شهرهای پایدار پارادایم پیشرو جهانی شهرسازی بوده اند. بدون شک، توسعه پایدار، از زمان انتشار گسترده آن در اوایل دهه 1990، تأثیر مثبتی بر برنامه ریزی و توسعه شهری داشته است. این مربوط به فرصت‌های عظیمی است که کشف شده است و مزایای عظیمی که در رابطه با اشکال شهری پایدار، به‌ویژه شهرهای فشرده و اکو شهرها تحقق یافته است. با این حال، چنین اشکالی همچنان با تعدادی از مشکلات، مسائل و چالش ها همراه است. این عمدتاً شامل این سؤال است که چگونه باید آنها را نظارت کرد، درک کرد، تجزیه و تحلیل کرد و برنامه‌ریزی کرد تا بهبود، پیشرفت و حفظ سهمشان در پایداری و در نتیجه برای غلبه بر انواع مشکلات شرورانه، مسائل حل‌نشده و چالش‌های پیچیده ای که آنها را در بر می‌گیرند. این به نوبه خود ما را به سؤال فعلی مربوط به ارتباط ضعیف بین و تکه تکه شدن شدید شهرهای پایدار و شهرهای هوشمند به عنوان رویکردها و مناظر به ترتیب، علیرغم نقش اثبات شده فناوری اطلاعات و ارتباطات پیشرفته، همراه با پتانسیل استفاده نشده فناوری کلان داده و کاربردهای جدید آن در حمایت از شهرهای پایدار به منظور افزایش و بهینه سازی عملکرد آنها تحت عنوان «شهرهای پایدار هوشمند» است. در این راستا، اخیراً فشار آگاهانه ای برای هوشمند شدن شهرهای پایدار و در نتیجه پایدارتر شدن با استقبال ویژه از فناوری داده های بزرگ و برنامه های کاربردی جدید آن به امید رسیدن به سطح مطلوب پایداری انجام شده است. در این میان، ما در بحبوحه گسترش افق های زمانی در برنامه ریزی و توسعه شهری هستیم. در این زمینه، شهرهای پایدار در سراسر جهان اهداف هوشمند بلندپروازانه‌ای را اتخاذ کرده‌اند که در آینده‌ای دور گسترش می‌یابند. اساساً، دیدگاه‌ها و مسیرهای متعددی برای دستیابی به شهرهای پایدار هوشمند بر اساس نحوه مفهوم‌سازی و عملیاتی‌سازی آنها وجود دارد. هدف این مقاله ایجاد چشم اندازی برای شهرهای پایدار هوشمند آینده با پاسخ به 6 سوال راهنما برای مرحله 3 مطالعه آینده در حال انجام است. این مطالعه با هدف تجزیه و تحلیل، بررسی و توسعه یک مدل جدید برای شهرهای پایدار هوشمند آینده با استفاده از پس‌کستینگ به عنوان یک رویکرد علمی انجام می‌شود. این شامل مجموعه ای از مقالات است که این مقاله دومین مقاله از آن ها است، به دنبال مقالات قبلی با مراحل 1 و 2. تصاویر رویایی از آینده بلندمدت می تواند حرکتی شتابان را به سمت دستیابی به اهداف بلندمدت پایداری تحریک کند.

شهرهای معاصر نقش محوری در توسعه پایدار استراتژیک دارند. از این رو، در عملیاتی کردن این مفهوم و به کارگیری این گفتمان، جایگاهی مرکزی به دست آورده اند. این به وضوح در هدف توسعه پایدار 11 (SGD 11) دستور کار 2030 سازمان ملل متحد منعکس شده است که به دنبال ایجاد پایدارتر، انعطاف پذیرتر، فراگیرتر و ایمن تر شهرها است [ 73 ]. شهرهای پایدار برای مدت طولانی پارادایم پیشرو جهانی شهرسازی بوده اند [ 19 , 74 , 77 , 78 , 79] برای بیش از سه دهه یا بیشتر. موضوع «شهرهای پایدار» بی‌نهایت جذاب و فریبنده است، زیرا بازیگران متعددی در جنبه‌های آکادمیک و عملی این تلاش دخیل هستند، از جمله مهندسان و معماران، فن‌آوران سبز، متخصصان محیط‌های ساختمانی و طبیعی، و دانشمندان محیط‌زیست و اجتماعی، و اخیراً دانشمندان کامپیوتر، دانشمندان داده و دانشمندان شهری. همه این بازیگران در حال انجام تحقیق و توسعه استراتژی ها و برنامه هایی برای مقابله با عناصر چالش برانگیز شهرسازی پایدار هستند.

از زمان انتشار گسترده آن در اوایل دهه 1990، توسعه پایدار اثرات مثبت قابل توجهی بر برنامه ریزی و توسعه شهرها از نظر ابعاد مختلف پایداری داشته است. همچنین بحث در مورد شکل شهرها را احیا کرده است [ 40]. در این راستا، نسل کاملی از محققان و دست اندرکاران شهری را به جست و جوی فرصت های عظیم و امکانات شگفت انگیزی که می تواند توسط برنامه ریزی و توسعه شهری پایدار به دست می آید و مزایای عظیمی که می توان از آن به دست آورد، الهام بخشید. اشکال (به ویژه شهرهای فشرده و اکو شهرها)، به عبارت دیگر، فرم هایی برای سکونتگاه های انسانی که می توانند سطح پایداری لازم را برآورده کنند و محیط ساخته شده را قادر به عملکرد سازنده کنند. این امر می تواند از طریق بهبود مستمر مشارکت آنها در اهداف توسعه پایدار از نظر کاهش استفاده از مواد، کاهش مصرف انرژی، کاهش آلودگی و به حداقل رساندن ضایعات، و همچنین از نظر بهبود عدالت، شمول، کیفیت زندگی، و تندرستی.

با این حال، شرایط جدید نیاز به پاسخ های جدید دارد. این به گسترش شهرنشینی و ظهور فناوری اطلاعات و ارتباطات و چگونگی تغییر شدید شهرنشینی پایدار مربوط می شود. نیروی دگرگون کننده شهرنشینی و فناوری اطلاعات و ارتباطات و نقشی که شهرها می توانند ایفا کنند پیامدهای گسترده ای دارد. با همه شاخص‌ها، دنیای شهری تا حد زیادی در عرض چند دهه به فناوری و کامپیوتری تبدیل می‌شود و فناوری اطلاعات و ارتباطات به‌عنوان یک فناوری توانمند، یکپارچه و سازنده قرن بیست و یکم، بر این اساس، اگر تعیین‌کننده نباشد، در پرداختن به بسیاری از موارد مفید خواهد بود. معماهای مطرح شده، مسائل مطرح شده و چالش های ارائه شده توسط شهرنشینی. بنابراین، هدایت استفاده از فناوری اطلاعات و ارتباطات نوظهور به سمت درک و کاهش فعالانه اثرات بالقوه شهرنشینی، دارای ارزش استراتژیک است. با هدف اولیه مقابله با بسیاری از مشکلات لاینحل و شرور درگیر در عملکرد عملیاتی، مدیریت، برنامه ریزی، توسعه و حکمرانی شهری، به ویژه در زمینه پایداری. در واقع، شهرنشینی سریع جهان چالش‌های مهم و بی‌سابقه‌ای مرتبط با پایداری ایجاد می‌کند (به عنوان مثال، [26 ، 31 ، 34 ]) به دلیل مسائل ناشی از رشد شهری. به طور خلاصه، اثرات چند بعدی ناپایداری به احتمال زیاد با شهرنشینی تشدید می شود. رشد شهری پایداری شهرها را به خطر می اندازد [ 53]. بنابراین، فناوری اطلاعات و ارتباطات برای مهار اثرات شهرنشینی و رویارویی با چالش های پایداری، از جمله در بافت شهرهای پایدار که در تلاش برای بهبود، پیشرفت و حفظ سهم خود در اهداف پایداری هستند، به منصه ظهور رسیده است. توسعه. استفاده از فناوری اطلاعات و ارتباطات پیشرفته در شهرهای پایدار، رویکردی مؤثر برای جدا کردن سلامت شهر و کیفیت زندگی شهروندان از مصرف انرژی و مواد و خطرات زیست‌محیطی مرتبط با عملیات، عملکردها، خدمات، استراتژی‌ها و سیاست‌های شهری است. 13 ].

شهرهای پایدار هوشمند به عنوان یک رویکرد یکپارچه و کل نگر به شهرسازی، نمونه ای از برنامه ریزی و توسعه شهری پایدار، یک رویکرد استراتژیک برای دستیابی به اهداف بلندمدت پایداری شهری – با پشتیبانی از فناوری های پیشرفته و کاربردهای جدید آنها است. بر این اساس، دستیابی به وضعیت شهرهای پایدار هوشمند نمونه ای از پایداری شهری را نشان می دهد. این مفهوم به حالت مطلوب (هنجاری) اشاره دارد که در آن یک شهر تلاش می کند تا تعادل سیستم های اجتماعی-اکولوژیکی را از طریق اتخاذ و اجرای استراتژی های توسعه پایدار به عنوان یک مسیر مطلوب (هنجاری) حفظ کند [ 19 ].]. این تعادل مستلزم تقویت سیستم‌های فیزیکی، زیست‌محیطی، اجتماعی و اقتصادی شهر در راستای پایداری در درازمدت با توجه به وابستگی متقابل، هم‌افزایی و اهمیت یکسان آن‌ها است. این هدف استراتژیک بلند مدت مستلزم است، همانطور که توسط [ 7]، پ. 601)، “تقویت پیوند بین تحقیقات علمی، نوآوری های تکنولوژیکی، شیوه های سازمانی، و طراحی و برنامه ریزی سیاست در ارتباط با پایداری. همچنین مستلزم یک چشم‌انداز بلندمدت، یک رویکرد فرا رشته‌ای، و یک دیدگاه سیستم‌محور در پرداختن به مسائل زیست‌محیطی، اقتصادی، اجتماعی و فیزیکی است.» همه این الزامات در هسته پشتوانه سازی به عنوان یک رویکرد علمی و برنامه ریزی برای آینده پژوهی قرار دارند. این رویکرد توسعه، اجرا، ارزیابی و بهبود مدل‌هایی را برای شهرهای پایدار هوشمند، با تمرکز ویژه بر مداخلات عملی برای یکپارچه‌سازی و بهبود سیستم‌های شهری و هماهنگی و پیوند حوزه‌های شهری با استفاده از فناوری‌های پیشرفته در راستای چشم انداز پایداری یکی از جذاب‌ترین رشته‌های تحقیقاتی در حوزه شهرسازی پایدار هوشمند، پژوهشی است که به آینده‌ پژوهی مربوط می‌شود. ارتباط و منطق پشت رویکرد تحقیقات آینده به برنامه ریزی استراتژیک و توسعه مرتبط با تلاش ها، ابتکارات یا راه حل های پایداری بلندمدت مرتبط است. و پس‌کستینگ برای هر نوع برنامه‌ریزی و فرآیند توسعه چندوجهی مناسب است (به عنوان مثال، [38 ])، و همچنین برای مقابله با مشکلات و چالش های پایداری شهری [ 19 ، 23 ، 29 ، 52 ، 59 ].

هدف این مقاله ایجاد چشم اندازی برای شهرهای پایدار هوشمند آینده با پاسخ به 6 سوال راهنما برای مرحله 3 آینده پژوهی در حال انجام است، یعنی:

• شرایط مرجع برای چشم انداز آینده چیست؟
• سیستم فنی-اجتماعی پایدار و برآورده شدن نیازهای آینده چگونه به نظر می رسد؟
• چشم انداز آینده چه تفاوتی با سیستم های اجتماعی و فنی موجود دارد؟
• دلیل توسعه چشم انداز آینده چیست؟
• کدام مشکلات، مسائل و چالش های پایداری با دستیابی به اهداف اعلام شده و در نتیجه دستیابی به اهداف تعیین شده برطرف شده است؟
• کدام فناوری های پیشرفته و کاربردهای جدید آنها در چشم انداز آینده مورد استفاده قرار گرفته است؟

این آینده پژوهی با هدف تجزیه و تحلیل، بررسی و توسعه یک مدل جدید برای شهرهای پایدار هوشمند آینده با استفاده از پشتیبان به عنوان یک رویکرد علمی انجام می شود. در مجموع شامل 6 مرحله و تعدادی سوال راهنما برای هر مرحله است. بر این اساس، شامل مجموعه‌ای از مقالات است که این مقاله دومین مقاله از آن‌ها است، به دنبال مقالات قبلی با مراحل 1 و 2: جهت‌گیری مسئله استراتژیک [ 19 ]. این مقاله به‌عنوان دنباله‌ای، کل مطالعه بک‌استینگ را طی می‌کند: مرحله 4 با 2 مقاله، مرحله 5 با 1 مقاله، و مرحله 6 با 1 مقاله. در مجموع، از آنجایی که این یک پروژه علمی گسترده است که شامل توصیف، بررسی، ترکیب، طراحی، تجزیه و تحلیل و گردآوری است، تقسیم آن به مجموعه‌ای از مقالات مناسب‌تر است.

