فناوری نانو چگونه شهر‌ها را هوشمند می‌کند؟/ ورود به دنیایی هیجان‌انگیز با «علم فوق‌العاده کوچک»

به گزارش خبرنگار فناوری خبرگزاری دانشجو، فناوری نانو این روز‌ها به نوآوری دانشمندان در تولید نانومواد فوق میکروسکوپی بسیار منعطف، هادی و بادوام کمک فراوانی کرده است. این نانومواد در نهایت به نانوابزار یا ذرات کوچکی تبدیل می‌شوند که به پیشرفت‌های باورنکردنی در علم، صنعت و به طور کلی تمام ابعاد زندگی ما منجر خواهد شد.

تا به امروز، اکثر فناوری‌های نانو روی ارتقای فناوری‌های موجود به منظور کوچک‌تر، سریع‌تر یا سبک‌تر کردن مواد متمرکز شده بودند، اما اکنون در حال ورود به دوران هیجان‌انگیزی از این دنیا می‌شویم که در آن فناوری نانو تغییرات شگرفی در تفکر ما در مورد نحوه کار، زندگی و بازی و همچنین ایمن‌سازی و سلامت محیط پیرامونی ما ایجاد می‌کند. تا جایی که «بنیاد جهانی نانو» آن را به عنوان علم فوق‌العاده کوچک سودمند برای همه تعریف کرده است.

پل استانارد، رئیس بنیاد جهانی نانو، در این راستا معتقد است که فناوری نانو با ادغام و همگرایی با هوش مصنوعی، اطلاعات دیجیتال و یادگیری ماشینی ما را به سمت آینده‌ای هوشمند و پایدار سوق می‌دهد.

 

 

فناوری نانو چطور روی شهر‌های هوشمند تاثیر خواهد گذاشت؟
اگر پیشرفت‌های اخیر در جامعه و علوم را مهم‌ترین پیشرفت در دنیای کنونی تصور کنیم، باید بگوییم که شهر‌های هوشمند در آینده چنان توسعه می‌یابند تا بتوانند جمعیت بیشتری را در خود نگه دارند و بسیاری از فرآیند‌های درون شهری را به صورت خودکار و اتوماتیک انجام دهند. فناوری نانو در حال حاضر با گسترش در حوزه‌های مختلف بر جنبه‌های مختلف زندگی شهری تاثیر گذاشته است و این امر در سال‌های آینده بیشتر به چشم خواهد آمد.

تقریبا تمام شهر‌های دنیا در حال به‌کارگیری فناوری‌های جدید هستند، اما بیشتر روی تقویت مدل‌های موجود یا زیرساخت‌ها متمرکز شده‌اند. در حالی که شهر‌های هوشمند واقعی در آینده نه تنها قادر خواهند بود فناوری‌های موجود و شبکه‌های زیرساخت هوشمند را پیاده‌سازی کنند، بلکه تحول عظیمی در شهرنشینی ایجاد خواهند کرد. به عنوان مثال، با ظهور نانوموادی مثل گرافن، باتری و نانوحسگر‌های گرافنی ساخته شده‌اند که زیرساخت‌های جاده‌ای به کار می‌روند و به غیر از اینکه وسایل نقلیه در حال حرکت را شارژ می‌کنند، ترافیک را مدیریت می‌کنند و اطلاعات را به گونه‌ای استفاده می‌کنند که زمان و انرژی کمتری از مردم شهر و وسایل نقلیه گرفته شود.

 

شهر‌های هوشمند
شهر‌ها روز به روز به سمت خودکار شدن بیشتر پیش می‌روند تا حدی که در نهایت به یک شهر هوشمند تبدیل شوند؛ اگرچه هنوز توصیف بهتری از شهر‌های هوشمند وجود ندارد. شهر‌ها با استفاده از فناوری‌های هوشمند خود را به سمت اتوماسیون، اینترنت اشیاء، کلان داده و الگوریتم‌های یادگیری ماشینی سوق می‌دهند و با این اوصاف هر روز شاهد تغییرات عدیده‌ای از پیشرفت زیرساخت‌های موجود به سمت فاز در هم گسیخته‌ای از زندگی شهری خواهیم بود.

