هوشمندسازی در درون هر یک از سیستم‌های شهری را هوشمندسازی عمودی و هوشمندسازی بین سیستم‌های شهری با مدیریتهای متمایز و جداگانه را هوشمندسازی افقی می‌نامند. فرآیندهای اصلی که موجب هوشمندشدن سیستم‌های شهری می‌شود شامل جمع‌آوری داده‌ها یا همان اطلاعات از محیط بیرون و درون سیستم و انتقال دو طرفه داده‌ها از اجزای سیستم به مراکز پردازش داده‌ها و برعکس و پردازش داده‌ها جهت اخذ تصمیمات مناسب و اجرای تصمیمات توسط اجزای سیستم است.

بنابراین داده‌ها نقش اساسی در شهرهای هوشمند دارند و عامل اصلی یکپارچگی و هماهنگی بین سیستم‌ها به شمار می‌روند، بدون این سه فرآیند و فرآیندهای جانبی دیگر، هوشمندسازی شهر امکان‌پذیر نیست.

در دنیای امروزی بیشتر فرآیندهای اصلی و فرعی شهر هوشمند در حیطۀ فناوری اطلاعات و ارتباطات (ICT) انجام می‌شود. اگر چه فناوری‌های دیگر در عملیاتی‌شدن شهر هوشمند تاثیرگذار است، اما فناوری اطلاعات و ارتباطات نقش اساسی و پایه‌ای در شهر هوشمند دارد.

در یک شهر لازم است داده‌های مورد نیاز در اختیار هریک از اجزای سیستم‌های هوشمند عمودی قرار گیرد. از آنجا که معمولاً سیستم‌های عمودی تحت مدیریت واحد قرار دارند، با مشکل کمتری مواجه هستند، با این حال با بزرگ‌شدن سیستم‌های عمودی و تبدیل آن‌ها به زیرسیستم‌ها، موضوع در اختیارگذاری داده‌های مورد نیاز هر زیرسیستم خود یک مشکل در درون سیستم عمودی می‌شود.

این مسئله برای تبادل اطلاعات بین سیستم‌های افقی سخت‌تر می‌شود، به همین دلیل در شهرهای هوشمند موضوع داده‌های باز مسئله‌ای مهم و اساسی است.

داده‌های باز در شهر هوشمند

منظور از داده‌های باز (Open Data) در شهر هوشمند آن است که هر سیستم عمودی از وضعیت اجزا و زیرسیستم‌های خود مطلع است و سیستم‌های عمودی نیز از وضعیت سیستم‌های عمودی دیگر مطلع هستند. مطلع‌بودن نه‌تنها شامل زمان حال می‌شود؛ بلکه آگاهی از وضعیت آینده مانند سیاست‌ها و تصمیم‌های اتخاذ شده دستگاه‌های اجرایی را نیز شامل می‌شود.

مطلع‌بودن از وضعیت‌ها در قالب تبادل داده‌ها انجام می‌شود؛ واضح است که تصمیم‌های مؤثر بر پایۀ تجزیه و تحلیل اطلاعات و داده‌ها اخذ می‌شوند.

عوامل تصمیم‌گیری در شهر پایدار هوشمند، انسان‌ها و ماشین‌های هوشمند یا هر گونه ترکیبی از هر دو است؛ بنابراین در شهر پایدارهوشمند مزایای آنچه در حیطه صنعت مربوط به ارتباط ماشین با ماشین (M۲M) و اتوماسیون صنعتی است، به دست می‌آید و تمام اجزای شهر همچون یک کارخانه بسیار بزرگ صنعتی با هم هماهنگ هستند.

از طرف دیگر در حیطه تصمیم‌های انسانی، وجود اطلاعات باز، علاوه‌بر اینکه موجب اخذ تصمیم‌های مؤثر می‌شود، همراه با افزایش شفافیت و پاسخگویی در عملکرد نهادها و افراد خواهد بود. همچنین وجود داده‌های باز موجب فرصت برای رشد و نوآوری برای افراد خلاق و کارآفرین و رشد اقتصادی در شهرهای هوشمند می‌شود. در این حال کارآفرینان می‌توانند با استفاده از داده‌های باز، ایده‌های خود را به خدماتی که شهروندان نیاز دارند، تبدیل کنند.