ساختار باقی مانده این مقاله به شرح زیر است. بخش 2 پیشینه ای از آینده پژوهی را ارائه می دهد، از جمله مروری بر حوزه مورد تحقیق، موضوع وضعیت فعلی و مطالعات و تاریخچه مربوطه در مورد موضوع. بخش 3 با تأکید بر گام 3 بر روش بک کستینگ متمرکز است. بخش 4 با پاسخ دادن به 6 سؤال راهنما با جزئیات بیشتر به دنبال رویکرد کاربرد پس‌کستینگ، به مرحله 3 مطالعه آینده می‌پردازد. این مقاله در بخش 5 با بحث و نتیجه گیری به پایان می رسد.

شهرهای پایدار با تعدادی از مشکلات، مسائل و چالش‌ها (به عنوان مثال، کمبودها، مشکلات محدودیت‌ها، اشتباهات و عدم قطعیت‌ها) زمانی که نوبت به مدیریت، برنامه‌ریزی، طراحی، توسعه و حکمرانی آنها در زمینه پایداری می‌رسد (به عنوان مثال، [ 16 ، 17 ، 19 ، 27 ، 28 ، 54 ]). این عمدتاً شامل این سؤال است که چگونه اشکال شهری پایدار باید نظارت، درک و تجزیه و تحلیل شوند تا به طور مؤثر برنامه ریزی، طراحی، توسعه، مدیریت و اداره شوند از نظر افزایش و حفظ عملکرد پایداری آنها [ 13 ].]. بحث اساسی این است که راه‌حل‌های نوآورانه‌تر و رویکردهای پیچیده‌تر برای غلبه بر مشکلات شرورانه، مسائل حل‌نشده، و چالش‌های پیچیده مربوط به اشکال شهری پایدار مورد نیاز است. این ما را به سوال فعلی مربوط به ارتباط ضعیف و پراکندگی شدید بین شهرهای پایدار و شهرهای هوشمند به عنوان رویکردها و مناظر به ترتیب می رساند (به عنوان مثال، [ 3 ، 7 ، 13 ، 16 ، 19 ، 20 ، 49 ])، با وجود پتانسیل بزرگ فناوری اطلاعات و ارتباطات پیشرفته برای و نقش اثبات شده آن در حمایت از شهرهای پایدار در بهبود عملکرد آنها تحت عنوان «شهرهای پایدار هوشمند» (به عنوان مثال، نگاه کنید به [ 7 ]، 8 ، 17 ، 49 ، 68 ]). به طور خاص، فرصت‌های فوق‌العاده‌ای برای استفاده از محاسبات داده‌های بزرگ و فناوری‌های زیربنایی و کاربردهای جدید آن‌ها در شهرهای پایدار برای بهبود، پیشرفت و حفظ سهم آنها در اهداف توسعه پایدار در دسترس است. نقطه قوت اصلی فناوری کلان داده تأثیر بالایی است که بر بسیاری از جنبه‌های شهرهای پایدار هوشمند و زندگی شهروندان آن‌ها خواهد داشت (به عنوان مثال، [ 2 ، 3 ، 4 ، 6 ، 8 ، 13 ، 58 ، 71 ] را ببینید). .

با توجه به موارد فوق، تلاش‌های تحقیقاتی اخیر شروع به تمرکز بر هوشمندسازی شهرهای پایدار از طریق افزایش و بهینه‌سازی عملکرد عملیاتی، مدیریت، برنامه‌ریزی، طراحی، توسعه و حکمرانی آن‌ها در راستای چشم‌انداز بلندمدت پایداری تحت آنچه عنوان شده است، کرده‌اند. «شهرهای پایدار هوشمند» ([ 7 ، 8 ، 9 ، 12 ، 16 ، 17 ، 19 ]، بیبری و کروگستی 2017ج). این موج از تحقیقات حول محور یکپارچه سازی مناظر و رویکردهای شهرهای پایدار و شهرهای هوشمند به طرق مختلف به امید رسیدن به سطح مورد نیاز از پایداری و بهبود استاندارد زندگی شهروندان است [ 13 ].]. این رویکرد یکپارچه از نظر ترکیب نقاط قوت شهرهای پایدار و شهرهای هوشمند بر اساس اینکه چگونه مفهوم شهرهای پایدار هوشمند را می توان مفهوم سازی و عملیاتی کرد، شکل های مختلفی به خود می گیرد، همانطور که در مورد شهرهای پایدار وجود داشته است. در واقع، چندین مطالعه موضعی (به عنوان مثال، [ 3 ، 7 ، 8 ، 13 ، 17 ، 49 ، 50 ، 62 ، 68 ، 81]) به ادغام رویکردهای شهر پایدار و شهر هوشمند از دیدگاه های مختلف پرداخته اند. بر این اساس، هنوز تعداد زیادی فرصت برای کشف رویکردهای جدید برای شهرسازی پایدار هوشمند وجود دارد. تمرکز در این مقاله بر ادغام اصول طراحی و شیوه‌های برنامه‌ریزی فرم‌های شهری پایدار با محاسبات کلان داده و فناوری‌های زیربنایی و کاربردهای جدید آن‌ها است که توسط شهرهای هوشمند آینده ارائه می‌شوند. فرض اساسی این است که سیل در حال تکامل داده های بزرگ با منابع گسترده اش پاسخ به چالش برانگیزترین سوالات تحلیلی و همچنین راه حل هایی برای پیچیده ترین چالش های مربوط به پایداری در مواجهه با شهرنشینی را در خود پنهان می کند. همچنین نقش کلیدی در درک اجزای شهری به عنوان عوامل داده ایفا می کند.

در سال های اخیر، تشدید قابل توجه داده سازی وجود داشته است. این امر در گسترش ریشه ای در حجم، دامنه، تنوع و دانه بندی داده های تولید شده در مورد محیط های شهری و شهروندان (به عنوان مثال، [ 46 ، 47 ، 48 ])، با هدف اولیه کمی کردن کل شهر آشکار می شود. قرار دادن آن در قالب داده تا بتوان آن را سازماندهی و تجزیه و تحلیل کرد [ 13]. ما در حال حاضر در دنیایی که به سرعت در حال شهرنشینی است، شتاب داده سازی شهر را تجربه می کنیم و شاهد طلوع عصر کلان داده نه از پنجره، بلکه در زندگی روزمره هستیم. زندگی روزمره شهری ما با سنجش داده ها، پردازش داده ها، و شبکه های ارتباطی درگیر شده است و دنیای سیمی ما حجم عظیم و باورنکردنی داده را تولید و تجزیه و تحلیل می کند. شهر مدرن در حال تبدیل شدن به صورت فلکی از ابزارها و رایانه ها در مقیاس های مختلف است و به مهی از دستورالعمل های نرم افزاری تبدیل می شود که برای عملکرد عملیاتی، برنامه ریزی، طراحی، توسعه و اداره شهر ضروری هستند. داده‌سازی رویدادهای فضایی و زمانی در سطح شهر به یک عامل برجسته برای اجرای شهرسازی پایدار هوشمند تبدیل شده است.

در نتیجه داده‌سازی، عصر جدیدی در حال شکل‌گیری است که در آن شهرسازی پایدار هوشمند به طور فزاینده‌ای به داده‌محور تبدیل می‌شود. در قلب چنین شهرسازی، درک محاسباتی از سیستم‌ها و فرآیندهای شهری است که زندگی شهری را به شکلی از قوانین منطقی و رویه‌های الگوریتمی تبدیل می‌کند – که با رویکردهای علمی مبتنی بر داده‌ها به علم شهری و پایداری شهری، پشتیبان و آگاه می‌شود، و در عین حال از شهری نیز استفاده می‌کند. داده های بزرگ برای ارائه دیدگاه جامع تر و یکپارچه تر و هوش سینوپتیک از شهر [ 13 ]. این امر به طور فزاینده ای به سمت بهبود، پیشرفت و حفظ سهم شهرهای پایدار در اهداف توسعه پایدار در جهان به طور فزاینده شهرنشینی هدایت می شود.

ما در طلوع آنچه به عنوان “پارادایم چهارم علم” نامیده می شود زندگی می کنیم، یک انقلاب علمی که با ظهور اخیر علم و تجزیه و تحلیل داده های بزرگ و همچنین پذیرش و استفاده فزاینده از فناوری های اساسی در علم مشخص شده است. و شیوه های پژوهشی علمی همه چیز در مورد توسعه علم و تولید دانش به لطف سیل داده های آشکار و فزاینده اساساً در حال تغییر است. بنابراین، بهمن داده‌های آتی سوخت اولیه این عصر جدید است، که فرآیندهای محاسباتی قدرتمند یا الگوریتم‌های تحلیلی از آن برای تولید دانش مفید و بینش عمیق مربوط به طیف گسترده‌ای از کاربردهای عملی استفاده می‌کنند.

به‌عنوان حوزه جدیدی از علم و فناوری، «علم و تجزیه و تحلیل داده‌های بزرگ مظهر قدرت دگرگون‌کننده بی‌سابقه‌ای است – که نه تنها در شکل انقلابی کردن علم و دگرگونی دانش، بلکه در پیشبرد شیوه‌های اجتماعی، تسریع تغییرات عمده، و تقویت جامعه متجلی می‌شود. انتقال از اهمیت ویژه ای برخوردار است، این امر باعث ایجاد یک تغییر عظیم در نحوه درک، مطالعه، برنامه ریزی، بهره برداری و مدیریت شهرهای پایدار و شهرهای هوشمند برای بهبود و حفظ پایداری در مواجهه با گسترش شهرنشینی می شود ([ 14 ]]، پ. 79). به بیان دیگر، این شیوه‌ها به شدت به شکلی از شهرسازی مبتنی بر داده‌ها پاسخ می‌دهند که شیوه‌ی کلیدی تولید برای شهرهایی است که به عنوان شهرهای پایدار هوشمند شناخته می‌شوند و نظارت، درک و تحلیل آن به طور فزاینده‌ای بر فناوری‌های کلان داده تکیه می‌کند.

به طور خلاصه، چهارمین انقلاب علمی قرار است در شهرها فوران کند و به طور ناگهانی و چشمگیر در سراسر جهان رخ دهد. این امر در قطعاتی که با آجرها در مقیاس وسیعی برخورد می‌کنند آشکار می‌شود، زیرا ابزار دقیق، داده‌سازی و رایانه‌سازی در فضاهایی که ما در آن زندگی می‌کنیم نفوذ می‌کند. شهرنشینی این مربوط به این است که چه ابعادی از شهرها بیشتر تحت تأثیر قرار خواهند گرفت. چگونه برنامه ریزی شهری، طراحی، توسعه و حکمرانی باید تغییر و تکامل یابد. و مهمتر از همه، اینکه چگونه شهرها می توانند فرصت ها و اختلالات تکنولوژیکی را در آغوش بگیرند و برای آن آماده شوند.

با توجه به موارد فوق، در آغاز یک دهه جدید، ما این فرصت را داریم که به آینده نگاه کنیم و آنچه را که می توانیم در سال های آینده در عصر انقلاب کلان داده ها به دست آوریم، در نظر بگیریم. باز هم، ما این شانس را داریم که آینده مطلوب شهرهای پایدار هوشمند مبتنی بر داده را در نظر بگیریم. این امر بسیاری از دانشمندان، دانشمندان و متخصصان شهری را برانگیخته خواهد کرد تا در مورد چگونگی توسعه موضوع “شهرهای پایدار هوشمند مبتنی بر داده” فکر کنند، و همچنین آنها را در جستجوی فرصت های عظیم و امکانات شگفت انگیزی که می تواند توسط توسعه و اجرای چنین شهرهایی. از این نظر، ما در بحبوحه گسترش افق های زمانی در برنامه ریزی شهری هستیم. شهرهای پایدار هنگام شکل‌دهی سناریوها و استراتژی‌هایی برای دستیابی به آنها، بیشتر به آینده نگاه می‌کنند. حرکت به سمت چشم انداز بلندمدت از سه گرایش بزرگ یا تغییر کلان ناشی می شود که جوامع ما را با سرعت رو به رشدی شکل می دهند: پایداری، فناوری اطلاعات و ارتباطات و شهرنشینی. شهرهای پایدار در سراسر جهان با تشخیص پیوند بین چنین روندهایی، اهداف بلندپروازانه‌ای را اتخاذ کرده‌اند که تا دوردست‌های آینده گسترش می‌یابد و مسیرهای مختلفی را برای دستیابی به آنها ایجاد کرده‌اند.

