Խելացի քաղաք

Ինչպե՞ս է աշխատում խելացի քաղաքը և ինչո՞ւ է այն անհրաժեշտ

Ինչպե՞ս խելացի կերպով կառավարել երթևեկությունը, էներգիայի սպառումը և թափոնների հավաքումը:

Խելացի օբյեկտը, իր ամենաընդհանուր տեսքով, «օբյեկտ է, որը ինֆորմացիա է փոխանակում այլ օբյեկտների հետ» և հետևաբար գործում է այնպես, կարծես այն կառավարվում է խելացի էակի կողմից: Խելացի իրերի համակարգն առաջարկվել է 30 տարի առաջ, երբ կապի տեխնոլոգիաները դեռ բավականաչափ զարգացած չէին, բայց արդեն 21-րդ դարի սկզբին ՏՏ շատ հսկաներ սկսեցին աշխատել քաղաքները խելացի դարձնելու գաղափարի շուրջ: Այն մասին, թե ինչ են այժմ իրենցից ներկայացնում խելացի համակարգերը և ինչ է նրանց սպասվում ապագայում, պատմում է տեխնիկական գիտությունների թեկնածու, Ռուսաստանի գիտությունների ակադեմիայի Ա.Ա. Խարկևիչի անվան Տեղեկատվության փոխանցման խնդրների ինստիտուտի անլար ցանցերի լաբորատորիայի ավագ գիտաշխատող Դմիտրի Բանկովը։ 

Ի՞նչ է «խելացի քաղաքը»

Քաղաքը դառնում է խելացի, երբ տեղեկատվական և հաղորդակցական տեխնոլոգիաները սկսում են կառավարել քաղաքային միջավայրը: Նրանց կարելի է վստահել քաղաքային կյանքի տարբեր ասպեկտներ՝ տրանսպորտ, կոմունալ ծառայություններ, էներգիա և ջրամատակարարում, դպրոցներ և հիվանդանոցներ և այլն:

Տեխնիկապես խելացի քաղաքների համակարգերը բաղկացած են չորս տարրից. առաջինը շրջակա միջավայրից տեղեկատվություն ստացող համակարգերն են՝ տեսախցիկներ, հաղորդիչ սարքեր, հաշվիչներ։ Դրանք կարող են ցանկացած տեսակի լինել և տեղեկատվություն հավաքել, օրինակ, շենքերի կամ ճանապարհների վիճակի, հետիոտների շարժի կամ օդում ինչ-որ աղտոտիչների պարունակության վերաբերյալ:

Խելացի քաղաքի երկրորդ տարրը հեռահաղորդակցության ենթակառուցվածքն է, որը թույլ է տալիս տեղեկատվություն փոխանցել հաղորդիչ սարքերից դեպի հաշվողական կենտրոններ, որտեղ էլ այդ տեղեկատվությունը վերլուծվում է: Երրորդ տարրը հենց այդ հաշվողական կենտրոններն են՝ համակարգիչները, որտեղ տեղեկատվությունը պահվում և վերլուծվում է, և որտեղից քաղաքային սարքերին՝ չորրորդ տարրին, օրինակ, որոշակի հրամանները կարող են փոխանցվել, թեև դա պարտադիր չէ:

Տեղեկատվությունն այս դեպքում կարող է լինել ցանկացած տեսակի՝ կախված կոնկրետ առաջադրանքից. խելացի քաղաքի հիմնարար սխեման չի փոխվում, եթե համակարգը մշտադիտարկում է օդի վիճակը, կարգավորում երթևեկությունը կամ նպատակ է դնում նվազեցնել էլեկտրաէներգիայի սպառումը:

Խելացի համակարգերի առաջին փորձերը քաղաքներում սկսվեցին 2000-ականների վերջին. 2008-ին IBM-ը հետազոտություններ սկսեց Smarter Cities ծրագրի շրջանակներում, իսկ մեկ տարի անց միացավ նաև ամերիկյան Cisco հոլդինգը՝ Connected Urban Development ծրագրին: Հետագա տարիներին այս ծրագրերի շրջանակներում իրականացվեցին մի քանի հնչեղ նախագծեր, օրինակ՝ Համբուրգի նավահանգստում բեռնարկղերի տեղաշարժի օպտիմալացումը և Ամստերդամի, Սան Ֆրանցիսկոյի և Սեուլի երթևեկության կառավարման նոր համակարգերը:

Ո՞ր գիտությունն է ընկած խելացի քաղաքի հիմքում

Խելացի քաղաքների տեխնոլոգիաները հիմնված են տարբեր հիմնարար և կիրառական գիտությունների ձեռքբերումների վրա։ Օրինակ, խելացի քաղաքների զարգացումն անհնար է առանց կոմպակտ համակարգիչներով հագեցած խելացի սարքերի համատարած ներմուծման։ Իսկ ժամանակակից համակարգիչների առաջացումը հնարավոր չէր լինի առանց զարգացած կիսահաղորդիչների տեխնոլոգիայի, որն ի հայտ եկավ կիսահաղորդիչների ֆիզիկայի բնագավառում ձեռքբերումների շնորհիվ, իսկ դա, իր հերթին, իր զարգացմամբ պարտական ​​է քվանտային մեխանիկային:

Մեծ թվով համակարգիչների արդյունավետ աշխատանքի համար ալգորիթմներ են անհրաժեշտ, որոնց առկայությամ համար մենք պարտական ​​ենք ինֆորմատիկային: Հնարավոր է ալգորիթմներ առանձնացնել՝ հենվելով Ֆուրիեի արագ փոխակերպման վրա. այն թույլ է տալիս ազդանշանները բաժանել հաճախականության բաղադրիչների ավելի արագ, քան ուղիղ գծային հաշվարկի դեպքում: Ֆուրիեի արագ փոխակերպումը օգտագործվում է ընդունիչներում և հաղորդիչներում՝ ազդանշանները ժամանակի տիրույթից հաճախականության տիրույթ և հակառակը փոխակերպելու համար; պատկերները վերլուծելիս և մշակելիս, օրինակ՝ ֆիլտրեր կիրառելու համար; պատահական փոփոխականների բաշխումը հաշվարկելիս և այլն։

Արհեստական բանականության տեխնոլոգիաները, ներառյալ մեքենայական ուսուցումը, նույնպես կարևոր են խելացի քաղաքների համակարգերի համար: Այն միշտ օգտագործվում է խելացի սարքերում՝ պատկերների, խոսքի, տեքստերի ճանաչման, արժեքների կանխատեսման և շատ այլ դեպքերում: Ինֆոհաղորդակցական տեխնոլոգիաների զարգացման և մեծ քանակությամբ տվյալների կուտակման հետ մեկտեղ կմեծանա նաև մեքենայական ուսուցման մեթոդների կիրառման ոլորտը։

Խելացի քաղաքներն անհնար են առանց կապի արդյունավետ համակարգերի, իսկ դրանք էլ հնարավոր չէ պատկերացնել առանց սխալների շտկման կոդավորման ժամանակակից մեթոդների: Այս մեթոդները հիմնված են տեղեկատվության տեսության վրա, որի պատմությունը սկսվում է 1948 թվականից՝ ամերիկացի գիտնական Կլոդ Շենոնի «Հաղորդակցության մաթեմատիկական տեսություն» հոդվածից։ Տեղեկատվության տեսությունը հիմնված է հավանականությունների տեսության և մաթեմատիկական վիճակագրության վրա:

Ընդհանրապես, հավանականությունների տեսության մեթոդները լայնորեն կիրառվում են կապի համակարգերի լուծումների մշակման և վերլուծության մեջ։ Օրինակ, դրանք օգտագործվում են բազմակի հասանելիության տեսության մեջ, որն ուսումնասիրում է ընդհանուր կապի ալիքին սարքերի հասանելիության կազմակերպման միջոցները: 1970-1980-ական թվականներին բազմակի հասանելիության տեսության զարգացման գործում զգալի ներդրում են ունեցել այնպիսի գիտնականներ, ինչպիսիք են Լեոնարդ Քլեյնրոքը, Ռոբերտ Գալագերը և խորհրդային միության գիտնականները, մասնավորապես՝ Բորիս Ցիբակովը՝ ՌԳԱ Խարկևիչի անվան Տեղեկատվության փոխանցման խնդրների ինստիտուտի աշխատակիցը։ Վերջինս պատահական բազմակի հասանելիության ամենաարդյունավետ ալգորիթմն է ստեղծել, և այդ արդյունքը մինչ այժմ գերազանցված չէ:

Հարկ է նշել նաև զանգվածային սպասարկման տեսությունը՝ հավանականությունների տեսության մի բաժին, որն ուսումնասիրում է հերթերի հատկությունները տրված մուտքային հայտերի հոսքերի և հերթի սպասարկման տրված քաղաքականության դեպքերում։ Այս տեսությունը գոյություն ունի ավելի քան հարյուր տարի: Դրա հեղինակը դանիացի ինժեներ Ագներ Էրլանգն է, ով վերլուծում էր հեռախոսագծերի աշխատանքը: Զանգվածային սպասարկման տեսության զարգացման գործում մեծ ներդրում է ունեցել նաև խորհրդային միության մաթեմատիկոս Ալեքսանդր Խինչինը։ Այս տեսությունը դեռ մշակվում և ակտիվորեն օգտագործվում է, օրինակ, 5G համակարգերի ուսումնասիրության համար։