در شهرهایی که سیاست داده‌های باز اجرایی شده‌، بسیاری ازخدمات الکترونیکی و غیر الکترونیکی توسط کارآفرینان و استارتاپ‌ها عملیاتی ‌شده ‌و از این جهت علاوه‌بر کمک به دستگاه‌های اجرایی، در یک محیط رقابتی بر کیفیت عرضه خدمات افزوده‌اند.

داده‌های باز دستگاه‌های اجرایی دولتی و عمومی

دستگاه‌های اجرایی دولتی و عمومی به‌عنوان نمایندۀ حاکمیت، باید نقطه شروع عرضه داده‌های باز در شهرها باشند؛ این موضوع در سطح جهانی با عنوان داده‌های باز حاکمیت (Open Governance Data-OGD) مطرح است. واضح است که شهروندان به عنوان پرداخت‌کنندگان مالیات و عوارض شهری و نیز به عنوان دریافت‌کنندگان خدمات، انتظار شفافیت و پاسخ‌گویی را از دستگاه‌های اجرایی دارند. دسترسی شهروندان به داده‌های دستگاه‌های اجرایی پیش‌نیاز مشارکت مردم در ادارۀ شهر و نیز ترغیب‌کنندۀ ایفای وظایف آن‌ها در برابر شهر و شهروندان است.

فناوری اطلاعات و ارتباطات (ICT) این امکان را برای دستگاه‌های اجرایی فراهم کرده که به آسانی و با هزینۀ کم بتوانند اطلاعات خود را بدون مراجعه مردم به دستگاه‌های اجرایی در اختیار شهروندان قرار دهند.

در حوزه‌هایی مانند آموزش و بهداشت، محیط زیست و آب وهوا، ترافیک و حمل‌ونقل، قوانین و مقررات و… می‌توانند اطلاعات خود را از طریق درگاه‌های خود یا درگاه واحد در اختیار تمام ذی‌نفعان خود قرار دهند. براساس گزارش سازمان ملل بدون داده‌های باز تحقق اهداف کلان توسعۀ پایدار برنامۀ سازمان ملل متحد ممکن نخواهد بود.

یکی از چالش‌های پیش روی بسیاری ازشهرها در کشورهای در حال توسعه، تأمین نرم‌افزارهای مورد نیاز خود، به‌ویژه در زمینۀ خدمات الکترونیک است. با در اختیارگذاردن داده‌ها، کارآفرینان و نوآوران و استارتاپها با ارائۀ مدل کسب و کار مناسب خود به تأمین نرم‌افزارها و خدمات الکترونیک می‌پردازند.

دسترسی به اطلاعات به عنوان یک توانمندساز و محرک اقتصادی بسیار مهم است. دسترسی آزاد و همگانی به اطلاعات موجب کاهش شکاف دیجیتالی (Digital Divide) در بین شهروندان می‌شود و از این طریق کمک‌کننده بالقوه به کاهش فقر و فاصلۀ طبقاتی در جامعه می‌شود.

داده‌های باز بخش خصوصی و شهروندان

در شهرهای هوشمند دسترسی آزاد به داده‌های دیگر ذی‌نفعان در شهرها نظیر بخش خصوصی (صاحبان کسب و کار) و شهروندان نیز اهمیت زیادی در کارایی و اثربخشی عملکرد شهر دارد.

براساس قوانین و مقررات کشوری و محلی، شهروندان و بخش خصوصی باید بسیاری از اطلاعات خود را در اختیار دستگاه‌های اجرایی بگذارند. همچنین بخش خصوصی و شهروندان در ارائۀ اطلاعاتی از خود که به رونق کسب و کار و شهرت آن‌ها کمک کند (یعنی تبلیغات) آمادگی کامل دارند و حاضر به ارائۀ هزینه هم هستند. این اطلاعات می‌تواند به شهروندان و دستگاه‌های اجرایی در دریافت و ارائۀ خدمات مؤثرتر و کاراتر باشد و نیز به برنامه‌ریزی شهری کمک کند.

به‌نظر می‌رسد بخش خصوصی و شهروندان در ارائۀ داده‌های باز، پیشروتر از دستگاه‌های اجرایی دولتی و عمومی هستند. رونق شبکه‌های اجتماعی از قبیل فیسبوک، توییتر، واتس‌اپ، تلگرام و… بر پایۀ داده‌های باز بخش خصوصی و پست‌هایی که مردم به اشتراک می‌گذارند، بنا ‌شده‌است.

شهرها می‌توانند از این قابلیت به‌خوبی استفاده کنند. نمودی از همکاری بخش عمومی و خصوصی (Public Private Partnership-PPP) در حوزه تبادل داده‌ها بین آن‌ها است.

