تا امروز بیشتر از 170 شهر جهان هوشمند شده‌اند و اکنون دنیا بیشتر از هر زمانی نیاز و توان آن را دارد که شهرهای بیشتری را به این فهرست اضافه کند. با روند رو به رشدِ افزایش جمعیت کره زمین، آخرین امید ما برای کنترل شبکه‌های عظیم از ارتباطات و اطلاعات شهری در «فناوری» خلاصه شده است.
سامانه حمل‌ونقل هوشمند، محصولی از فناوری و علمِ داده (Data science) است که از ابزارهای نوآورانه و فناوری محور برای حل بحران‌های ترافیکی و کمک به تصمیم‌گیری در طراحی و ساخت سامانه‌های حمل‌ونقل استفاده می‌کند.
در این نوشتار بطور ویژه، استفاده از اینترنت اشیا و خودروهایی که با محیط اطراف و سایر خودروها و در هنگام حرکت، اطلاعات رد و بدل می‌کنند را در کانون این بررسی قرار می‌دهیم. 8 شهرِ پیشگام و پیشرو در استفاده از این فناوری‌ها مثال‌هایی از سرمایه‌گذاری و تمرکز اقتصادهای دنیا بر اهمیت و لزوم هوشمندسازی سامانه‌های کنترل ترافیک شهری هستند.
شهر هوشمند به زبان ساده
شهر هوشمند بر پایه تعریف شرکت آی‌بی‌ام (IBM)، شهری است که از تمام اطلاعات به‌هم پیوسته و شبکه‌ای موجود بصورت بهینه استفاده می‌کند تا درک و کنترل بهتری بر فرایندهای شهری داشته باشد و از منابع محدود خود بهترین بهره ممکن را بگیرد.
به دیگر سخن، شهر هوشمند از فناوری‌های ارتباطات و اطلاعات استفاده می‌کند تا توان عملیاتی را در مدیریت شهری ارتقا بدهد، آخرین بروزرسانی‌ها را به آگاهی عموم برساند و سرویس‌های خدمات شهری بهتری را در اختیار شهروندان قرار دهد. هدف اصلی در هوشمندسازی شهری، بهینه‌سازی فعالیت‌های شهری و ایجاد رشد اقتصادی، همزمان با حفظ کیفیت زندگی برای شهروندان است. پایه‌های این رویکرد از شهرداری و شهرسازی، فناوری‌های نو و استفاده از ابزارهای تحلیل داده است. نکته بارز در طراحی سامانه‌های هوشمند شهری، استفاده بهینه و هوشمندانه از فناوری است.
سطح هوشمندیِ شهری با توجه به پارامترهای معیار زیر سنجیده می‌شود:
- وجود زیرساخت فناوری‌محور
- میزان و کیفیت ابتکارات زیست‌محیطی
- سامانه حمل‌ونقل شهریِ کارآمد
- طرح‌های شهری مطمئن و پیشرفته
- امکان زندگی و کار برای مردم با توجه به منابع محیطی موجود
تقاضا برای سامانه‌های حمل‌ونقل سریع و کارا
شهرهای هوشمند از کلان‌داده (Big data) برای تصمیم‌گیری بهتر استفاده می‌کنند. این داده‌ها در گام نخست با استفاده از حس‌گرهای مستقر در نقاط مختلف شهر و اینترنت اشیا جمع‌آوری می‌شود. برای نمونه، دوربین‌های نصب شده در سطح شهر اطلاعات عبور و مرور شبانه‌روزیِ خودروها را در خیابان‌ها ضبط می‌کنند و بصورت لحظه‌ای به مرکز کنترل می‌فرستند.
سامانه حمل‌ونقل هوشمند از شبکه‌ای از حس‌گرهای موجود استفاده می‌کند تا رویکردهای خلاقانه‌ای برای حل چالش‌های مرتبط با ترافیک شهری ارائه بدهد. ابزارهایی مانند یادگیری ماشین و یادگیری عمیق، امکان تحلیل لحظه‌ای وضعیت، پیش‌بینی آینده سامانه حمل‌ونقل شهری و ارائه پیشنهادهایی برای برون‌رفت از بحران را فراهم می‌کنند.