به عنوان یک نوع خاص از روش سناریو، پس‌کستینگ در اینجا برای ساخت یک مدل آینده برای شهرهای پایدار هوشمند به‌عنوان ابزار برنامه‌ریزی برای تسهیل پایداری شهری استفاده می‌شود. سناریوهای پس‌کست برای کشف عدم قطعیت‌های آینده، ایجاد فرصت‌ها، ایجاد قابلیت‌ها و بهبود فرآیندهای تصمیم‌گیری استفاده می‌شوند. هدف اصلی آنها کشف مسیرهای جایگزینی است که از طریق آنها می توان به آینده ای مطلوب دست یافت. پیرو روتمنز و همکاران [ 65] طبقه بندی، سناریوها را می توان به دسته های مختلفی از جمله سناریوهای تصویری و آینده نگر، سناریوهای کیفی و کمی، سناریوهای مشارکتی و کارشناسی و سناریوهای توصیفی و هنجاری طبقه بندی کرد. این مطالعه آینده به یک سناریوی هنجاری مربوط می شود که ارزش ها و منافع (پایداری و فناوری داده های بزرگ) را در نظر می گیرد و شامل استدلال از اهداف بلندمدت خاصی است که باید به آنها دست یافت.

به طور کلی، رویکرد پس‌کستینگ در آینده پژوهی که با مسئله بنیادی پس‌کستینگ سروکار دارد، کاربرد دارد، که شامل انواع اقداماتی است که برای دستیابی به یک هدف بلندمدت باید انجام شود. در این زمینه، اگر بخواهیم به شهر پایدار هوشمند دست یابیم، برای رسیدن به آن چه اقداماتی باید انجام دهیم؟ در اینجا پس‌کست به معنای نگاه کردن به وضعیت فعلی از منظر آینده است. به عنوان یک فرآیند تحلیلی و مشورتی (شکل  1) پس انداز مستلزم بیان یک چشم انداز پایانی و سپس ایجاد مسیری برای رسیدن از زمان حال به آن نقطه پایانی است. به طور دقیق‌تر، سناریوی پس‌کستینگ از آینده‌ای دور به سمت حال با تعریف آینده‌ای مطلوب و سپس حرکت گام به گام به عقب به سمت حال ساخته می‌شود تا گام‌های راهبردی را که برای دستیابی به آن آینده مشخص باید برداشته شود، شناسایی کند. این شامل شناسایی موانع بر سر راه و ذینفعان کلیدی است که باید برای ایجاد تغییر درگیر باشند، و همچنین توسعه و ارزیابی مسیر خط مشی از نظر شیوه های برنامه ریزی و استراتژی های توسعه لازم برای دستیابی به نتیجه آینده. استفاده از پشتوانه سازی در آینده پژوهی، چشم اندازی از یک فرآیند تکاملی سیاست با چارچوب زمانی یک نسل یا بیشتر را فرض می کند. که یک اصل اساسی است که به اقدامات سیاستی اجازه می دهد تا مسیری را به سوی آینده ای پایدار دنبال کنند و به طور بالقوه به آن دست یابند. علاوه بر این، در پایداری شهری، برنامه‌ریزی در مورد کشف «گام‌های بعدی» است که به معنای واقعی کلمه اقدامات ملموس بعدی برای انجام است. گام‌های بعدی معمولاً مبتنی بر واکنش به شرایط کنونی، خلاقیت، شهود و عقل سلیم است، اما (به طور قابل تصور) همچنان با چشم‌انداز و جهت آینده همسو هستند. بنابراین، محققان در پس‌پشت‌نگاری نباید بدون در نظر گرفتن اینکه چقدر با هدف نهایی خود همسو هستند وسواس فکری برای مراحل بعدی داشته باشند. برنامه ریزی در مورد کشف “گام های بعدی” است که به معنای واقعی کلمه اقدامات ملموس بعدی است که باید انجام شود. گام‌های بعدی معمولاً مبتنی بر واکنش به شرایط کنونی، خلاقیت، شهود و عقل سلیم است، اما (به طور قابل تصور) همچنان با چشم‌انداز و جهت آینده همسو هستند. بنابراین، محققان در پس‌پشت‌نگاری نباید بدون در نظر گرفتن اینکه چقدر با هدف نهایی خود همسو هستند وسواس فکری برای مراحل بعدی داشته باشند. برنامه ریزی در مورد کشف “گام های بعدی” است که به معنای واقعی کلمه اقدامات ملموس بعدی است که باید انجام شود. گام‌های بعدی معمولاً مبتنی بر واکنش به شرایط کنونی، خلاقیت، شهود و عقل سلیم هستند، اما (به‌طور قابل‌تصور) همچنان با چشم‌انداز و جهت آینده همسو هستند. بنابراین، محققان در پس‌کستینگ نباید بدون در نظر گرفتن اینکه چقدر با هدف نهایی خود همسو هستند، وسواس گام‌های بعدی داشته باشند.

فرآیند پس‌کستینگ از مرحله طبیعی. منبع: هولمبرگ [ 37 ]

تصویر در اندازه کامل

شکل  1 فرآیند پس‌کستینگ را نشان می‌دهد که در آن شرایط مورد نظر آینده پیش‌بینی می‌شود و سپس مراحل برای دستیابی به آن شرایط تعریف می‌شوند. در این راستا، تصور شهر پایدار هوشمند به عنوان چشم‌انداز آینده، جنبه هنجاری دارد: چه آینده‌ای مورد نظر است؟ بازگردانی این دیدگاه ترجیحی جنبه تحلیلی دارد: چگونه می توان به این آینده مطلوب دست یافت؟ Backcasting در مورد تجزیه و تحلیل راه های ممکن برای دستیابی به آینده های معین و همچنین امکان سنجی و پتانسیل آنها است [ 56 ]. به طور خاص، در جست‌وجوی پاسخ به چگونگی دستیابی به نتایج مشخص در آینده، پس‌کستینگ شامل یافتن راه‌هایی برای پیوند دادن اهدافی است که ممکن است در آینده بسیار پیش رو باشند، به مجموعه‌ای از گام‌هایی که اکنون برداشته می‌شوند و برای دستیابی به آن هدف طراحی شده‌اند، و همچنین کشف را تسهیل می کند [ 29].

پس‌کستینگ به عنوان یک گام طبیعی در عملیاتی کردن توسعه پایدار [ 38 ] در حوزه‌های مختلف اجتماعی دیده می‌شود. از نظر کاربرد عملی، پس‌کستینگ به طور فزاینده‌ای در آینده‌پژوهی در زمینه‌های مرتبط با برنامه‌ریزی شهری پایدار به‌عنوان یک عنصر رسمی از ابتکارات استراتژیک آینده استفاده می‌شود. این کاربردی ترین رویکرد در آینده پژوهی است که به مسائل پایداری و شناسایی و کاوش راه حل های آنها می رسد. این شامل طیف گسترده ای از حوزه ها، از جمله برنامه ریزی استراتژیک شهر (به عنوان مثال، [ 59 ])، طراحی شهری پایدار [ 23 ] است. حمل و نقل و تحرک (بانیستر و همکاران 2000)، سیستم های حمل و نقل پایدار (آکرمن و هوجر 2006؛ [ 39 ، 66 )])، فناوری های پایدار و نوآوری سیستم پایدار [ 76 ]، خانوار پایدار (گرین و ورگرگت 2002؛ [ 57 ])، و تحول پایدار سازمان ها [ 37 ]. مطالعات پس‌کستینگ باید راه‌حل‌هایی را برای یک مشکل اجتماعی مشخص به معنای وسیع‌تر منعکس کند [ 29 ]. بیبری [ 10 ] نتیجه می‌گیرد که رویکرد پشتیبان‌گیری به دلیل ویژگی هنجاری، هدف‌مدار و حل‌کننده آن برای مشکلات و راه‌حل‌های پایداری شهری درازمدت مناسب است. به طور کلی، همانطور که دربورگ [ 29 ] استدلال می‌کند، پس‌کستینگ به ویژه زمانی مفید است که:

• مسئله مورد مطالعه پیچیده است و نیاز به تغییر اساسی وجود دارد
• روندهای غالب بخشی از مشکل هستند
• مشکل تا حد زیادی یک موضوع خارجی است
• دامنه به اندازه کافی گسترده است و افق زمانی به اندازه ای طولانی است که فضای قابل توجهی برای انتخاب ها و جهت گیری های عمدی و متفاوت ایجاد کند.

بیبری [ 10 ] اخیراً مطالعه جامعی در مورد آینده پژوهی و رویکردهای مرتبط انجام داده است. تمرکز اصلی آن بر روی پس انداز به عنوان یک رویکرد علمی و برنامه ریزی برای توسعه هوشمند استراتژیک شهر پایدار است. اهداف اصلی آن بازبینی روش‌های پس‌پشتی موجود و بحث در مورد ارتباط استفاده از آن‌ها از نظر مراحل و سؤالات راهنمایی برای تجزیه و تحلیل، بررسی، و توسعه شهرهای پایدار هوشمند، و همچنین ترکیب یک رویکرد پس‌پشتی بر اساس تعدادی از مطالعات آینده قابل توجه بعداً بیبری و کروگستی [ 19] رویکرد را تطبیق داد، یعنی تغییرات جزئی ایجاد کرد تا مطابق با هدف کلی این آینده پژوهی و همچنین ویژگی مدل پیشنهادی، آن را بهبود بخشد و روشن کند. در واقع، دیدگاه رایج این است که جهان بینی و هدف محققین مهم ترین معیار برای تعیین چگونگی توسعه و اجرای آینده پژوهی از نظر جزئیات مربوط به سؤالاتی است که مراحل دخیل در یک رویکرد پس انداز خاص را راهنمایی می کند. این به شناسایی و اجرای تصمیمات استراتژیک مرتبط با پایداری شهری کمک می کند. با این حال، نتیجه رویکرد سنتز اقتباس شده در جدول  1 نشان داده شده است.

از آنجایی که تمرکز در این مقاله بر روی مرحله 3 است، مهم است که به این نکته اشاره شود که رویکرد پس‌کستینگ به طور سنتی مبتنی بر یک دیدگاه هنجاری است، اما دیدگاه‌های متعدد نیز می‌توانند برای کشف جایگزین‌های مختلف آینده مورد استفاده قرار گیرند (به عنوان مثال، [ 72 ]]). در این آینده پژوهی، مرحله 3 از پس انداز، تنها یک چشم انداز آینده را بر اساس اهداف، اهداف و اهداف مشخص شده در مرحله 1 می سازد، که نشان دهنده راه حلی یکپارچه برای مجموعه ای از مشکلات و چالش های مرتبط با اشکال شهری پایدار موجود، با پشتیبانی از روش های پیشرفته است. فن آوری ها علاوه بر این، توسعه چشم انداز آینده به طور معمول پس از مرحله تجزیه و تحلیل وضعیت فعلی و ارزیابی عوامل خارجی (مرحله 1 و 2 مطالعه پشت سر هم) انجام می شود. در حالی که برخی دیدگاه‌ها از این دفاع می‌کنند که ارزیابی قبلی، دیدگاه واقع‌گرایی را پایه‌گذاری می‌کند، برخی دیگر استدلال می‌کنند که با قرار دادن شرایط و قابلیت‌های کنونی در مرکز توجه، توانایی اندیشیدن به «وضعیت‌های ایده‌آل» را کاهش می‌دهد. با این حال، این چشم انداز تجویز شده از آینده مبتنی بر یک پیشرفت متوالی به سمت آینده روندهای فعلی و تحولات مورد انتظار و نحوه درهم تنیدگی و تأثیرگذاری آنها با یکدیگر در ارتباط با شهرهای هوشمند پایدار است، بدون دگرگونی شدید. همچنین مبتنی بر ترکیبی از نوآوری‌های فن‌آوری و پیشرفت‌های پایداری یا بر اساس مسیرهای تکاملی سیستم‌های اجتماعی و زیست‌محیطی است.