امنیت داده‌ها و حریم شخصی در شهرهای هوشمند

در شهرهای هوشمند با وجود جریان آزاد داده‌ها، حفظ امنیت داده‌ها و حریم شخصی (Security & Privacy) اهمیت بسیار زیادی دارند. توازن بین این دو، یکی از مسائل مهم در شهرهای هوشمند است.

موضوع رعایت امنیت داده‌ها در شهرهای هوشمند در همۀ فرآیندهای اصلی (جمع‌آوری داده‌ها و اعمال داده‌ها، تبادل داده‌ها(انتقال دو طرفۀ داده‌ها)، پردازش و تحلیل داده‌ها و فرآیندهای فرعی (ذخیره‌سازی و بازخوانی داده‌ها، ایمن‌سازی داده‌هاو…) سیستم‌های شهر هوشمند ضروری است.

علاوه‌بر این رعایت امنیت و حفاظت فیزیکی در تمام زیرساخت‌ها و تجهیزات سخت‌افزاری (مانند شبکه‌های انتقال اطلاعات، مراکز داده و تجهیزات اکتیو و پسیودر آن‌ها، سنسورها و سیستم‌های کنترل) و نیز تمام نرم‌افزارهای اصلی و جانبی اهمیت زیادی دارد.

با پیچیده‌شدن سیستم‌ها در شهرهای هوشمند، ناپایداری سیستم‌ها افزایش می‌یابد. به همین دلیل هرگونه خرابکاری یا اشکال عمدی و غیر عمدی اثرات مخرب‌تری به‌دنبال دارد. رعایت امنیت و حفظ حریم شخصی در شهرهای هوشمند موجب جلب رضایت و حمایت شهروندان و دیگر ذی‌نفعان از فرآیند هوشمندسازی خواهد شد.

نقش داده‌های بزرگ   (big Data)در شهرهای هوشمند

شاید بتوان بزرگ‌ترین دستاورد شهر هوشمند را نتایج حاصل از تجزیه و تحلیل داده‌های انبوه (Big Data Analytics) دانست. داده‌های انبوه یا کلان داده‌ها (یا مه داده ها) که در شهرها جمع‌آوری می‌شوند دارای چهار ویژگی مهم زیر هستند:

۱. حجم انبوه و بسیار زیاد داده‌ها از اجزای سیستم‌های شهری به‌دست می‌آیند: اطلاعات و داده‌هایی که شهروندان دریافت یا ارائه می‌کنند، داده‌هایی که به کمک اینترنت اشیا از زیرساخت‌ها و دیگر اجزای شهر به‌دست می‌آیند، وضعیت آب و هوای شهر، وضعیت ترافیک شهر، مصرف انرژی، وضعیت خانه‌ها، وضعیت بهداشت و سلامت و آموزش تک‌تک افراد شهر، داده‌های مربوط به امنیت، ایمنی، اطلاعات مربوط به وقایع و حوادث اجتماعی، داده‌های کسب و کار، خرید و فروش و صدها نمونۀ دیگر که در هرکدام حجم بزرگی از داده‌ها تولید می‌شوند.

اغلب خدمات و رویدادهای شهر با همدیگر مرتبط بوده و وابستگی زیاد، متوسط و یا کم دارند؛ بنابراین برای تصمیم‌گیری مناسب براساس نگرش واقع‌گرایانه، به‌منظور افزایش کارایی و اثربخشی عملکرد شهر تجزیه و تحلیل این حجم انبوه اطلاعات با همدیگر ضروری است.

نتایج این تجزیه و تحلیل به‌ویژه برای برنامه‌ریزی شهر، مدیریت بحران‌های شهری اهمیت زیادی دارد. نتایج استخراج‌شده، علاوه‌بر کاربرد در مدیریت لحظه‌ای شهرها، برای پیش‌بینی‌های بلندمدت شهری مانند روند توسعۀ شهرها، پیش‌بینی نیازهای شهری در آینده کاربرد دارد.

۲. تجزیه و تحلیل داده‌های مربوط به سیستم‌های عمودی متنوع شهری با همدیگر، موجب کاهش خطای نتایج حاصل از تجزیه و تحلیل داده‌ها می‌شود که از جهت قضاوت و تصمیم‌گیری و اقدام بسیار اهمیت دارد.

