هوش مصنوعی در شهر هوشمند، نقش مهمی در ارتقاء هوشمندی و پایداری بیشتر شهر ایفا می کند. هدف هوش مصنوعی در شهر هوشمند، تجهیز شهر به ویژگی های پیشرفته برای زندگی، پیاده روی، خرید و لذت از زندگی راحت تر و ایمن تر در محیط شهری است. در واقع با پیشرفت شهرها و هوشمندی آنها، چالش های بسیاری نظیر مدیریت شهری، ازدحام ترافیک، نظارت امنیتی، مدیریت پارکینگ و موارد دیگر روبه رو می شود که هوش مصنوعی در شهر هوشمند، می تواند به ارائه راهکارهای پایدار برای شهروندان کمک کند.

براساس داده های منتشر شده توسط سازمان ملل ، جمعیت جهان تا پایان سال ۲۰۵۰ به حدود ۹/۷ میلیارد نفر خواهد رسید. استنباط می شود که تقریبا ۷۰٪ از این جمعیت در  شهر خواهند بود که در آن بسیاری از شهرها دارای جمعیتی بالغ ۱۰ میلیون نفر جمعیت خواهند داشت. با افزایش جمعیت، ما در ارتباط با تأمین منابع و انرژی برای همه ساکنان زمین و در عین حال جلوگیری از تخریب محیط زیست، با چالش هایی روبرو خواهیم شد. یکی دیگر از چالش های مهم دیگر، سیاست های اجرایی و مدیریتی برای جلوگیری از بروز مشکلات بهداشتی، کاهش تراکم ترافیکی، کاهش ارتکاب جرم و غیره است.

 در حال حاضر 56.2 درصد از جمعیت جهان در شهرها زندگی می‌کنند. مسائلی که بر شهرها تأثیر می‌گذارد در همه جا احساس می‌شود. از رفت و آمد و ازدحام گرفته تا اقتصاد و زنجیره‌های تأمین، افزایش کارایی در مناطق شهری برای جوامع سراسر کشور و جهان کاملاً مثبت است. فناوری نوظهور در هوش مصنوعی شهرها را متحول کرده، آنها را هوشمندتر و سریعتر کرده است.

هوش مصنوعی در شهر هوشمند در صورت استفاده در فضای درست و مناسب می تواند به تغییر در زندگی ساکنان شهر منجر شود. در شهرها چندین حوزه وجود دارد که استفاده از هوش مصنوعی می تواند موجب بهبود عملکرد و کارآیی سیستم شود. انتظار می رود هوش مصنوعی در طراحی شهر هوشمند به طور قابل توجهی از توسعه پایدار شهر آینده حمایت کند. زمینه های مختلف در حال رشد هوش مصنوعی در تبدیل شهرهای معمولی به شهرهای هوشمند نقش مهمی را ایفا کرده اند.

تنها هدف ظهور شهرهای هوشمند ایده تامین استانداردهای زندگی بهتر با در اختیار داشتن فناوری در فعالیت های روزمره بشر است.  در واقع با هوشمندسازی شهرها، چالش های بسیاری نظیر مدیریت شهری، ازدحام ترافیک، نظارت امنیتی، مدیریت پارکینگ اتفاق می‌افتد. هوش مصنوعی نیز در شهر هوشمند به ارائه راهکارهای پایدار برای شهروندان کمک می کند. هوش مصنوعی در صورت استفاده در فضای درست و مناسب ممکن است سبک زندگی ساکنان شهر را تغییر دهد. در شهرها این امکان وجود دارد که استفاده از هوش مصنوعی موجب بهبود عملکرد و کارآیی سیستم می شود.

گسترش سریع فناوری های دیجیتال از جمله ارتباطات دیجیتال، زیرساخت ها و سایر فناوری های مرزی بسیاری از حوزه های زندگی اجتماعی را بازسازی می کند. فناوری اطلاعات و ارتباطات همچنین فرصت های جدیدی را برای مدیریت موثرتر و جامع تر شهرها و انتقال به سمت شهرهای هوشمند فراهم می کند.