ساختن چشم انداز آینده مستلزم تعریف و توصیف آینده ای مطلوب است که در آن مشکلات و مسائل شناسایی شده در رابطه با اشکال شهری پایدار موجود با دستیابی به اهداف بیان شده و در نتیجه دستیابی به اهداف و اهداف مشخص شده در مرحله 1 حل شده باشد (نگاه کنید به [ 19 ]).] برای شرح و بحث مفصل). به طور کلی، ساخت چشم انداز آینده در مورد شناسایی وضعیت مطلوب آینده است که شامل توصیفات پر جنب و جوش از اهداف و اهداف جسورانه، و همچنین اظهارات انعکاسی در مورد آینده مورد نظر است. در این مرحله توجه به این نکته مهم است که چشم انداز آینده و مدل جدید پیشنهادی به جای یکدیگر در این مقاله مورد استفاده قرار می گیرند. در واقع، این چشم انداز نسخه کوتاه و مختصر این مدل را نشان می دهد. به عبارت دیگر، این مدل مستلزم یک وضعیت آینده مطلوب است که قرار است در پایان این تلاش علمی به تفصیل بیشتر شود.

در مورد رویکرد رویایی (به سوال راهنمای 1 مراجعه کنید)

چشم انداز آینده نتیجه مفهوم پایداری شهری است که توسط بسیاری از محققان، دانشگاهیان، نظریه پردازان و دست اندرکاران در این زمینه روشن، حمایت و پیشرفت کرده است و در شهرهای واقعی دنیای واقعی در سراسر جهان، به ویژه در کشورهای پیشرفته بوم شناختی نشان داده شده است. . بر اساس چندین رتبه بندی، سوئد، نروژ، فنلاند، آلمان و هلند بالاترین سطح از شیوه های توسعه پایدار را دارند (به عنوان مثال، [ 30 ]]). با این حال، توسعه مدل جدید برای شهرهای هوشمند پایدار آینده توسط چندین مطالعه موردی از سوئد و همچنین ادغام آنها از نظر شیوه‌های برنامه‌ریزی و استراتژی‌های توسعه که از طریق آنها می‌توان به اشکال شهری پایدار دست یافت، پشتیبانی می‌شود. علاوه بر این، این مدل شامل روشی است که ابزار دقیق، داده‌سازی و رایانه‌سازی اشکال مختلف بهینه‌سازی و بهبود عملکرد چنین فرم‌هایی را به‌طور چشمگیری باز می‌کند و در نتیجه سهم آنها را در اهداف توسعه پایدار افزایش می‌دهد. این مستلزم راه‌هایی است که در آن چشم‌انداز اطلاعاتی شهرهای هوشمند به‌عنوان زیربنای فناوری‌های کلان داده و کاربردهای جدید آن‌ها می‌تواند با چشم‌انداز فیزیکی شهرهای پایدار ادغام شود، و این امر در رابطه با افزایش مزایای پایداری آن‌ها نشان می‌دهد.

مشکلات و مسائلی که امروزه شهر پایدار با آن روبه‌رو است، به‌ویژه اگر چشم‌انداز و استراتژی‌اش همچنان به شدت از شهر هوشمند در سطوح فنی و سیاستی جدا باشد و با آن ارتباط ضعیفی داشته باشد، در آینده با اثرات ترکیبی احتمالاً بسیار بیشتری افزایش خواهد یافت. به دلیل شهرنشینی سریع جهان و چالش های فزاینده پایداری در دنیای نسبتاً روزافزون فناوری و رایانه ای. به عنوان یک تلاش علمی، توسعه مدل جدید برای شهرهای هوشمند پایدار آینده به عنوان رویکردی کل نگر برای برنامه ریزی و توسعه شهری، در درجه اول با هدف گردآوری و پیوند شهر پایدار و مناظر شهر هوشمند و راهبردها به منظور پرداختن و غلبه بر آن است. مجموعه ای از مشکلات چالش برانگیز مرتبط با اشکال شهری پایدار موجود. این امر مستلزم یافتن راه‌های خلاقانه‌تر و مؤثرتر برای ادغام دانش پایداری با فن‌آوری‌های پیشرفته برای ارتقای عملکرد چنین اشکالی در مواجهه با شهرنشینی با استفاده از فناوری‌های پیشرفته است. این را می توان با ادغام شهر فشرده با اکو-شهر در یک مدل از فرم شهری پایدار از نظر گونه شناسی های اساسی و مفاهیم طراحی به عنوان شیوه های برنامه ریزی، و سپس افزودن این مدل با فناوری های داده های بزرگ و کاربردهای جدید آنها به عنوان یک مجموعه انجام داد. راه حل های نوآورانه و رویکردهای پیچیده ای که توسط شهر داده محور ارائه می شود. در این راستا، سیستم عامل شهر، مراکز عملیات، آزمایشگاه‌های نوآوری و زندگی، و دفاتر برنامه‌ریزی استراتژیک و سیاست‌گذاری فعالیت‌های تولید، پردازش، و تجزیه و تحلیل سیل داده ها با هدف اتخاذ آن راه حل های نوآورانه و رویکردهای پیچیده در زمینه شهر پایدار هوشمند. کاربردها و کاربردهای عملی در این رابطه طیف وسیعی از سیستم‌ها و حوزه‌های شهری را از نظر عملیات، عملکردها، خدمات، طرح‌ها، استراتژی‌ها و سیاست‌ها با توجه به پایداری در بر می‌گیرد.

چشم انداز آینده انتظار زیادی از فناوری کلان داده دارد تا راه حل ها و رویکردهای مورد نیاز را برای رسیدن به سطح بهینه پایداری ارائه دهد و محیط ساخته شده را قادر سازد تا از نظر کاهش مصرف انرژی، کاهش آلودگی، عملکرد سازنده تری نسبت به حال حاضر داشته باشد. و به حداقل رساندن ضایعات، و همچنین از نظر بهبود عدالت، شمول و کیفیت زندگی. این باید با توجه به اینکه آیا یک شهر معین در حال حاضر نشان می دهد یا خود را به عنوان پایدار یا هوشمند برنامه ریزی می کند یا خیر، تعیین می کند. و آنچه این امر مستلزم اهداف بلندمدت توسعه پایدار است که توسط آن شهر تعیین شده است، به ویژه در ارتباط با مفاهیم طراحی، گونه‌شناسی، سازمان‌های فضایی و تثبیت مقیاس به عنوان شیوه‌های برنامه‌ریزی. در کوتاه مدت، اگرچه فناوری داده های بزرگ از نظر تئوری می تواند به رسیدن به سطح مطلوب پایداری کمک کند و ابزار دقیق، داده سازی و کامپیوتری کردن محیط ساخته شده را در جهت عملکرد و برنامه ریزی شهری هدفمند امکان پذیر کند، این امر دشوار و پرهزینه خواهد بود. با این وجود، چشم انداز آینده می تواند قابل اجرا باشد زیرا باید در درازمدت محقق شود.

چشم انداز فناورانه مبتنی بر فرض توسعه کامل، یکپارچه سازی و استقرار محاسبات کلان داده و فناوری های زیربنایی است که امروزه وجود دارد و احتمالاً در سال های آینده برای دستیابی به اهداف مورد نظر به طور گسترده در دسترس خواهد بود. ادغام این فناوری های پیشرفته در محیط های شهری با پتانسیل استفاده نشده و نقش اثبات شده آنها در غلبه بر مشکلات و چالش های شهرنشینی و پایداری پشتیبانی می شود. از این نظر، محاسبات کلان داده و فناوری های زیربنایی در فرآیند طراحی مجدد و بازسازی مکان های شهری برای دستیابی به سطح مطلوب پایداری تعیین کننده خواهند بود.

چشم انداز آینده (به سوال راهنما 2 مراجعه کنید)

هدف کلیدی که لزوماً در هر تلاشی برای پس‌انداز وجود دارد، ایجاد جایگزین هنجاری برای آینده است و همانطور که به مرحله 5 مربوط می‌شود که در یکی از مقالات آتی به آن پرداخته می‌شود، تحلیل فرصت‌ها، پتانسیل‌ها، مزایای زیست‌محیطی و اجتماعی، و اثرات دیگر

با در نظر گرفتن تحولات اصلی مورد انتظار (نتیجه گام 2)، با در نظر گرفتن روندهای غالب و نوظهور به افراط، یک محرک اصلی اجتماعی را برای یک سناریو مشخص کردیم: وضعیتی که به احتمال زیاد در آینده اتفاق می افتد:

سناریویی که در آن نوآوری‌ها و پیشرفت‌ها در علم و تجزیه و تحلیل داده‌های بزرگ و فناوری‌های زیربنایی به‌عنوان شکل مخرب علم و فناوری به‌طور چشمگیری قوانینی را که بر اساس آن جامعه در مقیاس جهانی عمل می‌کند، تغییر می‌دهد.

بر این اساس، آینده پژوهی شهر پایدار هوشمند را به صورت زیر پیش بینی می کند:

شکلی برای سکونتگاه های انسانی که قادر به بهبود، پیشرفت و حفظ سهم خود در اهداف توسعه پایدار با نفوذ، نظارت، درک و تجزیه و تحلیل توسط ICT پیشرفته خواهد بود. به این ترتیب، باید با شیوه‌های برنامه‌ریزی و استراتژی‌های طراحی مربوط به مورد حمایت‌ترین و رایج‌ترین مدل‌های شکل شهری پایدار به‌عنوان یکپارچه – و همچنین مبتنی بر محاسبات کلان داده‌ها و فناوری‌های توانمندکننده هسته زیربنایی از نظر ابزار دقیق، محقق شود. داده سازی و تجزیه و تحلیل محیط ساخته شده رویکردهای پیچیده مرتبط و برنامه‌های کاربردی جدید توسط تعدادی از بازیگران استراتژیک شهری، از جمله مراکز عملیات شهری، آژانس‌های خدمات شهری، دفاتر برنامه‌ریزی و طراحی استراتژیک، نهادهای سیاست‌گذاری، مراکز تحقیقاتی، توسعه، اعمال و تقویت خواهند شد. و آزمایشگاه های نوآوری و زندگی. هدف استراتژیک اصلی مدل آینده شکل شهری پایدار هوشمند مبتنی بر داده، ایمن سازی و حمایت از توسعه سالم زیست محیطی، اجتماعی سودمند و اقتصادی برای دستیابی به پایداری است.

با توجه به موارد فوق، پیش‌بینی شهر پایدار هوشمند در آینده بر مؤلفه‌های شهری و فناوری و چگونگی ادغام آنها تمرکز می‌کند که باعث می‌شود شهر به عنوان یک موجودیت هوشمند پایدار و همچنین یک ارگانیسم اجتماعی عمل کند. محور این جست‌وجو، ایده محاسبات کلان داده‌ها و فناوری‌های زیربنایی به‌عنوان شکل پیشرفته‌ای از فناوری اطلاعات و ارتباطات است که به هر کجا و هر چیزی که می‌تواند در محیط ساخته‌شده نفوذ می‌کند تا عملکرد آنچه و چگونه ذینفعان شهری می‌توانند تصور و اجرا کنند را بهبود بخشد و حفظ کند. اشکال جدید شهرها با توجه به پایداری علاوه بر این، فناوری اطلاعات و ارتباطات پیشرفته به عنوان پاسخی به دیدگاه رایج مبنی بر اینکه شهرها باید هم بر اساس استراتژی‌های شهری و هم بر اساس نتایج فرآیندی شهرنشینی، که شامل سؤالات مربوط به رفتار ساکنان است، در نظر گرفته شوند، وارد عمل می‌شوند. فرآیندهای زندگی، مصرف و تولید؛ و فرآیندهای ساخت محیط‌های شهری – از نظر پایداری این محیط‌ها. فرض اساسی این است که تصور شهرها فقط بر اساس استراتژی های شهری برای پایدارتر کردن شهرها، یا فقط در نظر گرفتن آنها، برای دستیابی به اهداف دست نیافتنی توسعه پایدار ناکافی است.

