نقش کلان داده‎ها در ایجاد شهرهای هوشمند

شهرهای بزرگ و صنعتی با چالش‎های متعددی مواجه هستند. دولت‎ها و شهرداری‎ها برای کاهش هزینه‎های شهری به دنبال ایجاد زیرساخت‎های لازم برای هوشمندکردن شهرها هستند. امروزه تحلیل کلان داده‎ها توانسته تحقق شهرهای هوشمند را امکان‎پذیر سازد. استفاده از رایانش ابری می‎تواند زمینه‎ساز جمع‎آوری آسان داده‎ها، ذخیره‎سازی مطمئن و بهبود آنالیز اطلاعات شود.

کلان‎داده‎ها و اینترنت اشیا دو زیرساخت وابسته به یکدیگر هستند. استفاده از داده‎های بزرگی که توسط اشیا هوشمند تولید می‎شوند، می‎تواند هر سازمان و کسب وکاری رامتحول نماید. با استفاده از یادگیری ماشین، اشیا با استفاده از داده‎های ذخیره‎شده رفتارهای جدیدی را یاد می‎گیرند و خود را با محیط اطراف‎شان تطبیق می‎دهند.

شهر هوشمند و جایگاه آن در آینده جهان

در حال حاضر یک تعریف واحد و معین از شهر هوشمند ارائه نگردیده است. امّا از ویژگی‎هایی که برای شهرهای هوشمند برشمرده می‎شود می‎توان پی برد که چنین شهرهایی شامل منابع سخت‎افزاری ونرم‎افزاری یکپارچه‎ای هستند که با جمع‎آوری داده امکان مدیریت شهری را فراهم می‎نمایند. توسعه شهرها و کمبود منابع باعث گردیده تا شهر هوشمند به عنوان تنها  راهکار برای مدیریت شهری در قرن ۲۱ مطرح شود.

در یک شهر هوشمند با مفاهیمی هم‎چون دولت هوشمند، شهروند هوشمند، زندگی هوشمند، ساختمان هوشمند، اقتصاد هوشمند، فروشگاه‎های هوشمند، رفت و آمد هوشمند، انرژی هوشمند و سلامت هوشمند مواجه هستیم. در تمامی موضوعات بالا شاهد حجم عظیمی از داده‎ها هستیم که نیاز به پردازش و مدل‎سازی برای تصمیم‎گیری دارند.

تعریف کلان داده‎ها (Big Data)

برای کلان داده‎ها یا داده‎های حجیم تعاریف متعددی ارائه می‎شود. در ادامه به ارائه ۴ تعریف مطرح در این زمینه می‎پردازیم. هر کدام از این تعاریف بخشی از ویژگی‎های داده‎های بزرگ را نشان می‎دهند.

1. به رشد نمایی موجودیت‎ها و اطلاعات ساختاریافته و غیرساختاریافته مرتبط با آن موجودیت‎ها گفته می‎شود.
2. داده‎هایی که در هر جایی ریشه دارند از جمله اطلاعات جمع‎آوری شده از حسگرها، پست‎های موجود در یک شبکه اجتماعی، تصاویر دیجیتالی، رکوردهای مرتبط با تراکنش‎های مالی، سیگنال‎های رادیویی و هر نوع داده دیگر، جزئی از کلان داده‎ها می‎باشند.
3. کلان داده‎ها به عنوان یک مجموعه بزرگ از داده‎ها تعریف شده می‎باشند که غیرساخت‎یافته و غیرسازمان‎یافته می‎باشند.
4. کلان داده‎ها شکلی از داده‎ها می‎باشند که پردازش آن‎ها در قالب ساختار پایگاه داده‎های معمول، مشکل و حتی غیرممکن می‎باشد.

کاربرد کلان داده‎ها در شهرهای هوشمند

می‎توان با پردازش داده‎های خام، آن‎ها را برای استفاده در شهرها آماده نمایند. ازداده‎های حجیم برای بهبود سرویس‎ها/خدمات مختلف شهری استفاده می‎شود. علاوه براین، کلان داده‎ها می‎توانند به تصمیم‎گیران در برنامه‎ریزی، توسعه خدمات شهری و مدیریت مصرف منابع کمک نمایند. از مهمترین کاربردهای کلان‎داده‎ها در شهرهای هوشمند می‎توان به موارد زیر اشاره کرد:

• مدیریت انرژی هوشمند
• آموزش هوشمند
• شبکه‎های انتقال انرژی(Smart Grid)
• حمل ونقل هوشمند
• شهروند الکترونیک
• بهداشت و درمان هوشمند
• بهبود خدمات شهری و مکانیزه‎اسیون شدن آن‎ها
• نظارت بر زیرساخت‎ها
• کنترل ترافیک شهری

ویژگی‎های مهم کلان داده‎ها

هر داده حجیمی که از یک منبع ذخیره می‎شود دارای ویژگی‎های منحصربفردی می‎باشد. برخی از این ویژگی‎ها(خصوصیات) در بین اکثر داده‎ها مشاهده می‎شوند. در زیر لیستی از خصوصیات مشترک بین داده‎های بزرگ عنوان گردیده است:

• حجم: همه داده‎های حجیم دارای حجم زیادی از رکوردهای اطلاعاتی می‎باشند که توسط منابع گوناگون ایجاد گردیده‎اند.
• شتاب: داده‎های حجیم زمانی ارزش پیدا می‎کنند که بتوان بصورت بلادرنگ آن‎ها را پردازش کرد(شتاب نشان‎دهنده سرعت ایجاد داده + ذخیره‎سازی + آنالیز + پشتیبانی می‎باشد)
• تنوع: کلان‎داده‎ها دارای تنوع گونه‎ای زیادی می‎باشند به همین دلیل نمی‎توان آن‎ها را به آسانی دسته‎‎بندی کرد و در جدوال پایگاه ‎داده‎های معمول جای داد.
• تغییرپذیری: داده‎های حجیم به سرعت تغییرپذیر هستند و معنا و مفهوم داده‎ها به سرعت تغییر می‎کنند.
• ارزش‎آفرینی: تحلیل درست داده‎های بزرگ مزیت‎های رقابتی بسیاری را برای کسب و کارها به ارمغان خواهد آورد.
• اعتبار یا صحت: یکی از مهمترین خصیصه‎های کلان‎داده‎ها میزان صحت داده‎ای می‎باشد که باعث معنادار شدن نتایج خواهد شد.

مزایای به کارگیری کلان‎داده‎ها در شهرهای هوشمند

در حال حاضر مدیران شهری، تلاش بسیاری را برای هوشمندسازی شهرهای خود شروع کرده‎اند. آن‎ها امیدوارند با هوشمندکردن شهرها، شهروندان خود را از مزایای اقتصادی، اجتماعی، فرهنگی و بهبود کیفیت زندگی برخوردار سازند. در ادامه به برخی از مزایای مهم شهرهای هوشمند اشاره می‎کنیم:

1. به کارگیری سیستم‎های هوشمند برای برنامه‎ریزی منابع سازمانی(نرم‎افزاری و سخت‎افزاری)
2. به کارگیری سیستم‎های نظارتی
3. افزایش شفافیت و اشتراک‎گذاری منابع برای توسعه کسب و کارهای شهروندان
4. ارائه نوآوری‎های جدید و ترغیب نهادهای مختلف در مشارکت‎های اجتماعی
5. بهبود بهره‎وری، اثربخش و کارآیی در کلیه واحدهای شهری
6. ایجاد یک جامعه دانش‎محور(داده‎محور)
7. کنترل ترافیک و جلوگیری از پیامدهای ناگوار ناشی از آن بر شهروندان
8. بهبود روش‎های مدیریت داده و پیشرفت در محاسبات ابری

چالش‎های کلان‎داده‎ها برای شهر هوشمند

به کارگیری داده‎های حجیم در شهرهای هوشمند، چالش‎های متعددی را به همراه می‎آورد. شهرهای هوشمند از پویایی بالایی برخوردار هستند و این پویایی تغییرات لحظه‎ای را در شرایط محیطی به همراه می‎آورد. بنابراین استفاده از کلان‎داده‎ها در چنین محیط‎هایی نیاز به پردازش بلادرنگ دارد. وجود تاخیر حداقلی در پردازش داده‎های بزرگ نیز می‎تواند مشکلات بسیاری را به وجود آورد. در ادامه به بررسی مهمترین چالش‎های Big Data در Smart Citiy ها می‎پردازیم:

• وجود داده‎هایی با فرمت‎های مختلف و غیرساختاریافته
• دریافت داده‎های مشابه از منابع(حسگرهای) گوناگون(مشکل عدم جامعیت وناسازگاری داده‎ها)
• پیچیدگی کنترل سطح دسترسی در اشتراک‎گذاری داده‎ها و اطلاعات در بین دپارتمان‎های مختلف شهری
• حفظ حریم خصوصی شهروندان
• رعایت کیفیت داده‎ها
• مشکلات امنیتی و حفظ محرمانگی اطلاعات
• مدیریت هزینه‎های ذخیره‎سازی و پردازش اطلاعات
• افزایش جمعیت شهرها و بزرگ‎شدن حجم داده‎ها به صورت نمایی
• پیچیدگی پیاده‎سازی و اجرای مدل‎های شبیه‎سازی

باید توجه داشت که شهر هوشمند(Smart City) یک اصطلاح لوکس برای تبلیغات مدیران شهری نمی‎باشد بلکه برای پیاده‎سازی چنین مفهومی باید به ایجاد زیرساخت‎های شهری توجه کرد. مدیران ارشد شهری از هم‎اکنون باید به دنبال آماده‎سازی امکانات و قوانین برای ایجاد شهرهای هوشمند باشند تا بتوانند در سالیان آینده مدیریت شهری را براساس کلان داده‎ها پیش ببرند.