حمل‌ونقل مانند جریان خون در رگ‌های شهر است و مدیریت ترافیکی، حفظ آرامش و تنظیم ضربان این سامانه مهم شهری است. اینترنت اشیا و بطور ویژه اینترنت اشیای مرتبط با خودروها، به مدیران شهری کمک می‌کند داده‌های ترافیکی را با بالاترین سرعت ممکن جمع‌آوری و تجزیه و تحلیل کنند و تصمیم‌گیری و با هدف تعیین بهترین راهبرد برای کنترل و مدیریت جریان زنده حمل‌ونقل، با کمک داده‌های ترافیکیِ انباشته و داده‌های در لحظه انجام می‌شود.
بیشتر شهرهای پیشگام در هوشمندسازی، از حس‌گرهای جاسازی شده در زیرساخت‌های شهری برای جمع‌آوری داده استفاده می‌کردند. اکنون شاهد چرخشی در بکارگیری فناوری در کنترل ترافیک هستیم و شهره‌های هوشمند امروزی این روش‌های پرهزینه را با روش جمع‌آوری داده از خودروهای متصل (خودروهایی با قابلیت ایجاد ارتباط بی‌سیم و اینترنتی با تجهیزات ترافیکی مستقر در خیابان‌ها) جایگزین کرده‌اند.
تعداد شهرهای هوشمند روز به روز در حال افزایش است و روش‌های هوشمندسازیِ متفاوت و خلاقانه جدیدی شکل گرفته‌اند. شهرهای زیر پیشروترین شهرهای جهان در حوزه حمل‌ونقل هوشمند هستند.
سنگاپور
اوایل سال 1998 میلادی (اواخر سال 1376) بود که دولت شهر سنگاپور از سامانه هوشمند دریافت عوارض را در جاده‌های خود بهره‌برداری کرد. در سال‌های اخیر، این کشور سرمایه‌گذاری‌های کلانی در مدیریت هوشمند ترافیک انجام داده است؛ از جمله بودجه 12 میلیارد دلاری سال 2018 برای توسعه حمل‌ونقل در این کشور را می‌توان مثال زد.
سنگاپور همچنین امسال برنامه گسترده‌ای برای استفاده از خودروهای متصل و رونمایی از اتوبوس‌های خودکار دارد. این کشور از طرف بنیاد KPMG، به عنوان نخستین کشوری معرفی شده است که زیرساخت‌های لازم را برای بهره‌برداری گسترده از خودروهای بدون‌سرنشین دارد.
استفاده از سامانه حمل‌ونقل هوشمند و کلان‌داده‌ها، سنگاپور را به یکی از کشورهایی تبدیل کرده است که کمترین میزان ترافیک شهری را متناسب با جمعیت و تعداد خودروها در شهرها دارند. بطور ویژه، از سال 2019 تا 2020 میلادی نرخ مرگ‌ومیر ناشی از تصادفات در این کشور تا حدود 70 درصد کاهش یافت؛ کاهشی که علت اصلی آن استفاده از ابزارهای کنترل ترافیک هوشمند بود.
نیویورک
این شهر را در جهان با سامانه حمل‌ونقل عمومی منحصر‌به‌فردش می‌شناسند. نیویورک از شهرهای پیشگام و پیشرو جهان در استفاده از سامانه‌های حمل‌ونقل هوشمند است؛ چنانکه از دید بنیاد IESE جایگاه نخست رفاه شهری را در زمینه حمل‌ونقل دارد.
امروزه بیش از 10هزار تقاطع در نیویورک به دوربین‌ها و حس‌گرهایی مجهز هستند که داده‌ها را با ویژگی‌های مختلف جمع‌آوری می‌کنند. افزون بر این، برنامه جامع استفاده از خودروهای متصل در نیویورک، کمک شایانی به کنترل ترافیک این شهر در آینده نه‌چندان دور خواهد کرد. در این برنامه جامع، از سخت‌افزار و نرم‌افزار خودروهای متصل برای اجرای طرح‌هایی با هدف بهبود ایمنی و مدیریت ترافیک در زمان واقعی استفاده می‌شود.