سه رشته مدل برای شهر هوشمند پایدار آینده (به سوال راهنمای 3 مراجعه کنید)

همانطور که در بالا اشاره شد، مدل جدید شهرهای پایدار هوشمند آینده، نسخه دقیق‌تر چشم‌انداز آینده، دو مدل از شکل شهری پایدار را ادغام می‌کند: شهر فشرده و شهر بوم‌گرد، با شهر مبتنی بر داده‌ها. این منجر به یک رویکرد کل نگر به شهرسازی می شود که تا حد زیادی با این شهرها به عنوان رویکردهای موجود به شهرسازی متفاوت است. شایان ذکر است، برای تکرار، تمرکز این ادغام بر مفاهیم طراحی و گونه‌شناسی است که هم شهر فشرده (به عنوان مثال، فشردگی، تراکم، تنوع، کاربری مختلط و حمل‌ونقل پایدار) و شهر زیست محیطی را مشخص می‌کند. به عنوان مثال، منابع تجدید پذیر، طراحی غیرفعال خورشیدی، تنوع اکولوژیکی و فرهنگی، سبز کردن، مدیریت زیست محیطی، و سایر سیاست های کلیدی سازگار با محیط زیست) همراه با راه حل های نوآورانه و رویکردهای پیچیده ارائه شده توسط فناوری های کلان داده و کاربردهای جدید آنها برای پایداری، که به شهر مبتنی بر داده و اجزای آن (به عنوان مثال، مراکز عملیات شهری، مراکز تحقیقاتی، زندگی) مربوط می شود. آزمایشگاه‌ها و آزمایشگاه‌های نوآوری). ماهیت و دامنه این ادغام باید بر اساس چگونگی و میزانی که ویژگی‌های مشخص شهر داده‌محور با ویژگی‌های مدل یکپارچه شکل شهری پایدار در جهت تولید آنچه می‌توان به عنوان داده‌محور توصیف کرد مشخص شود. شکل شهری پایدار هوشمند گام‌های ممکن برای دستیابی به شهر پایدار هوشمند آینده به عنوان نقطه پایانی مطلوب یا چشم‌انداز آینده، بیشتر هدف مرحله 5 رویکرد پس‌پشتی است که پس از مرحله 4 آمده است. این مرحله مربوط به مطالعات موردی است که باید برای تقویت چشم انداز آینده و در نتیجه مدل جدید با بررسی تجربی انجام شود. سوالات راهنمای این دو مرحله در جدول آمده است 1 .

علاوه بر این، باید توجه داشت که نه نمونه‌های واقعی از یک شهر پایدار واقعا هوشمند وجود دارد که واقعاً ارائه شده باشد و بنابراین هیچ سابقه‌ای برای مرجع وجود ندارد، و نه اثبات آینده فناوری داده‌های بزرگ برای اطمینان از اینکه می‌توان آن را تطبیق داد، اصلاح کرد. و در طی 25 سال آینده یا بیشتر در پاسخ به تغییرات پویای فناوری و صنعت فناوری پیشرفته به روشی مؤثر ساخته شده است. بنابراین، راه‌حل‌های فناوری داده‌های بزرگ برنامه‌ریزی‌شده باید از طریق اجرای واقعی و موفقیت آن ارزیابی شوند تا فرصت واقعی مربوط به بهبود و پیشرفت پایداری شهری ترسیم شود. در واقع، محاسبات کلان داده و فناوری‌های زیربنایی که برای حمایت از شهر هوشمند پایدار آینده در نظر گرفته شده‌اند، در حال حاضر همراه با آن متخصصان و متخصصانی که برای پشتیبانی و بهره‌برداری از آن‌ها مورد نیاز هستند، در حال تکامل هستند. اهداف، اهداف و دستورالعمل‌های پایداری به طور فزاینده‌ای با استفاده از این فناوری پیشرفته تا حد امکان در سراسر حوزه‌های شهری از نظر عملیات، عملکردها، خدمات، طرح‌ها، استراتژی‌ها و سیاست‌ها حمایت و تسهیل می‌شوند. و شهروندان و جوامع باید با فناوری کلان داده و پلتفرم‌های مرتبط در مقیاسی بسیار گسترده‌تر درگیر و درگیر شوند. جاده پیش رو نوید می دهد که جاده ای هیجان انگیز باشد زیرا شهرهای بیشتری از پتانسیل بزرگ و چشم انداز روشن ادغام شهر هوشمند و شهر پایدار به عنوان چشم اندازها و استراتژی آگاه می شوند. در ادامه،

شهرهای پایدار

دیدگاه های متعددی در مورد اینکه یک شهر پایدار چگونه باید باشد یا به نظر می رسد و در نتیجه راه های مختلفی برای تعریف یا مفهوم سازی آن وجود دارد. به طور کلی، یک شهر پایدار را می توان به عنوان مجموعه ای از رویکردها برای عملیاتی کردن توسعه پایدار در یا به کارگیری عملی دانش در مورد پایداری و فناوری های مرتبط در برنامه ریزی و طراحی شهرها یا مناطق موجود و جدید درک کرد. این نمونه ای از توسعه شهری پایدار، رویکردی استراتژیک برای دستیابی به اهداف بلندمدت پایداری شهری است. بر این اساس، باید بین اهداف زیست محیطی، اجتماعی و اقتصادی پایداری به عنوان یک فرآیند یکپارچه تعادل برقرار کند. به طور خاص، همانطور که به طور خلاصه توسط [ 11]، پ. 11) یک شهر پایدار “در تلاش برای به حداکثر رساندن بهره وری از انرژی و استفاده از مواد، ایجاد یک سیستم بدون اتلاف، حمایت از تولید و مصرف انرژی های تجدیدپذیر، ترویج بی طرفی کربن و کاهش آلودگی، کاهش نیازهای حمل و نقل و تشویق پیاده روی و دوچرخه سواری، ارائه حمل و نقل کارآمد و پایدار، حفظ اکوسیستم و فضای سبز، تاکید بر مقیاس پذیری طراحی و مجاورت فضایی، و ترویج زیست پذیری و محیط های انسانی جامعه محور.

نمونه‌های مختلفی از شهرهای پایدار به عنوان یک اصطلاح کلی وجود دارد که به عنوان مدل‌هایی از اشکال شهری پایدار شناخته می‌شوند، از جمله شهرهای فشرده، اکو شهرها، شهرسازی پایدار، شهرسازی سبز، شهرسازی جدید و مهار شهری، که دو مورد اول اغلب مورد حمایت قرار می‌گیرند. به عنوان پایدارترین و سازگارترین مدل ها از نظر محیطی [ 13 ]. علاوه بر این، جبارین [ 40] شهرهای فشرده را از منظر مفهومی با استفاده از تحلیل موضوعی به عنوان پایدارتر از اکوشهرها رتبه بندی می کند. با این حال، اثرات این مدل‌ها با اهداف توسعه پایدار از نظر تأمین حمل‌ونقل، تحرک و دسترسی، رفتار سفر، حفظ انرژی، کاهش آلودگی و ضایعات، دوام اقتصادی، کیفیت زندگی و برابری اجتماعی سازگار است. علاوه بر این، تعاریف متعددی از شهرهای فشرده و اکو شهرها در ادبیات وجود دارد (به عنوان مثال، [ 40 ، 41 ، 42 ، 43 ، 44 ، 45 ، 54 ، 60 ، 61 ، 64 ، 74 .]). این تعاریف بر اساس زمینه اجتماعی-فرهنگی گسترده‌تر است که در آن این مدل‌های شکل شهری پایدار در قالب پروژه‌ها و ابتکارات و اهداف، الزامات، منابع و قابلیت‌های مرتبط تعبیه شده‌اند. به عبارت دیگر، تنوعی در زیر کاربردهای مختلف عبارت شهر فشرده و اکو شهر، و همچنین همگرایی یا واگرایی در نحوه تصور پروژه ها و ابتکارات از این که این رویکردهای شهری باید باشد، وجود دارد.

مدل شهر جمع و جور

مفهوم شهر فشرده در اوایل دهه 1990 در نتیجه جدایی بالینی نزدیک از کاربری ها به دلیل گسترش حومه شهر که نیاز به تحرک را افزایش داده بود، گسترش یافت و باعث افزایش استفاده از خودرو شد که به نوبه خود باعث سطح بالایی از هوا شد. و آلودگی صوتی، و همچنین مراکز شهرها در حال پوسیدگی. در دهه 1990، کمیسیون اروپا تعدادی از روندهای منفی در توسعه شهری را در کتاب سبز خود در مورد محیط شهری [ 24 ] برجسته کرد و از این رو برای توسعه متراکم تر، کاربری مختلط از زمین، و تغییر مکان های قهوه ای سابق به جای توسعه در منطقه بحث کرد. مناطق سبز باز اساساً، شهر فشرده با استفاده از زمین های پر تراکم و مخلوط بدون پراکندگی مشخص می شود [ 41 ، 42 ، 80 ]] از طریق تشدید توسعه، یعنی پر کردن، تجدید، توسعه مجدد، و غیره. در اواسط دهه 1990 بود که تحقیقات منجر به حمایت از ترکیب فشردگی و استفاده مخلوط از زمین شد [ 40 ]. استفاده از زمین های مختلط باید در شهرها تشویق شود [ 21 ]. علاوه بر این، شهر فشرده بر تنوع فضایی، ترکیب اجتماعی، حمل و نقل پایدار (به عنوان مثال، گره های به هم پیوسته غنی از حمل و نقل)، و همچنین استانداردهای بالای سیستم های مدیریت زیست محیطی و شهری، ساختمان های با انرژی کارآمد، نزدیکی به میادین محلی، فضای بیشتر برای دوچرخه ها و عابران پیاده و مناطق سبز [ 17 ، 19]. در سطوح مختلف از جمله محله، ناحیه، شهر، کلان شهر و منطقه مورد توجه قرار گرفته و می تواند اجرا شود و شامل راهبردهای بسیاری است که می تواند با تقویت توجیهات زیست محیطی، اجتماعی و اقتصادی زیربنایی از همه مشکلات طراحی مدرن در شهرها جلوگیری کند. و رانندگان نیومن [ 54 ] ابعاد کلیدی شهر فشرده را در جدول  2 شناسایی و برشمرده است.

این شهر جمع و جور انرژی کارآمدتر و آلودگی کمتری دارد، زیرا مردم در مجاورت محل کار، مغازه ها، و امکانات تفریحی و خدماتی زندگی می کنند که به آنها امکان پیاده روی، دوچرخه سواری یا حمل و نقل را می دهد. این امر به نوبه خود با ایجاد تعامل اجتماعی، روحیه اجتماعی و نشاط فرهنگی بیشتر، کیفیت زندگی بهتری را ایجاد می کند (جنکز و جونز 2010). علاوه بر این، فواصل سفر بین فعالیت‌ها به دلیل منطقه‌بندی ناهمگون که امکان قرارگیری کاربری‌های سازگار در نزدیکی یکدیگر را فراهم می‌کند، کوتاه می‌شود. چنین منطقه بندی در درجه اول استفاده از اتومبیل (وابستگی به خودرو) را برای رفت و آمد، اوقات فراغت و سفرهای خرید کاهش می دهد [ 1 ، 75 ]]. ادغام کاربری زمین، حمل و نقل و برنامه ریزی زیست محیطی کلیدی برای به حداقل رساندن نیاز به سفر و ارتقای شیوه های حمل و نقل کارآمد است [ 67 ]. سیستم های حمل و نقل به ویژه نقش مهمی در زیست پذیری شهرهای معاصر دارند [ 55 ]. ارتباط متقابل بین حمل و نقل، مردم و امکانات رفاهی به عنوان عناصر حیاتی ساختار خرد یک شهر پایدار [ 32 ] مطرح می شود. نکته مهم این است که تراکم جمعیت برای حمایت از خدمات و مشاغل محلی کافی است [ 80] از نظر صرفه اقتصادی. در توسعه با تراکم بالا، زمین های بیشتری برای مناطق سبز و کشاورزی در دسترس است، خدمات حمل و نقل عمومی برتر است، و ردپای زیست محیطی مصرف منابع تجدید ناپذیر ثابت است [ 69 ].

در مجموع، مدل شهر فشرده به دلایل متعددی به عنوان شکل شهری پایدارتر مورد حمایت قرار گرفته است: «اول، شهرهای فشرده برای حمل و نقل پایدارتر کارآمد هستند. دوم، شهرهای فشرده به عنوان استفاده پایدار از زمین در نظر گرفته می شوند. با کاهش پراکندگی، زمین در حومه شهر حفظ می شود و زمین در شهرها می تواند برای توسعه بازیافت شود. سوم، از نظر اجتماعی، فشردگی و استفاده های مختلط با تنوع، انسجام اجتماعی و توسعه فرهنگی مرتبط است. برخی همچنین استدلال می کنند که این یک شکل عادلانه است زیرا دسترسی خوبی را ارائه می دهد. چهارم، استدلال می‌شود که شهرهای فشرده از نظر اقتصادی مقرون به صرفه هستند، زیرا زیرساخت‌هایی مانند جاده‌ها و روشنایی خیابان‌ها را می‌توان به صورت مقرون‌به‌صرفه فراهم کرد. ([ 40 ]، ص 46).

