعتبارات أمنية مختلفة في أنظمة الرعاية الصحية الذكية وعواقبها والتدابير اللازمة. [1]
• قدّم آخرون دراسات شاملة للتقنيات والتطبيقات المحتملة للطائرات بدون طيار، بالإضافة إلى ربطها مع النقل الجوي الدولي. واقترحوا استخدامها لتعزيز ذكاء المدن الذكية استنادًا إلى جميع البيانات، وقوانين الأمن والسلامة العامة، وإدارة الكوارث، واستهلاك الطاقة، ونوعية الحياة في المدن الذكية. [2]
• اقترح خبراء نموذجًا يجمع بين الذكاء الاصطناعي وتكنولوجيا النقل الداخلي، من أجل الحد من الازدحام المروري ضمن المدن الذكية.
• أجرى باحثون دراسة لوضع نظام فعّال للرصد المحتمل للخسائر، وإدارة حركة المرور في المدن. [3]

استخدام IoT في الرعاية الصحية كنموذج

جرت العديد من الأبحاث خلال السنوات القليلة الماضية حول انترنت الأشياء IoT والبلوك تشين Blockchain والذكاء الاصطناعي AI. وبدأت بعض المدن بالفعل في استعمال تلك التقنيات في مختلف التطبيقات وبشكل خاص في مجال الرعاية الصحية. ويجلب IoT كميةً غير مسبوقة من البيانات التي تحتاج الشبكة إلى التعامل معها فسبّب مشكلةً كبيرةً. نتيجةً لذلك تم تكييف تصاميم الشبكات التقليدية مع أحدث معايير ذكاء الشبكات مما يضمن الأمن الأمثل. [4]

بشكل عام تحتاج المستشفيات والعيادات والمرافق الطبية إلى شبكة واحدة وفعّالة من حيث التكلفة. ويمتثل أمنها كذلك للوائح حماية المعلومات، ويسهل استخدامها وتشغيلها في ذات الوقت.[5]

مراقبة المرضى في المدن الذكية

تستفيد المدن الذكية من IoT في مراقبة المرضى عن بعد، إذ يتمكّن أخصائي الرعاية الصحية من مراقبة العلامات الحيوية وتقييم التفاعلات البدنية للمرضى دون الحاجة إلى التواجد معهم في نفس المكان. ويحدث ذلك عن طريق أجهزة معينة كجهاز لمراقبة التنفس، أو لمراقبة انتظام دقات القلب، أو لقياس مستوى سكر الدم، أو غيرهم من الأجهزة المرتبطة بواسطة IoT. ويجمع الجهاز المعني البيانات المطلوبة؛ وفي حال لم تكن القيم كما ينبغي، ترسل البيانات في وقت واحد إلى قاعدة البيانات للتسجيل وإلى الطبيب المعالج. لكي يتمكن الطبيب من تحليل المعلومات في الوقت المناسب والاستجابة وفقًا لذلك. وغالبًا ما تستخدم هذه الأجهزة مباشرةً بعد التدخلات الجراحية.

يساعد IoT في تقليل مدّة إقامة المريض في المستشفيات، وتتحدّد المشاكل أيضًا بسرعة أكبر مما يسمح للأطباء بالاستجابة في وقت مبكّر وتجنّب المضاعفات المحتملة. وبمساعدة البيانات التي تُجمع من الممكن تعديل وتكييف خيارات العلاج اعتمادًا على رد الفعل البدني للمريض وحالته الجسدية. [6]