در تجزیه و تحلیل داده‌های چندمتغیره (Multivariate Data Analysis) نسبت‌به تجزیه و تحلیل داده‌های تک‌متغیره (Monovariate Data Analysis) علاوه‌بر اینکه خطای نتایج کاهش می‌یابد، میزان همبستگی و ارتباط متغیرها با یکدیگر نیز قابل محاسبه است که در توسعه و برنامه‌ریزی شهری و رفع چالش‌ها بسیار حایز اهمیت است.

برای مثال، در بررسی موضوعات اجتماعی مانند جرم و جنایت در شهرها عوامل بسیار زیادی مانند مشخصات فردی و خانواده؛ محل زندگی؛ محل وقوع جنایت؛ وضعیت کسب و کار و درآمد؛ وضعیت مسکن فرد؛ تحصیلات؛ سلامت و بهداشت؛ محیط اجتماعی و… باید به همه این اطلاعات دسترسی داشت و با هم به بررسی آن‌ها پرداخت.

۳. شهرها هرلحظه در حرکت و جنبش و تکاپو هستند، مصرف انرژی به صورت لحظه‌ای در حال تغییر است، ترافیک شهر به‌صورت لحظه‌ای تغییر می‌کند، آب و هوای شهر دارای تغییرات لحظه‌ای است، هر زمان ممکن است اتفاق خاصی از نظر ایمنی و امنیت، مانند وقوع حوادث طبیعی و انسان‌ساز رخ دهد، تراکنش‌های مالی در حوزۀ کسب و کار و تجارت در حجم انبوه و به‌صورت لحظه‌ای اتفاق می‌افتد.

بنابراین داده‌های شهری به‌سرعت در شهر تغییر می‌کنند و برای پاسخ‌گویی لحظه‌ای و به‌موقع لازم است پردازش داده‌های شهر نیز بی‌درنگ انجام شود.

۴. منابع داده‌های شهری بسیار متفاوت ولی مرتبط با هم هستند، داده‌های شهری مربوط به حوزه‌های مالی و کسب و کار و تجارت، داده‌های مربوط به حوزه‌های انسانی و اجتماعی مانند داده‌های مربوط به سلامت و بهداشت، آموزش و پرورش، رفتارهای فردی و اجتماعی، داده‌های حقوقی، داده‌های شخصی، داده‌های مربوط به اشیا، داده‌های مربوط به فرآیندها و فعالیت‌های شهری مانند حمل‌ و نقل مسافر و ترافیک شهری و ده‌ها نوع دیگر که اغلب این داده‌ها نیز مالکان و متولیان و بهره‌برداران جداگانه‌ای دارند.

۵. فرمت داده‌های شهری نیز بسیار متنوع است. ‌دسته‌بندی مهم داده‌های شهری به داده‌های مکانمند و داده‌های توصیفی انجام می‌شود. برای مثال، داده‌های مربوط به املاک و معابر شهری؛ اطلاعات ترافیک و حمل‌ونقل شهری؛ داده‌های مربوط به حوادث طبیعی اغلب از نوع داده‌های وابسته به مکان هستند.

تراکنش‌های مالی؛ داده‌های کسب و کار و تجاری؛ سلامت و بهداشت و آموزش اغلب از نوع داده‌های توصیفی هستند. همچنین فرمت ذخیره‌سازی داده‌های شهری در قالب داده‌های متنی، تصویری، ویدیوئی، صدا، آنالوگ و دیجیتال و… بسیار متنوع است.

با پردازش کلان‌داده‌ها (داده‌های بزرگ) امکان ارایۀ آن‌ها به‌صورت داشبردهای شهری در مراکز کنترل شهر به‌صورت لحظه‌ای و با فرمت‌های گوناگون مانند اعداد و ارقام، جدول، گراف، تصویر، نقشه، صدا، فیلم و… فراهم می‌شود. داشبردها در مدیریت به‌موقع و اثربخش و کارای شهر به‌خصوص در زمان وقوع بحران در شهر بسیار مؤثر هستند.

در به‌کارگیری کلان‌داده‌های شهری اطمینان از صحت و دقت داده‌ها، به‌روزبودن و یکپارچگی ‌داده‌ها که از منابع مختلف جمع‌آوری می‌شوند و نیز دیگر پردازش‌های اولیه بسیار با اهمیت است و موجب افزایش کیفیت داده‌ها می‌شود. این کار به‌نوبۀ خود موجب افزایش کیفیت نتایج و درنتیجه کیفیت بهتر تصمیم‌های اخذشده‌خواهد شد.