مدل اکو شهر

ایده اکو شهر در مفهوم سازی و عملیاتی سازی بسیار متنوع است و ترسیم آن نیز دشوار است. طبق جامع‌ترین بررسی‌هایی که تا به امروز توسط Joss انجام شده است ، تنوع و کثرت پروژه‌ها و ابتکارات منعکس‌شده در استفاده از اصطلاح «اکو شهر» در سراسر جهان، توسعه یک شهر معنادار را دشوار می‌کند. تعریف. بنابراین مفهوم اکو شهر در ادبیات تعاریف زیادی به خود گرفته است. ریچارد رجیستر، معمار که به طور گسترده به عنوان اولین کسی که این اصطلاح را ابداع کرد، شهرت زیست محیطی را به عنوان “یک سیستم محیطی شهری که در آن ورودی (منابع) و خروجی (ضایعات) به حداقل می رسد” توصیف می کند [ 61 ]. جاس [ 44] بیان می کند که یک اکو شهر باید با استفاده از سه مقوله تحلیلی، در مقیاسی اساسی توسعه یابد، در چندین حوزه رخ دهد و توسط فرآیندهای خط مشی پشتیبانی شود. به عنوان یک استعاره چتر، اکو شهر « طیف وسیعی از پیشنهادات شهری-اکولوژیکی را در بر می گیرد که هدف آن دستیابی به پایداری شهری است. این رویکردها طیف وسیعی از سیاست‌های محیطی، اجتماعی و نهادی را پیشنهاد می‌کنند که به مدیریت فضاهای شهری برای دستیابی به پایداری هدایت می‌شوند. این نوع دستور کار اکولوژیکی را ترویج می کند و بر مدیریت زیست محیطی از طریق مجموعه ای از ابزارهای نهادی و سیاستی تأکید می کند. ([ 40 ]، ص 47) این نشان می دهد که تحقق یک اکو شهر مستلزم اتخاذ تصمیمات بی شماری در مورد طراحی شهری، حکمرانی، فناوری های پایدار و غیره است [ 60 ]]. این به نوبه خود نشان می دهد که رابطه بین اهداف توسعه پایدار و مداخلات برنامه ریزی شهری موضوع بحث های زیادی است [ 22 ، 79 ].

صرف نظر از نحوه مفهوم‌سازی و عملیاتی‌سازی ایده‌ی اکو شهر، هنوز معیارهایی وجود دارد که برای شناسایی این که یک «اکو شهر» مطلوب یا ایده‌آل چیست یا چه شکلی است، که شامل محیط‌های زیست‌محیطی، اجتماعی و اقتصادی است، پیشنهاد شده است. اهداف توسعه پایدار روزلند [ 64 ] و هاروی [ 35 ] یک “اکو شهر” ایده آل را به عنوان شهری توصیف می کنند که شرایط زیر را برآورده می کند:

• بر اساس یک اقتصاد محلی مستقل عمل می کند که منابع را به صورت محلی به دست می آورد
• بهره وری انرژی و آب را به حداکثر می رساند و در نتیجه حفظ منابع را ارتقا می دهد
• یک سیستم مدیریت پسماند مفید از نظر زیست محیطی را مدیریت می کند که بازیافت و استفاده مجدد را برای ایجاد یک سیستم زباله صفر ترویج می کند.
• استفاده و تولید انرژی های تجدیدپذیر را ترویج می کند، در نتیجه کاملاً کربن خنثی است
• دارای یک طرح شهری با طراحی خوب است که پیاده روی، دوچرخه سواری و استفاده از سیستم های حمل و نقل عمومی را ارتقا می دهد.
• تضمین مسکن مناسب و مقرون به صرفه برای همه گروه های اجتماعی-اقتصادی و قومی و بهبود فرصت های شغلی برای گروه های محروم
• از کشاورزی شهری و محلی حمایت می کند
• از پیشرفت و گسترش آینده در طول زمان پشتیبانی می کند.

همانطور که توسط Graedel [ 33 ] اضافه شد، اکو-شهر در طراحی در پاسخ به رشد شهری و نیاز به تغییرات، مقیاس پذیر و تکامل پذیر است. بر اساس این ویژگی‌های مشخصه، اکو شهر و شهرسازی سبز با مفاهیم، ​​ایده‌ها و دیدگاه‌های متعددی از نظر نقش شهر و شهرسازی مثبت در شکل‌دهی مکان‌ها، جوامع و سبک‌های زندگی پایدارتر همپوشانی دارند یا به اشتراک می‌گذارند [ 5 ]، ص. 6-8، به نقل از [ 40 ]) دیدگاه ها، در حالی که استدلال برای نیاز به رویکردهای جدید به شهرسازی برای ترکیب اشکال زیست محیطی مسئولانه تر از زندگی و سکونت، شهری که نمونه ای از شهرسازی سبز به عنوان شهری است که:

• تلاش می کند تا در محدوده اکولوژیکی خود زندگی کند.
• طراحی شده است تا به روشی مشابه با طبیعت عمل کند.
• برای رسیدن به یک متابولیسم دایره ای به جای خطی تلاش می کند.
• برای خودکفایی محلی و منطقه ای تلاش می کند.
• سبک زندگی پایدارتر را تسهیل می کند. و
• بر کیفیت بالای زندگی محله ای و اجتماعی تاکید دارد.

رویکردهای اکو شهر بر جنبه‌های مختلف پایداری، یعنی طراحی غیرفعال خورشیدی، سبز کردن، مسکن پایدار، زندگی شهری پایدار، و ماشین‌های زندگی تأکید دارند [ 40 ]. شایان ذکر است که، به عنوان یک اجماع کلی، اکو شهر از نظر گونه شناسی، اکو آمورف (بی شکل) است، اگرچه بر طراحی غیرفعال خورشیدی و اکولوژیکی تأکید دارد [ 40 ]. در واقع، بدیهی است که ویژگی‌های فرم کمتر در توسعه شهر بوم متمرکز است. یعنی بر خلاف شهر فشرده که بر الگوهای فضایی اشیاء کالبدی تمرکز دارد، محیط ساخته شده شهر از نظر ویژگی‌های طراحی شهری و سازمان‌های فضایی ناچیز است. در عوض، آنچه بیش از همه اهمیت دارد این است که شهر به عنوان یک بافت اجتماعی چگونه سازماندهی، مدیریت و اداره می شود. در این خط فکری، [70 ]، ص. 37)، ایالت، «متغیرهای اجتماعی، اقتصادی و فرهنگی در تعیین شهر خوب بسیار مهمتر از هر انتخابی از ترتیبات فضایی هستند.» با توجه به آن، تمرکز بر نقش سیاست های مختلف محیطی، اجتماعی، اقتصادی، نهادی و کاربری زمین در مدیریت و اداره شهر برای دستیابی به سطح مورد نیاز پایداری است (به عنوان مثال، [ 25 ، 40 ، 63 ]).

شهر داده محور و ابعاد هوشمند و پایدار آن

«شهرهای پایدار هوشمند مبتنی بر داده» اصطلاحی است که اخیراً در دانشگاه، دولت و صنعت مورد توجه قرار گرفته است تا شهرهایی را توصیف کند که به طور فزاینده ای توسط فناوری اطلاعات و ارتباطات از محاسبات فراگیر و فراگیر تشکیل و نظارت می شوند و بنابراین توانایی استفاده از فناوری های پیشرفته را بر اساس شهر دارند. مراکز عملیات، دفاتر برنامه ریزی استراتژیک و سیاست گذاری، مراکز تحقیقاتی، آزمایشگاه های نوآوری، و آزمایشگاه های زنده برای تولید، پردازش و تجزیه و تحلیل سیل داده ها به منظور بهبود فرآیندهای تصمیم گیری و توسعه و اجرای راه حل های نوآورانه برای بهبود پایداری، کارایی، انعطاف پذیری، برابری و کیفیت زندگی [ 13]. این مستلزم توسعه یک سیستم ابزاری در سطح شهر (به عنوان مثال، مراکز کنترل بین سازمانی، برنامه ریزی، نوآوری و تحقیقات) برای ایجاد و ابداع آینده است. به عنوان مثال، یک مرکز عملیات شهری مبتنی بر داده، که برای نظارت بر کل شهر طراحی شده است، جریان‌های داده‌های بی‌درنگ را از بسیاری از آژانس‌های مختلف که در حوزه‌های مختلف شهری پخش شده‌اند، جمع‌آوری یا گرد هم می‌آورد و سپس آنها را برای تصمیم‌گیری و حل مشکل تجزیه و تحلیل می‌کند. اهداف: بهینه سازی، تنظیم، و مدیریت عملیات شهری (به عنوان مثال، ترافیک، حمل و نقل، تحرک، انرژی، و غیره).

از آنجایی که شهرها به طور معمول با انواع اشکال ICT، از جمله زیرساخت‌ها، پلتفرم‌ها، سیستم‌ها، دستگاه‌ها، حسگرها و محرک‌ها و شبکه‌ها تعبیه می‌شوند، حجم داده‌های تولید شده در مورد آنها به طور تصاعدی در حال رشد و تنوع است و جریان‌های غنی و ناهمگن اطلاعات در مورد شهری ارائه می‌کند. محیط ها و شهروندان این سیل داده ها تجزیه و تحلیل بلادرنگ سیستم های مختلف شهری را قادر می سازد و داده ها را به هم متصل می کند تا دیدگاه های دقیقی از روابط بین اشکال مختلف داده ارائه دهد که می تواند برای بهبود جنبه های مختلف شهرنشینی از طریق شیوه های جدید عملکرد عملیاتی، برنامه ریزی، توسعه، استفاده شود. و حکمرانی در زمینه پایداری.

در مورد ادغام در حال توسعه شهرهای داده محور، هوشمند و پایدار

شهرها روز به روز از نظر محاسباتی افزوده می شوند و به صورت دیجیتالی ابزار و شبکه می شوند، سیستم های آنها به هم مرتبط و یکپارچه می شوند، حوزه های آنها ترکیب و هماهنگ می شوند، و شبکه های آنها جفت و به هم متصل می شوند، و در نتیجه، حجم وسیعی از داده های شهری تولید شده و برای تنظیم، کنترل، مدیریت و سازماندهی زندگی شهری در زمان واقعی. به عبارت دیگر، فراگیر شدن روزافزون سیستم‌ها، حوزه‌ها و شبکه‌های شهری با استفاده از فناوری‌های دیجیتال، مقادیر عظیمی از ردپای دیجیتالی را ایجاد می‌کند که می‌تواند در زمان واقعی نحوه استفاده مردم از فضاها و زیرساخت‌های شهری و نحوه انجام فعالیت‌ها و فرآیندهای شهری را منعکس کند. این دارایی اطلاعاتی در شهرهای هدایت کننده استفاده می شود. در واقع، شهروندان ردپای دیجیتالی خود را تقریباً به هر کجا که می‌روند، چه داوطلبانه و چه غیرارادی، بر جای می‌گذارند. و هنگامی که به بافت‌های مکانی، زمانی و جغرافیایی هر شهروند ارجاع داده می‌شود، داده‌های مورد استفاده در این مقیاس ابزاری برای توصیف و پاسخ به پویایی شهر در زمان واقعی ارائه می‌دهند. علاوه بر شهروندان، سیستم‌های شهری، دامنه‌ها و شبکه‌ها منبع اصلی سیل داده‌ها هستند که توسط نهادهای مختلف شهری، از جمله سازمان‌های دولتی، مقامات، مدیران، نهادها، سازمان‌ها، شرکت‌ها و جوامع با استفاده از عملیات شهری تولید می‌شوند. ، عملکردها، خدمات، طرح ها، استراتژی ها و خط مشی ها.