در جایی که این شبکه‌های هوشمند بیشتر مورد استفاده قرار می‌گیرند، با داده‌های یکپارچه و ابزار‌های یادگیری ماشینی مواجه خواهیم شد که انقلاب صنعتی چهارم (صنعت ۴.۰) را شکل می‌دهند. انقلاب صنعتی چهارم این پتانسیل را دارد که بسیاری از فرآیند‌های صنعتی، از تولید محصول گرفته تا فرآیند‌های مهندسی را تحت‌الشعاع قرار دهد که در نهایت با تغییر و یا به عبارتی تحولی مستقیم در زندگی شهرنشینی همراه خواهد بود.

 

 

این انقلاب قابلیت پیش‌بینی و بهبود شرایط تعمیر و نگهداری، نظارت خودکار بر محیط داخلی ساختمان، از وسایل گرمایشی و سرمایشی و رطوبتی گرفته تا مراقبت‌های بهداشت فردی و محیط زیست و همچنین نرم‌افزار تشخیص کارآمدتر را شامل می‌شود که برای مقاصد امنیتی طراحی می‌شود.

جنبه‌های دیگر شهر هوشمند که در هیچ یک از دسته‌های بالا قرار نمی‌گیرند، شامل نظارت دقیق‌تر بر سلامت سازمانی ساختمان‌ها و شبکه‌های هوشمند ترافیک در اطراف شهر‌ها خواهد بود.

از این موارد می‌توان برای بسیاری از اهداف دیگر از جمله حفاظت و حفظ یک شهر از نظر محیط زیست و اقتصادی استفاده کرد. یکی از مهم‌ترین فاکتور‌های شهر‌های هوشمند ارتباط حسگر‌های شهری با هم است. تمامی حوزه‌ها و بخش‌هایی از شهر هوشمند که در بالا ذکر شد، به مجموعه گسترده‌ای از حسگر‌ها مربوط می‌شوند که اطلاعات محلی اولیه را ارائه می‌دهند و با وصل به اینترنت می‌توانند این اطلاعات را به فاصله‌های خیلی دور منتقل کنند.

 

این اطلاعات فقط یک بار ارسال می‌شوند، اما همان یک بار توسط نرم‌افزار مربوطه ذخیره می‌شوند تا برای اهداف مختلف داده‌کاوی شوند و مورد استفاده قرار گیرند.

 

شهرها خیلی سریع هوشمند می‌شوند
فناوری نانو در این عرصه تمام توان علمی فوق‌العاده‌اش را به کار می‌گیرد و به این حسگر‌های کوچک اجازه می‌دهد که حجم اطلاعات عظیمی را در پلت‌فرم‌های مختلف مدیریت کنند. به عنوان مثال، جهان هم‌اکنون در حال پیش رفتن به سمت فناوری نسل پنجم است، اما این شبکه‌های جدید بر پایه تفکر قدیمی هستند نه تفکر شهر هوشمند! شهر‌های هوشمندی در حال سربرآوردن از کره خاکی هستند که در مقیاس صنعتی و با تکیه بر کابل‌های فیبر نوری ابرپیچیده جدید، اطلاعات بیشتری را در بستر شبکه‌های نسل پنجم منتقل کنند. این فناوری هم‌اکنون و قبل از اینکه حتی پیاده‌سازی شود، توسط فناوری نانو به عقب زده شده است.