هوش مصنوعی در طراحی شهر هوشمند بسیار موثر است

آمارها و هوش مصنوعی به یکدیگر متصل شده‌اند. هوش مصنوعی برای استفاده از یک سیستم غیر انسانی برای یادگیری از تجربه و تقلید از رفتار هوشمندانه انسان به روش های مختلف اشاره می‌کند. همچنین ممکن است به طور کارآمد مقدار زیادی اطلاعات به دست آورد که از پیش بینی داده ها و راه حل های مقرون به صرفه برای سوخت رسانی به فناوری‌های شهر هوشمند استفاده کند.

نحوه عملکرد این امر به نظارت یا عدم نظارت بر هوش مصنوعی بستگی دارد. در یادگیری نظارت شده، مجموعه اطلاعات و مقادیر هدف ایجاد می شوند که شبکه های هوش مصنوعی را آموزش دهند و راه حل های خاصی را در داده های خام جمع آوری شده پیدا می کنند.

سپس هوش مصنوعی وظایف و اقدامات برنامه ریزی شده را انجام خواهد داد. در حالی که فرصت ها و امکانات جدیدی را که ممکن است نتایج بهتری نسبت به راه حل های فعلی ارائه دهد،  بررسی می کند. در یادگیری بدون نظارت، از مجموعه داده های غیر برچسب دار و غیر طبقه بندی شده برای آموزش و پرسش از شبکه های هوش مصنوعی استفاده می شود، سپس ویژگی های نهفته و الگوهای پنهان در داده ها نمایان خواهند شد. اینترنت اشیا و داده های بزرگ نقش مهمی در شهرها دارند. شهرهای هوشمند و اتوماسیون همچنین محرک استقرار هوش مصنوعی و رباتیک در شهرها بوده‌اند.

نقش هوش مصنوعی در شهر هوشمند

علاوه بر برنامه های مراقبت و کمک، تحقیقات همچنین کاربردهای بالقوه را در زمینه های امنیتی، حمل و نقل، ساخت و ساز، آموزش، دولت و همچنین تولید شناسایی و ثابت کرده است. به عنوان مثال، در زمینه حمل و نقل، ابتکاراتی برای ارتقای طرح های تقسیم اتومبیل در ارتباط با وسایل نقلیه خودمختار و متصل وجود دارد که باعث می شود ماشین ها رانندگی را به عهده بگیرند.

انتظار می رود در آینده نوآوری های بعدی مانند هایپرلوپ، به حمل و نقل کمک کنند، جایی که رانندگی خودکار، بر اساس تجزیه و تحلیل داده های بزرگ به عنوان بخشی از اکوسیستم تحرک مختل، بدون نیاز به ایجاد زیرساخت های اضافی ایجاد شده است.

چه چیزی شهرهای هوشمند را هوشمند می کند؟

ابتدا به بررسی برخی از مؤلفه های شهرهای هوشمند میپردازیم. یک شهر هوشمند موارد کاربردی بسیار زیادی برای فناوری اینترنت اشیا مبتنی بر قابلیت هوش مصنوعی دارد. از ایجاد محیط زیستی سالم تر گرفته تا تقویت حمل و نقل عمومی و ایمنی.

 مدیریت هوشمند ترافیک

هوش مصنوعی و اینترنت اشیا می توانند راه حل های هوشمند ترافیکی را جهت حصول اطمینان از این که ساکنان یک شهر هوشمند از نقطه ای به نقطه دیگر در شهر تا حد امکان با خیال راحت و به طریقی کارآمد جا به جا شوند، استفاده می کنند. لس آنجلس یکی از پر ازدحام ترین شهرهای جهان است که راه حل های هوشمند ترافیکی را برای کنترل جریان ترافیک به کار گرفته است. در این شهر در سطح جاده سنسورها و دوربین های تلویزیونی مدار بسته نصب شده است که اطلاعات به روزرسانی شده در مورد جریان ترافیک را به صورت لحظه به لحظه به سیستم مدیریت ترافیک مرکزی ارسال می کنند. اطلاعات دریافت شده از داده های دوربین ها تجزیه و تحلیل می شود و در مورد ازدحام و ترافیک به کاربران اطلاع رسانی می کند.