شهرهای هوشمند به طور فزاینده‌ای زیرساخت‌های فناوری اطلاعات و ارتباطات، زیرساخت‌های فیزیکی، زیرساخت‌های اجتماعی و زیرساخت‌های اقتصادی را به هم متصل می‌کنند تا از هوش جمعی خود استفاده کنند و از این طریق تلاش می‌کنند تا خود را پایدارتر، کارآمدتر، کارآمدتر، انعطاف‌پذیرتر، قابل زندگی‌تر و عادلانه‌تر نشان دهند. نتیجه این است که شهرهای هوشمند آینده به دنبال حل معمای اساسی شهرها هستند – تضمین توسعه اجتماعی-اقتصادی پایدار، برابری و افزایش کیفیت زندگی همزمان با کاهش هزینه ها و افزایش بهره وری منابع و انعطاف پذیری محیط و زیرساخت. این امر به طور فزاینده ای با استفاده از یک تورنت پر جریان از داده های شهری و فناوری های تجزیه و تحلیل داده های به سرعت در حال تکامل امکان پذیر می شود. برنامه ریزی و حاکمیت الگوریتمی؛ و سیستم های شهری پاسخگو و شبکه ای. به خصوص،8 ، 13 ، 17 ، 18]). در واقع، اخیراً شور و شوق زیادی در حوزه شهرسازی پایدار هوشمند در مورد امکانات و فرصت‌های شگفت‌انگیز ایجاد شده توسط سیل داده‌ها و منابع گسترده آن با توجه به بهینه‌سازی و بهبود عملکرد عملیاتی، مدیریت، برنامه‌ریزی، طراحی و توسعه شهری وجود داشته است. در راستای اهداف توسعه پایدار در نتیجه تفکر و درک پایداری و شهرنشینی و روابط آنها به شیوه تحلیلی داده ها به منظور تولید و به کارگیری تصمیمات استراتژیک دانش محور، مبتنی بر واقعیت در رابطه با چنین حوزه های شهری. مانند حمل و نقل، ترافیک، تحرک، انرژی، محیط زیست، آموزش، مراقبت های بهداشتی، ایمنی عمومی، خدمات عمومی، حکومت، و علم و نوآوری. برای ایالت های فراملی، دولت های ملی و مقامات شهری،2 ، 4 ، 13 ، 19 ، 46 ، 51 ، 71 ]). در حالی که چندین ویژگی اصلی یک شهر هوشمند وجود دارد که توسط صنعت و ادبیات دولتی مشهود است (به عنوان مثال، [ 36 ، 46 ] برای یک مرور کلی)، ویژگی‌ای که آینده‌نگار مطالعه می‌کند، و بنابراین این مقاله، به تمرکز بر محیط‌زیست و اجتماعی می‌پردازد. پایداری

چارچوبی برای شهر پایدار هوشمند مبتنی بر داده

چارچوب شهر پایدار هوشمند مبتنی بر داده که در شکل  2 نشان داده شده است مستلزم عناصر تخصصی شهری، فناوری، سازمانی و نهادی است که برای بهبود، پیشرفت و حفظ سهم چنین شهری در اهداف توسعه پایدار [ 13 ] اختصاص داده شده است.]. این بر اساس تحلیل موضوعی و ادبیات فنی مشتق شده است. این رابطه بین اجزای اساسی را توجیه می کند. علاوه بر این، زیربنای ایده شهر پایدار هوشمند مبتنی بر داده، فرآیند ترسیم انواع تحلیل های مرتبط با زندگی شهری در یک مرکز واحد است که توسط تجزیه و تحلیل داده های عمومی و باز پشتیبانی می شود. این شامل ایجاد یک سیستم ابزار دقیق یا متمرکز در سطح شهر است که جریان‌های داده را از بسیاری از آژانس‌ها (در سراسر حوزه‌های شهری) برای تجزیه و تحلیل در مقیاس بزرگ گرد هم می‌آورد و سپس آنها را به مراکز، آزمایشگاه‌ها و دفاتر مختلف هدایت می‌کند. سیستم‌های عامل شهری به صراحت چندین فناوری شهری را به هم پیوند می‌دهند تا هماهنگی بیشتر سیستم‌ها و حوزه‌های شهری را فراهم کنند. مراکز عملیات شهری تلاش می‌کنند تا داده‌های بزرگ شهری را برای ارائه دیدگاه‌های یکپارچه و کل‌نگر و هوشمندی هم‌دید شهر از طریق پردازش، تجزیه و تحلیل، تجسم و نظارت بر سیل عظیم داده‌های شهری که می‌تواند برای تصمیم‌گیری در زمان واقعی استفاده شود، گرد هم بیاورند و به هم متصل کنند. پایداری با استفاده از اکوسیستم های کلان داده برنامه ریزی استراتژیک و مراکز خط مشی به عنوان یک مرکز تجزیه و تحلیل داده عمل می کنند تا داده های بسیاری از آژانس های مختلف را برای کنترل، مدیریت، تنظیم و اداره زندگی شهری کارآمدتر و موثرتر در رابطه با پایداری ترکیب کنند. این مستلزم یکپارچگی است که امکان درک، تجزیه و تحلیل، ردیابی و ردیابی اثرات سراسری سیستم را فراهم می‌کند و در همان طرح‌ها و پاسخ‌هایی که عملیات، عملکردها و خدمات شهری را مشخص می‌کند، ساخته می‌شود. تا آنجا که به مراکز تحقیقاتی و آزمایشگاه های نوآوری مربوط می شود، آنها با تحقیق و نوآوری به منظور توسعه و انتشار عملکردهای هوشمند شهری مرتبط هستند. برای آناتومی شهر پایدار هوشمند مبتنی بر داده از نظر ابزار دقیق دیجیتال، داده‌سازی، رایانه‌سازی و همچنین مراکز عملیات شهری، دفاتر برنامه‌ریزی استراتژیک و سیاست‌گذاری، آزمایشگاه‌های زنده، آزمایشگاه‌های نوآوری، عملکردهای هوشمند شهری و غیره، خواننده می توان به بیبری [15 ].

چارچوبی برای شهر پایدار هوشمند مبتنی بر داده. منبع: برگرفته از بیبری [ 15 ]

تصویر در اندازه کامل

دلیل توسعه چشم انداز آینده (به سؤال راهنمای 4 مراجعه کنید)

استدلال‌ها، مجموعه‌ای از دلایل ارائه‌شده در حمایت از مدل جدید برای شهرهای هوشمند پایدار آینده، از نتیجه مرحله 2 مطالعه پشت سر هم که توسط Bibri و Krogstie [ 19 ] انجام شد، گردآوری و استخراج شده‌اند. دلایل زیادی برای ادغام مدل های موجود فرم شهری پایدار به عنوان مجموعه ای از عملکردها و یا تبیین های بسیاری در مورد کنترل مفاهیم و اصول این شیوه ها در حوزه پایداری شهری وجود دارد. این امر همچنین در مورد ادغام شهر پایدار و شهر مبتنی بر داده به عنوان رویکردهای مختلف شهرسازی صدق می کند. در اینجا، ما دلایل کلیدی مرتبط با هدف آینده پژوهی را شناسایی می کنیم. بر این اساس، این امر برای توجیه پیگیری تحقیقاتی تحلیل، بررسی و توسعه مدل پیشنهادی برای شهر پایدار هوشمند آینده است.

ادغام مدل شهر فشرده با مدل اکو شهر

• به عنوان یکی از مهم ترین چالش های فکری و عملی برای سه دهه، توسعه یک مدل مطلوب از فرم شهری پایدار همچنان به انگیزه و الهام بخشیدن به همکاری بین محققان، دانشگاهیان و دست اندرکاران برای ایجاد راه حل های طراحی و برنامه ریزی موثرتر بر اساس یکپارچگی بیشتر ادامه می دهد. و دیدگاه کل نگر
• محققان و برنامه ریزان مختلف ممکن است ترکیب های مختلفی از مفاهیم طراحی را برای دستیابی به اهداف توسعه پایدار ایجاد کنند. آنها ممکن است با اشکال مختلفی ارائه شوند، که در آن هر شکل بر مفاهیم متفاوتی تأکید دارد و به طور متفاوتی به پایداری کمک می کند.
• اشکال شهری پایدار دارای همپوشانی های زیادی در مفاهیم، ​​ایده ها و دیدگاه های خود هستند. در حالی که اشکالی ندارد که چنین فرم هایی متفاوت و در عین حال سازگار و متقابل انحصاری نباشند، یافتن راه های نوآورانه برای ترکیب مفاهیم متمایز و تفاوت های کلیدی آنها به سمت فرم های جامع تر برای بهبود عملکرد پایداری می تواند بسیار سودمند و استراتژیک باشد.
• شهرهای فشرده شکلی دارند زیرا توسط ابزارهای برنامه ریزی و طراحی ایستا اداره می شوند، در حالی که اکو شهرها بی شکل هستند: بدون شکل مشخص و مشخص، در نتیجه امکان سنجی و پتانسیل ادغام آنها در یک مدل است که می تواند در نهایت توسعه پایدار را در جهت دستیابی به مطلوب تسریع بخشد. سطح پایداری
• نه شهرهای دنیای واقعی و نه دانشگاهیان هنوز مدل های قانع کننده ای از فرم شهری پایدار ایجاد نکرده اند و اجزای این شکل هنوز به طور کامل مشخص نشده اند.
• دانش عمیق تر در مورد شیوه های برنامه ریزی برای به تصویر کشیدن چشم انداز توسعه شهری پایدار مورد نیاز است، بنابراین درک عمیق تری از فرآیندهای چند وجهی تغییر برای دستیابی به اشکال شهری پایدار نیز وجود دارد. این مستلزم مفهوم‌سازی مسیرهای متعدد برای دستیابی به این چشم‌انداز و توسعه درک عمیق‌تر از تعامل بین راه‌حل‌های اجتماعی و فنی برای اشکال شهری پایدار است.

ادغام مدل یکپارچه فرم شهری پایدار با مدل شهر هوشمند مبتنی بر داده

• شهرسازی هوشمند که عمدتاً توسط محاسبات کلان داده‌ها و فناوری‌های زیربنایی هدایت می‌شود، اخیراً بحث در مورد شهرهای پایدار را احیا کرده است و وعده می‌دهد که با افزایش نتایج اصول طراحی و استراتژی‌های زیربنای مدل‌های موجود شهری پایدار، بعد کاملاً جدیدی به پایداری بیافزاید. به گونه ای شکل می گیرند که چنین فرمی را قادر می سازد تا به سطح مطلوب پایداری دست یابد.
• این یک دنیای شهری است که در آن چشم انداز فیزیکی شهرهای پایدار و چشم انداز اطلاعاتی شهرهای هوشمند به طور فزاینده ای در حال ادغام هستند. از این رو، زمان آن فرا رسیده است که اشکال شهری پایدار، آنچه را که شهرهای هوشمند مبتنی بر داده از نظر راه‌حل‌های نوآورانه و رویکردهای پیچیده برای غلبه بر چالش‌های پیچیده پایداری و شهرنشینی ارائه می‌دهند، بپذیرند و از آن بهره ببرند.
• بخش بزرگی از تحقیقات در حوزه نوظهور شهرهای پایدار هوشمند بر بهره‌برداری از پتانسیل‌ها و فرصت‌های فناوری‌های پیشرفته و کاربردهای جدید آن‌ها برای کاهش یا غلبه بر موضوع شهرهای پایدار و شهرهای هوشمند که به‌عنوان مناظر به شدت تکه‌تکه هستند و به‌عنوان رویکردها به هم متصل هستند، متمرکز است. به ویژه در سطوح فنی و سیاسی.
• پتانسیل بسیار زیادی برای استفاده از محاسبات کلان داده و فناوری‌های زیربنایی برای پیشبرد اشکال شهری پایدار از طریق رویکردهای جدید برای پشتیبانی تصمیم‌گیری در قالب توابع هوشمندی که توسط قدرت تحلیلی سیل داده‌های شهری فعال می‌شوند، وجود دارد.
• فرصت‌های فوق‌العاده‌ای برای استفاده از برنامه‌های کاربردی کلان داده در شهرهای پایدار برای بهینه‌سازی و ارتقای عملیات، عملکردها، خدمات، طرح‌ها، استراتژی‌ها و خط‌مشی‌های آن‌ها و همچنین یافتن پاسخ‌هایی برای پرسش‌های تحلیلی چالش برانگیز و در نتیجه پیشرفت دانش در دسترس است.
• به عنوان یک رویکرد یکپارچه و کل نگر، شهرهای پایدار هوشمند تمایل به ترکیب نقاط قوت شهرهای پایدار و شهرهای هوشمند بر اساس نحوه مفهوم سازی و عملیاتی شدن مفهوم شهرهای پایدار هوشمند دارند. به عنوان نتیجه این، مجموعه ای از فرصت های ناشناخته به سمت رویکردهای جدید برای توسعه هوشمند شهری پایدار وجود دارد.

