هل يفتح تطبيق IoT في المدن الذكية آفاقًا جديدةً؟

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