پارکینگ وسایل نقلیه و سیستم مدیریت ترافیک

یافتن جای پارک یا پارکینگ به ویژه در روز های تعطیل یک چالش به حساب می آید. با وجود سنسورهایی که در قسمت های مربوط به پارک خودرو در خیابان در سطح زمین تعبیه شده اند، راه حل های پارکینگی هوشمند می توانند تعیین کنند که آیا جاهای پارک آزاد یا اشغال شده اند و نقشه ی پارکینگ را در لحظه ایجاد کنند. این امر همچنین باعث می شود مدت زمان انتظار رانندگان برای یافتن فضای خالی کاهش یابد که به کاهش تراکم ترافیکی و آلودگی نیز کمک می کند.

روشنایی هوشمند

چراغ های خیابانی ضروری هستند اما انرژی زیادی مصرف می کنند که با استفاده از روشنایی هوشمند می توان میزان آن را کاهش داد. علاوه بر این، تیر برق های چراغ روشنایی همچنین می توانند به سنسورهای اضافی مجهز شوند یا به عنوان نقاطی از شبکه WI-Fi خدمت رسانی کنند. لامپ ها همچنین می توانند روشنایی را با توجه به وجود یا عدم وجود عابر پیاده، دوچرخه سوار یا اتومبیل تنظیم کنند. این شبکه از شبکه مش به صورت لحظه به لحظه برای روشن نگه داشتن چراغ های مجاور یکدیگر استفاده می کند و یک دایره ایمن از نور را در اطراف یک سرنشین خودرو یا انسان ایجاد می کند.

دوربین های تشخیص چهره و تشخیص حرکت

هوش مصنوعی در شهر هوشمند در راستای افزایش امنیت جامعه نیز کاربرد دارد. هوش مصنوعی  با فناوری تشخیص چهره قادر به شناسایی چهره افراد مختلف بوده و هویت افراد را مشخص می کند.  هوش مصنوعی در دوربین های امنیتی یا پهپادها میتواند چهره انسان را تشخیص داده و با پایگاه داده مطابقت دهد و هویت فردی که  وارد شهرها ، جوامع و دیگر مناطق حفاظت شده می شود را شناسایی کند. برای هوشمند سازی شهرها، داشتن سطح بالایی از فناوری تشخیص چهره برای ایمن تر کردن محیط اطراف ضروری است.

سیستم مدیریت زباله و دفع پسماند هوشمند

یکی از چالش های مدیریت شهری یافتن روشی صحیح برای مدیریت زباله تولید شده و تمیز نگه داشتن محیط جهت حفظ سطح بهداشت در جامعه است. هوش مصنوعی در شهر هوشمند میتواند در مدیریت دفع پسماند مورد استفاده قرار گیرد. دوربین های مجهز به هوش مصنوعی می توانند سطح زباله موجود در سطل های زباله خیابان ها را تشخیص داده و انواع زباله ها را برای دسته بندی تشخیص دهند. نصب سنسور بر روی سطل های زباله با استفاده از هوش مصنوعی می تواند جمع آوری زباله را با کارایی بیشتری انجام دهد. مقامات می توانند در هنگام پر شدن سطل های زباله، اعلان دریافت کنند و با حذف جمع آوری های غیرضروری، ارائه مسیرهای جمع آوری پویا و برنامه هایی برای بهینه سازی مدیریت پسماند، از کاهش هزینه های عملیاتی اطمینان حاصل کنند.

پلیس هوشمند

از آنجایی که جرم و جنایت فراگیر است، شهرهای هوشمند همچنین به پلیس هوشمند نیاز دارند که سازمانهای اجرای قانون راهکارهای مبتنی بر شواهد و داده ای را که مؤثر، کارآمد و اقتصادی باشند، به کار گیرند. در سنگاپور، جایی که این کار آغاز شده است، تقریباً در هر گوشه شبکه ای از دوربین ها و سنسورها نصب شده است که به شناسایی افرادی که در مناطق ممنوعه سیگار می کشند یا در اطراف خانه ها به صورت مشکوک پرسه میزنند کمک میکنند. دوربین ها به مسئولان این امکان را می دهند تا تراکم جمعیت و پاکیزگی مناطق عمومی را رصد و همچنین حرکت دقیق همه وسایل نقلیه ثبت شده را ردیابی کنند.