مشکلات، مسائل و چالش ها (به سوال راهنمای 5 مراجعه کنید)

موضوع اشکال شهری پایدار همیشه مشکل ساز و دلهره آور بوده است. با توجه به آن، چالش فکری برای تولید یک مدل تئوریک و عملاً متقاعدکننده از فرم شهری پایدار با مؤلفه‌های روشن، همچنان دانشمندان، دانشگاهیان، برنامه‌ریزان، دانشمندان و شهرهای واقعی را ترغیب می‌کند تا مدلی موفق‌تر و قوی‌تر از این قبیل خلق کنند. فرم. علاوه بر این، سهم مدل‌های موجود شکل شهری پایدار در پایداری، در حدود سه دهه گذشته، موضوع بحث‌های زیادی بوده است و سطح فزاینده‌ای از انتقاد را ایجاد کرده است که اساساً عملی بودن، بنیاد فکری و ارزش افزوده آن را زیر سوال می‌برد.

توسعه مدل شهرهای پایدار هوشمند آینده با هدف بهبود، پیشرفت و حفظ سهم اشکال شهری پایدار در اهداف توسعه پایدار با پشتیبانی از محاسبات کلان داده و فناوری های زیربنایی به عنوان شکل پیشرفته ICT است. این امر به دلیل پتانسیل زیربنایی برای افزایش و بهینه سازی عملیات، عملکردها، طراحی ها، خدمات، استراتژی ها و اقدامات شهری در راستای اهداف توسعه پایدار و همچنین برای حل تعدادی از مشکلات، پرداختن به مسائل کلیدی و غلبه بر پیچیده است. چالش ها در زمینه اشکال شهری پایدار این‌ها از یک مرور ادبیات بین‌رشته‌ای گسترده و نتیجه مرحله 2 مطالعه پشت سر هم ([ 16 ، 19 ]) تقطیر و گردآوری شده‌اند (جدول 3 ).

کاربردهای جدید تحلیلی و عملی فناوری کلان داده برای چشم انداز آینده (به سؤال راهنمای 6 مراجعه کنید)

کاربردهای کلان داده به طور فزاینده ای در سیستم ها و حوزه های شهرهای پایدار نفوذ می کنند. این را می توان به عنوان یک روحیه جدید افزوده شده به عصر شهرسازی پایدار در پاسخ به ظهور فناوری اطلاعات و ارتباطات و گسترش شهرنشینی به عنوان تغییرات عمده جهانی در حال حاضر در نظر گرفت. روح مشخصه این دوران در رفتار و آرزوی شهرهای پایدار به سمت پذیرش آنچه محاسبات کلان داده و فناوری های زیربنایی برای ایجاد توسعه پایدار و در نتیجه دستیابی به پایداری تحت عنوان «شهرهای پایدار هوشمند آینده.” طیف وسیعی از برنامه های کاربردی داده های بزرگ در حال ظهور به عنوان راه حل های تحلیلی و عملی جدید که می توانند برای افزایش عملکرد پایداری شهرهای پایدار مورد استفاده قرار گیرند، به طور بالقوه بسیار زیاد است. مطالعه اخیر انجام شده توسط Bibri [13 ] نشان می دهد که فرصت های فوق العاده ای برای استفاده از برنامه های کاربردی کلان داده برای بهبود، پیشرفت و حفظ سهم شهرهای پایدار در اهداف توسعه پایدار در دسترس است. این یافته مبتنی بر شناسایی، سنتز، تقطیر و برشمردن رایج‌ترین کاربردهای کلان داده در رابطه با تعدادی از حوزه‌ها یا زیر دامنه‌های شهری، و همچنین روشن کردن اثرات پایداری آن‌ها مرتبط با قابلیت‌های اساسی مربوط به این حوزه‌ها یا زیر دامنه‌ها است. -دامنه ها اینها به طور خاص شامل حمل و نقل و ترافیک، تحرک، انرژی، شبکه برق، محیط زیست، ساختمان‌ها، زیرساخت‌ها، برنامه‌ریزی شهری، طراحی شهری، حکومت‌داری، مراقبت‌های بهداشتی، آموزش، ایمنی عمومی و تحقیقات علمی و آکادمیک است.

پتانسیل فناوری کلان داده در این است که شهرهای پایدار را قادر می سازد تا از چشم انداز اطلاعاتی خود برای درک مؤثر، نظارت، کاوش و برنامه ریزی سیستم های خود به گونه ای استفاده کنند که آنها را قادر سازد به سطح مطلوب پایداری دست یابند. به بیان دیگر، پیش بینی می شود که استفاده از این فناوری پیشرفته نقش بسزایی در تحقق ویژگی های مشخصه کلیدی چنین شهرهایی از جمله کارایی عملیات و عملکرد، بهره برداری بهینه از منابع طبیعی، مدیریت هوشمند زیرساخت ها و امکانات ایفا کند. کاهش آلودگی و زباله، بهبود کیفیت زندگی و رفاه شهروندان و افزایش تحرک و دسترسی.

تحولات طولانی مدت و اساسی مانند انتقال پایداری تنها می تواند از طریق انباشته شدن چندین اقدام یکپارچه در مقیاس کوچکتر مرتبط با ابتکارات و برنامه های استراتژیک موفق ایجاد شود. رویکرد پشتیبان‌گیری به مطالعات آینده می‌تواند به برجسته کردن چنین ابتکارات و برنامه‌هایی کمک کند و همچنین نقشی کلیدی در حفظ شتاب در تلاش برای ایجاد تحولات بزرگ ایفا کند. در زمینه برنامه ریزی و توسعه شهری، این رویکرد می تواند برای نشان دادن آنچه ممکن است برای شهرها اتفاق بیفتد استفاده شود تا به آنها اجازه دهد تا با روندهای آتی درک شده وفق دهند و عدم اطمینان را مدیریت کنند. به این ترتیب، با روشن کردن مطلوب‌ترین احتمالات، آنچه می‌توان دانست، آنچه قبلاً شناخته شده است، به مقابله با این عدم قطعیت کمک می‌کند. و همچنین اینکه چگونه تصمیمات امروز ممکن است در هر یک از انواع آینده قابل قبول انجام شود. مطالعات آتی با استفاده از رویکردهای پس‌انداز، درک بهتر فرصت‌های آینده و بررسی پیامدهای مسیرهای توسعه جایگزین را که می‌توان برای اجتناب از تأثیرات آینده به آنها تکیه کرد، امکان‌پذیر می‌سازد. این باور قوی وجود دارد که برنامه ریزی آینده نگر می تواند مسیرهای توسعه را تغییر دهد. علاقه به آینده شهرهای پایدار هوشمند با آرزوی تغییر مسیر توسعه شهری ادامه دارد. بنابراین، شایسته است در مورد اینکه کجا می‌توان تلاش‌ها را در حال حاضر و در آینده در رابطه با برنامه‌ریزی و توسعه شهری پایدار هوشمند هدایت کرد، فکری به خرج داد. سناریوی پس‌کستینگ، شرح اقدامات احتمالی در آینده،

هدف این مقاله ایجاد چشم‌اندازی برای شهرهای پایدار هوشمند آینده با پاسخ به 6 سوال راهنما برای مرحله 3 مطالعه آینده در حال انجام است. ما شرایط مرجع را برای چشم انداز آینده تحت رویکرد رویایی توصیف کردیم. این اصطلاحات شامل دامنه و محدودیت حوزه دانشی است که باید بر آن متمرکز شود و توضیح ساختار و اهداف آینده پژوهی را شامل می شود. سپس، نحوه شکل‌گیری چشم‌انداز آینده، به‌طور خاص‌تر، مدل جدید شهرهای پایدار هوشمند آینده و نقش آن در دستیابی به سطح مطلوب پایداری را شرح دادیم. در ادامه، ما به تفصیل تفاوت مدل پیشنهادی با رویکردهای موجود به شهرسازی، یعنی شهرهای فشرده، اکو شهرها، شهرهای هوشمند مبتنی بر داده را با توصیف و بحث در مورد سه رشته ای که این مدل را تشکیل می دهند، ارائه کردیم. و همچنین نحوه در هم تنیدگی آنها با یکدیگر در زمینه پایداری. این با ارائه منطق برای توسعه چشم انداز آینده، که بیانگر نسخه کوتاه و مختصر مدل مربوطه است، توجیه شد. از اهمیت ویژه‌ای، ما یک نسخه جدول‌بندی از بررسی و بحث در مورد مشکلات پایداری و مسائلی که قرار است با دستیابی به اهداف بیان‌شده و در نتیجه دستیابی به اهداف مشخص‌شده در مرحله 1 مطالعه پس‌کستینگ برطرف شوند، ارائه کردیم. در رابطه با این موضوع، ما گزارشی از نوع فناوری‌ها و کاربردهای جدید آن‌ها که قرار است به عنوان بخشی از مدل پیشنهادی استفاده شوند، ارائه کردیم. که بیانگر نسخه کوتاه و مختصر مدل مربوطه است. از اهمیت ویژه‌ای، ما یک نسخه جدول‌بندی از بررسی و بحث در مورد مشکلات پایداری و مسائلی که قرار است با دستیابی به اهداف بیان‌شده و در نتیجه دستیابی به اهداف مشخص‌شده در مرحله 1 مطالعه پس‌کستینگ برطرف شوند، ارائه کردیم. در رابطه با این موضوع، ما گزارشی از نوع فناوری‌ها و کاربردهای جدید آن‌ها که قرار است به عنوان بخشی از مدل پیشنهادی استفاده شوند، ارائه کردیم. که بیانگر نسخه کوتاه و مختصر مدل مربوطه است. از اهمیت ویژه‌ای، ما یک نسخه جدول‌بندی از بررسی و بحث در مورد مشکلات پایداری و مسائلی که قرار است با دستیابی به اهداف بیان‌شده و در نتیجه دستیابی به اهداف مشخص‌شده در مرحله 1 مطالعه پس‌کستینگ برطرف شوند، ارائه کردیم. در رابطه با این موضوع، ما گزارشی از نوع فناوری‌ها و کاربردهای جدید آن‌ها که قرار است به عنوان بخشی از مدل پیشنهادی استفاده شوند، ارائه کردیم.

کار با تصویر بلندمدت از آینده به منظور افزایش امکانات و تسریع حرکت به سوی دستیابی به یک شهر پایدار هوشمند است. در این راستا، مدل جدید شهرهای پایدار هوشمند آینده، محرک شکل‌های جدید تحلیل و برنامه‌ریزی سیاست در عصر انقلاب کلان داده‌ها خواهد بود و بیشترین تأثیرات فناوری داده‌های بزرگ در مسیر بهبود ما خواهد بود. پیشرفت و حفظ سهم شهرهای پایدار در اهداف توسعه پایدار در آینده از طریق ادغام استراتژی‌های شهری و نوآوری‌های فناوری. هدف اصلی فناوری کلان داده ارائه عملکردهای هوشمندی است که این امر را به مؤثرترین راه ممکن می‌سازد.

شایان ذکر است که شهرهای پایدار هوشمند به عنوان یک مدل یکپارچه، اشکال مختلفی از ترکیب نقاط قوت شهرهای پایدار و شهرهای هوشمند را بر اساس نحوه مفهوم سازی و عملیاتی شدن مفهوم شهرهای پایدار هوشمند به خود می گیرند. درست همانطور که در مورد شهرهای پایدار اتفاق افتاده است: دیدگاه‌ها و مسیرهای متعددی برای دستیابی به توسعه شهری پایدار وجود دارد. به عنوان نتیجه این، مجموعه ای از فرصت های کشف نشده به سمت رویکردهای جدید برای برنامه ریزی و توسعه شهری پایدار هوشمند وجود دارد.

به طور مشابه، در رابطه با پس‌کستینگ به‌عنوان یک رویکرد برنامه‌ریزی، می‌توان از دیدگاه‌های چندگانه برای کشف جایگزین‌های مختلف آینده در شهرهای پایدار هوشمند استفاده کرد. با این حال، توجه به این نکته مهم است که فناوری‌های کلان داده به‌عنوان بخشی از چشم‌اندازهای آینده به‌عنوان غیرشهری‌زدایی به نظر می‌رسد به این معنا که در یک بافت شهری خاص کار نمی‌کنند، یا برای مناظر و استراتژی‌های شهری متفاوت طراحی شده‌اند. . علاوه بر این، به سادگی کنار زدن فناوری های پیشرفته و مجبور کردن آنها به کار در یک فضای شهری معین غیرممکن است. شهرها به قدری با ویژگی‌های کلیدی مشخص می‌شوند که سیستم‌های فناوری ممکن است در یک شهر کار کنند و در شهر دیگر مطلوب نباشند، مگر اینکه به‌طور چشمگیری بازسازی یا تغییر شکل داده شوند تا در شهرهایی که باید در آن‌ها اجرا شوند، عملی شوند. از این رو، نیاز به شهرسازی فناوری‌های کلان داده وجود دارد و در جهت‌های مختلف، ما از ایجاد چشم‌اندازهای آینده

References