لندن
لندن پیشروترین شهر در استفاده از زیرساخت‌های نسل پنجم اینترنت همراه یا 5G است. آزمایشگاه SMLL در لندن، در حال ایجاد پیشرفته‌ترین بستر برای آزمایش‌های مربوط به اتصالات 5G در وسایل نقلیه متصل و خودکار است. با استفاده از سرعت بالای اتصال 5G، لندن در حال آزمایش ظرفیت‌های ارتباط خودرو با زیرساخت‌ها (V2I) و ارتباط خودرو با خودرو (V2V) در دنیای واقعی است. برپایه گزارش‌های اولیه، استفاده از این سامانه‌ها و اتصال به 5G می‌تواند میزان معطل‌شدن در ترافیک را تا 10 درصد کاهش بدهد، از تولید 370هزار تن دی‌اکسیدکربن در سال جلوگیری کند و سالانه 880 میلیون پوند صرفه‌جویی اقتصادی برای انگلیس در پی داشته باشد.
این شهر به دنبال استفاده همه‌جانبه از خودروهای متصل در کنترل ترافیک است. با این رویکرد، دوربین‌ها و حس‌گرهای مستقر در خیابان‌ها و جاده‌ها جای خود را به اینترنت اشیا و شبکه‌ای از خودروهای متصل به‌هم می‌دهند.
پاریس
پاریس از جمله شهر‌هایی است که اهداف بلندمدتی در کاهش گازهای گلخانه‌ای و تبدیل شدن به شهری سبز را دارد. باوجود اقدامات این شهر برای توسعه سامانه‌های حمل‌ونقل غیرموتوری اما مدیران شهری پاریس نیاز به خودروها را انکار نمی‌کنند.
پاریس قصد دارد تا چند سال آینده، تمام اتوبوس‌های خود را با انواع برقی جایگزین کند. این شهر همچنین، سیاست‌های کلانی در مدیریت و کاهش ترافیک و ارتقای امنیت جانی شهروندان دارد. شهرداری پاریس قصد دارد 100 میلیون یورو در زمینه گسترش استفاده از خودروهای خودران و متصل هزینه کند تا زیرساخت‌های لازم برای مدیریت کنترل هوشمند را فراهم کند.
پکن
چین برنامه گسترده‌تری برای توسعه شهر هوشمند در سر می‌پروراند و می‌خواهد800 شهر خود را هوشمند کند. چنین تصمیمی، باعث تعریف بازار 1100 میلیارد دلاری برای هوشمندسازی شهرهای چین شده است. در میان تمام شهرهای این کشور، پکن سرآمد است و شهری که در سال 2017 (1396) به‌عنوان نخستین شهر چین مجوز آزمایش خودروهای خودران را در جاده‌های عمومی صادر کرد.
در دوران همه‌گیری کرونا، پکن از فناوری خودروهای خودران برای پایش ترافیک و شرایط جاده‌ها بهره گرفت. این شهر همچنین در زمره کانون‌های هوش مصنوعی و استفاده از تحلیل کلان‌داده‌ها برای مدیریت سامانه حمل‌ونقل شهری است.
برلین
نخستین پروژه شهر هوشمند برلین در سال 2015 (1394) آغاز شد و جدیدترین پروژه حمل‌ونقل این شهر استفاده از حس‌گرهای زمینی در تقاطع‌های جاده‌ای است. این سامانه تشخیص خودرو، از فناوری بی‌سیم برای انتقال داده‌های ترافیکی و استفاده در مدیریت هوشمند ترافیک استفاده می‌کند.
برلین همچنین، به دنبال استفاده هرچه بیشتر از خودروهای الکتریکی است. در این راستا، 9 میلیارد یورو برای توسعه پروژه‌های خودروهای مشارکتی شارژی و افزایش ایستگاه‌های شارژ خودروهای الکتریکی، سرمایه‌گذاری کرده است.