به کمک چه ابزار هایی میتوان به شهر هوشمند دست یافت؟

چت‌بات‌ها

ثابت شده است که چت‌بات‌ها فعالیت‌های بخش دولتی را به سمت افزایش کارایی و ساده کردن گردش‌کار هدایت می‌کنند. هر شهر هوشمند برای حل یک مشکل خاص طراحی شده است. بنابراین شهرهای هوشمند هر یک مأموریت‌ها و اهداف مختلفی دارند. با توجه به اینکه پردازش حجم بالای درخواست‌ها عملا برای نیروی انسانی امکان‌پذیر نیست، در بسیاری از شهرها به وضوح یک گسیختگی بین مردم و نهاد حاکمیتی شهر به وجود آمده است. در این حالت، ایجاد فرایندهای خودکار پاسخ‌گویی می‌تواند برخی از موانع معمول را برطرف کند.

از هوش مصنوعی می‌توان برای شناخت الگوهای ارتباطی روزمره استفاده کرد. روند استفاده از چت‌بات‌ها در تماس‌های تلفنی و گفتگوهای متنی بسیار در حال رشد است. تا جایی که برندهای معروف خرده‌فروشی نیز به عنوان بخشی از تلاش‌های بازاریابی خود، از ربات‌های گفتگو مبتنی بر AI استفاده می‌کنند تا تجربه شخصی‌سازی‌شده‌ای به مشتریانشان ارائه دهند. این موضوع نه تنها منجر به حفظ مشتری می‌شود، بلکه به احتمال زیاد مکالمه را به معامله تبدیل می‌کند.

چراغ‌های راهنمایی انطباقی

چراغ‌های راهنمایی و رانندگی تطبیقی ​​در شهرهایی مانند لس‌آنجلس، سان آنتونیو و پیتسبورگ اجرا شده‌اند. این تکنولوژی که با استفاده از داده‌های برخط و زمان‌واقعی ترافیکی، زمان‌بندی چراغ‌های راهنمایی را بهینه می‌کند، باعث کاهش حداقل ۱۰ درصدی زمان سفر در تمام نقاط شهر و کاهش ۵۰ درصدی زمان سفر در مناطقی که از چراغ‌های قدیمی‌تر استفاده می‌کنند، شده است. جریان بهتر ترافیک نه تنها رانندگی را ایمن‌تر و دلپذیر می‌کند بلکه فواید مالی و اقتصادی بسیاری نیز به همراه خواهد داشت. موسسه حمل و نقل تگزاس هزینه ازدحام ترافیک را فقط از جنبه سوخت مصرفی و فرصت‌های از دست رفته، بیش از ۸۲ میلیارد دلار تخمین زده است.

نظارت و امنیت

نظارت و امنیت در آینده‌ای نه‌چندان دور به یکی از ارکان اصلی شهرهای هوشمند تبدیل خواهد شد. درکنار مشکلاتی که ممکن است دوربین‌های نظارتی در مورد نقض حریم خصوصی و امنیتی شدن فضای شهرها پدید آورند، وجود این دوربین‌ها به طور محسوسی باعث بهبود امنیت عمومی، کاهش میزان جرم و جنایت، و شناسایی خرابکاران شده است. NVIDIA پیش‌بینی می‌کند که تا پایان سال ۲۰۲۱ میلادی بیش از ۱ میلیارد دوربین در سراسر جهان مورد استفاده قرار گیرد. پردازش داده‌های حاصل از این تعداد دوربین‌ بیش از توان نیروهای انسانی است. اینجاست که یادگیری ماشین (ML) و هوش مصنوعی (AI) به بهبود تشخیص چهره، ردیابی و سایر جنبه‌های افزایش امنیت کمک می‌کند.

ایمنی عمومی

فناوری پلاک‌خوان می‌تواند توسط پلیس برای یافتن خودروهای مسروقه و شناسایی دیگر تخلفات مرتبط، مورد استفاده قرار گیرد. هم‌چنین در صورت استفاده نهادهای مجری قانون از مدل‌های پیش‌بینی جرم، مبتنی بر چارچوب هوش مصنوعی و بررسی پایگاه‌های اطلاعاتی جنایی، امنیت عمومی می‌تواند کاملاً متحول شود. هرچند، ممکن است در صورت استفاده پلیس از سیستم‌های پیش‌بینی، نگرانی‌هایی درخصوص به حریم خصوصی به‌وجود آید. هیچ‌کس نمی خواهد شرایطی مانند فیلم گزارش اقلیت (Minority Report) قالب شود. لذا قبل از استفاده موثر از این فناوری‌ها برای عموم، کارهای زیادی باید انجام شود.