الأدوية الرقمية

طوّر العلماء ما يعرف باسم «الحبوب الذكية-smart pills». ويتناول الشخص الحبوب الذكية مثل الأدوية العادية لكنها تكون مجهّزة بنوع من تقنيات المراقبة بالإضافة إلى الدواء الفعلي. ويستعملها الأطباء لرصد البيانات البيولوجية وإرسالها إلى جهاز استشعار يرتديه المريض، فتراقب هذه المستشعرات مستويات الدواء في الجسم. ثم تنقل البيانات من أجهزة الاستشعار إلى تطبيق على الهاتف المحمول لكي يتمكن المريض من الوصول إلى المعلومات الخاصة بوظائفه الحيوية بنفسه. ويستطيع الأطباء كذلك الوصول إلى تلك المعلومات إذا وافق المريض. وبهذه الطريقة يحدّد الأطباء المعالجون إذا ما كان الدواء يعمل على النحو المطلوب أو ربما يتسبب بآثار جانبية أو أن جرعته تحتاج إلى زيادة مثلًا. [6]

ويوجد كذلك حبوب تدعى باسم «الحبوب الروبوتية-Robotic bills»، والتي بمجرد بلعها تصبح قادرة على أداء وظائف معينة في جسم المريض. على سبيل المثال؛ اخترع Rani حبة تنتقل عبر المعدة إلى الأمعاء الدقيقة حيث تحقن الدواء من دون التعرض للأنزيمات الهاضمة، وعندما يضخ الدواء بالكامل، تذوب البقايا وتهضم. [7]

الأدوات الطبية

تعد الأجهزة الطبية القابلة للارتداء الخيار الأكثر جاذبيةً اليوم بالنسبة للمستهلكين من جميع الأعمار وذلك من أجل تتبع علاماتهم الحيوية. علاوةً على Fitbit وApple watch وco يطور علماء تقنيات أخرى لا تسجّل البيانات فحسب، بل تؤدّي وظائف معيّنةً بناءً على أوامر أو حالات مسبقة التعريف. من الأمثلة على ذلك؛ Intelligent associations وهي مزودة بأجهزة استشعار لتقييم حجم الجروح وتحديد إذا ما كان الجرح سيلتئم لوحده أم لا، كما تصدر تنبيه أيضًا في حال حدوث عدوى. [8]

بدأت شركة Google وNovaritis عام 2014 بتطوير عدسات لاصقة بإمكانها مراقبة مستويات السكر في الدم عن طريق تحليل دموع المريض. وترسل البيانات التي تجمعها العدسات إلى مضخة الأنسولين المزروعة داخل جسم المريض، ويتم إعلام المريض في حال وصول مستوى السكر إلى درجات خطيرة. يمكن أن تُغيّر هذه التقنية حياة الكثيرين وخصوصًا المرضى الذين يعانون من حقن الإنسولين اليومية وشكاكات قياس نسبة السكري المؤلمة. [9]

المرافق الطبية في المدن الذكية

تطور وضع المرافق الطبية بفضل IoT كثيرًا. فتُقلِّل أجهزة الاستشعار عدد الاختبارات اليدوية، وقد تلغي الحاجة إليها في بعض الأحيان، ويؤدي ذلك إلى توفير الوقت. وتعتبر نقل المعدات والأجهزة من المشاكل الشائعة في المرافق الطبية، فأحيانًا يتعذر تحديد موقعها في حالات الطوارئ. وتسمح تقنية البلوتوث منخفض الطاقة بتحديد مكان الجهاز بدقة. [10]

أهمية IoT

بسبب تنامي الحجم الهائل للبيانات في المدن فإن استخدام التقنيات الحديثة صار أمرًا محتومًا على نحو متزايد. وبدأت المدن الذكية باستخدام IoT، وBlockchain، والذكاء الاصطناعي Al، والتعلم الآلي في مختلف التطبيقات. سيساعد الابتكار الصغير في إنقاذ أرواح لا حصر لها، ففي نهاية المطاف يهدف IoT لتحسين نوعية الحياة لأكبر عدد من السكان. وبالرغم من وجود سلبيات محتملة للذكاء الاصطناعي إلا أنه قابل للتطوير والتعديل لخدمتنا مع مرور الزمن بسبل لم تكن في الحسبان.

المصادر

1. ResearchGate
2. Readcube
3. ResearchGate
4. ResearchGate
5. ResearchGate
6. IAfCIS
7. Rani therapeutics
8. MDPI
9. The new York times
10. science direct