 

فناوری موج میلی‌متری بر پایه نانو که توسط مهندسان ناسا برای شبکه نسل پنجم ساخته شده است، می‌تواند از امواج رادیویی برای انتقال داده‌ها بدون نیاز به زیرساخت و اختلال در سیستم‌های شهری استفاده کند. فناوری نانو با استفاده از فناوری موج میلی‌متری، یک «شبکه فیبر مجازی» ایجاد می‌کند که نیاز به هیچ زیرساختی ندارد و هیچ محدودیت و اختلالی در انتقال اطلاعات ایجاد نمی‌کند. این دستاورد، شهر‌ها را خیلی سریع به شهر‌های هوشمندی تبدیل خواهد کرد که برای مدیریت بسیار کارآمدتر خواهند بود. جالب است بدانید که نصب و پیاده‌سازی شبکه فیبر مجازی بسیار سریع‌تر و ساده‌تر از روش‌های کنونی است. این فناوری در بنیاد جهانی نانو مورد آزمایش قرار گرفته و به زودی در شهر‌های هوشمند مستقر خواهد شد.

مسلما این مهندسی و نرم‌افزار است که فرآیند کار‌ها را هوشمندانه می‌کند، اما شبکه‌های هوشمند برای پیشبرد بیشتر نیاز به دسترسی به اطلاعات بسیار دقیق‌تر دارند. حسگر‌هایی که از نانومواد ساخته شده‌اند، حساسیت بسیار بالاتری نسبت به حسگر‌های غیرنانو دارند و این همان نقطه ابتدایی است که فناوری نانو شهر‌های هوشمند آینده را با استفاده از داده‌های دقیق‌تر و برنامه‌های نرم‌افزاری پیچیده‌تر شکل خواهد داد. با این حال، فرآیند هوشمند شدن شهر‌ها نیاز به بخش‌های بیشتر و همکاری تنگاتنگ آن‌ها دارد و فناوری نانو شهر‌ها را تبدیل به مکان‌هایی خواهد کرد که بدون اختلال در زیرساخت‌های دوران نوآوری گذشته، هوشمندتر شوند.

فناوری نانو با وجودی که انقدر کوچک است که به چشم انسان نمی‌رسد، اما آنقدر قدرت دارد که بتواند مقادیر عظیمی از اطلاعات را تولید کند. همچنین نانومواد جدیدی که برای زندگی هوشمند تولید شده‌اند می‌تواند محیط زیست ما را از نظر انرژی، امنیت، تولید مواد غذایی پایدار، مراقبت‌های بهداشتی، آموزش، رسانه‌ها، امور مالی دیجیتال، کلان داده‌ها، سیستم حمل و نقل و منابع آب مهار کند.

 

یکی دیگر از بخش‌هایی که فناوری نانو در هوشمندسازی شهر‌ها کمک می‌کند، اینترنت اشیای نانو یا IONT است. IONT مفهومی مشابه IOT یا اینترنت اشیاء دارد که از شبکه‌های حسگر به عنوان قطب جمع‌آوری داده‌ها، روتر‌ها به عنوان ارسال‌کننده اطلاعات به فواصل دور و نرم‌افزار‌های پیشرفته تشکیل می‌شود.

 

در حالی که اینترنت اشیای نانو زیرمجموعه‌ای از حجم زیاد داده‌هاست که با شبکه‌های داده اینترنت اشیاء هم ارتباط دارد، ابزاری پویا برای برنامه‌های نظارت از راه دور محیط زیست، شخصی‌سازی دارو، تجهیزات پزشکی و مراقبت‌های بهداشتی اولیه به شمار می‌رود. در واقع، این فناوری با ظهور ابزار‌های تشخیص پیشرفته در خانه یا تلفن همراه، انقلابی در مراقبت‌های بهداشتی ایجاد خواهد کرد. یعنی در آینده با کمک این فناوری و از طریق تلفن همراه می‌توانیم بیماری‌هایمان را تشخیص دهیم و در واقع این ابزار به صورت بلادرنگ یا آنلاین سلامتی ما را رصد می‌کنند.