سئول
کره جنوبی اولین کشور جهان در استفاده از فناوری 5G در سامانه حمل‌ونقل عمومی است. استفاده از روش‌های حمل‌ونقل هوشمند در سئول از سال 2003 (1382) شروع شد. در این سال، سئول سهم حمل‌ونقل عمومی را از 30 درصد به 70 درصد کل حمل‌ونقل خودرویی افزایش داد برای دستیابی به این هدف سئول از سامانه‌های حمل‌ونقل هوشمندِ پیشرفته، سامانه مدیریت اتوبوس و سیستم موقعیت‌یاب ماهواره‌ای (GPS) بهره گرفته بود. در سال 2010 سئول «سازمان شهرهای پایدار و هوشمندِ جهانی» را راه‌اندازی کرد تا به شهر پیشرو و محوری در هوشمندسازی شهری در دنیا تبدیل بشود.
حس‌گرهای بی‌شماری در سراسر شهر نصب شده‌اند تا وضعیت ترافیک را لحظه به لحظه پایش و از بروز تراکم سنگین ترافیکی جلوگیری کنند. هدف سرمایه‌گذاری اصلی در سئول، استقرار زیرساخت‌های 5G و خودروهای متصل است. سئول قصد دارد از فناوری 5G برای ارتباط سریع و قوی میان خودروها و هر آن چیزی که در اطراف آنها است، بهره بگیرد.
بارسلون
پیشینه هوشمندسازی حمل‌ونقل در بارسلون به زمانی برمی‌گردد که این شهر از مراکز پردازش بزرگ و اَبَر رایانه‌ها در برنامه CLASS بهره‌می‌گرفت. این برنامه تلاشی برای تولید و توسعه نرم‌افزارهای جدید در تحلیل کلان‌داده‌های برگرفته از رخدادهای لحظه‌ای شهر هوشمند بود.
هم‌اکنون در بارسلون حس‌گرهایی در زیرساخت‌ها و آسفالت جاده‌های شهر وجود دارند که اطلاعات لحظه‌ای عبور و مرور خودروها را ذخیر می‌کند. هدف آتی بارسلون استفاده از خودروهای متصل و فناوری V2X (ارتباط خودرو با همه اجسام پیرامون) برای گسترش سطح هوشمندسازی در شبکه کنترل ترافیک است. در این راستا، بارسلون سرمایه‌گذاری‌های کلانی در تامین زیرساخت‌های اتصال 5G و آزمایشگاه‌های متحرک انجام داده است.
دو ابزار بنیادین فناورانه برای حل مشکل ترافیک
هوشمندسازی شهرها مهم‌ترین فعالیت شهرداری‌ها در کلانشهرهای امروزی است. مهم‌ترین مسئله‌ای که باید هدف هوشمندسازی باشد، حل چالش‌های ترافیک شهری است. امروزه فناوری چنین قدرتی را در اختیار انسان قرار داده است که سطح بالایی از کلان‌داده‌ها را بصورت لحظه‌ای دریافت، ذخیره و تحلیل کند.
مهم‌ترین ابزاری که توجه بیشتر مدیران شهرهای هوشمند را به خود جلب کرده است، استفاده از خودروهای متصل برای کنترل ترافیک است؛ رویکردی که در آن هر خودرو به شبکه اینترنتی بزرگی از تجهیزات کنترل ترافیک و سایر خودروهای دیگر متصل می‌شود. برای تامین اینترنت سریع در این شبکه و امکان انتقال داده‌ها بصورت لحظه‌ای، کشورها در حال تأمین و نصب زیرساخت‌های فناوری 5G در شهرها هستند. طبق این تعریف، سامانه حمل‌ونقل هوشمند به دو ابزار بنیادی «زیر ساخت اتصال 5G» و «خودروهای متصل» نیاز دارد تا شبکه اینترنت اشیای مورد نیاز برای درک و تحلیل کیفیت کنترل شهری تشکیل شود.