Խելացի քաղաքի հիմքում ընկած տեխնոլոգիաները. 5G, IoT, AI և այլն

Connected Urban Development ծրագրում ի սկզբանե մասնակցում էր երեք քաղաք՝ Ամստերդամ, Սան Ֆրանցիսկո և Սեուլ: Քաղաքների ընտրությունը մեծապես որոշվել էր նրանց պատրաստակամությամբ անցնել 4G կապի առաջադեմ տեխնոլոգիայի: Բջջային կապի այս ստանդարտը թույլ տվեց որոշ քաղաքների «խելացի դառնալ», սակայն խելացի համակարգերերի լայնածավալ գործարկման համար 4G կապի հզորությունը բավարար չէր:

Նոր 5G ստանդարտը՝ նախորդի համեմատ մեկ ցանցում երեքից չորս անգամ ավելի շատ սարքեր է միացնում, ուստի հենց 5G-ի հետ է կապվում իրերի քաղաքային համացանցի զանգվածային տեղակայման հույսերը՝ ցանցի, որով տեղեկատվություն են փոխանակում ոչ միայն մարդիկ-օգտատերերը, այլև սարքերը, իսկ դրանց թիվը կարող է տասնյակ միլիոնների հասնել։ Բացի դրանից 5G-ն քիչ դանդաղեցումներով հուսալի հաղորդակցություն կապահովի, այսինքն՝ մոտ մեկ հազարերորդական վայրկյանի [1]: Սա կարևոր է քաղաքային ենթակառուցվածքի օբյեկտների իրական ժամանակում կառավարման համար:

Այնուամենայնիվ, անհրաժեշտ չէ խելացի քաղաքի բոլոր սարքերը դուրս բերել «մեծ» համցանց: Հաղորդիչ շատ սարքեր կարող են միմյանց հետ շփվել առանձին ռադիոալիքների միջոցով: Սա նվազեցնում է բջջային ցանցի ծանրաբեռնվածությունը և որոշ դեպքերում ավելի հուսալի է: Նման ցանցերը սենսորային են կոչվում, և խելացի քաղաք ստեղծելու համար նույնպես կարևոր են։

Քաղաքում հավաքագրված տվյալները պետք է մշակվեն՝ դրանցից օգտակար տեղեկատվություն քաղել, օրինակ, մշակել տեսախցիկներից ստացված տվյալները, թե քաղաքում որտեղ են խցանումներ առաջանում, և այդ տեղեկատվության հիման վրա որոշումներ կայացնել: Յուրաքանչյուր կոնկրետ խնդիր իր արհեստական ​​բանականությունն է պահանջում:

Ինչպես է աշխատում ճանապարհային երթևեկության խելացի կառավարումը

Մեքենաների երթևեկությունը և դրա խնդիրները խելացի համակարգերի ակնհայտ կիրառություն են: Վաղուց պարզ է, որ հաղորդիչ սարքերի և տվյալների վերլուծության միջոցով հնարավոր է գոնե մասամբ բեռնաթափել ճանապարհները, հաղթահարել խցանումները, լուծել կայանման հետ կապված խնդիրները և նվազեցնել վթարների հաճախականությունը։

Մոսկվան արդեն ունի խելացի լուսացույցներ, որոնք հագեցած են ընդունող-հաղորդող սարքերով, որոնք թույլ են տալիս նրանց կապվել կենտրոնական վերահսկիչի հետ։ Կենտրոնական վերահսկիչը որոշումներ է կայացնում տվյալների հիման վրա (հիմնականում տեսախցիկներից): Առանձին համակարգեր վերլուծում են տեսանյութը, ճանաչում ճանապարհի վրա գտնվող մեքենաները և գնահատում տրանսպորտային հոսքի խտությունը: Այնուամենայնիվ, ամեն ինչ չէ, որ սահմանափակվում է տեսախցիկներով։ Նման համակարգերում կարող են օգտագործվել նաև ճանապարհի մակերևույթի հաղորդիչ սարքեր, նրանք, որոնք որոշում են, թե ինչ մեքենաներ են անցնում դրանց վրայով և ինչ արագությամբ:

Խելացի լուսացույցը կարող է մեծացնել տրանսպորտային ցանցի թողունակությունը, նվազեցնել դատարկ ճանապարհներում սպասելու ժամանակը, հավասարակշռել հոսքերը: Նրանք կարող են «կանաչ լույս» բացել շտապօգնության կամ հրշեջ ծառայության, փրկարարների համար։

Քաղաքային տրանսպորտում խելացի համակարգերի մեկ այլ հայտնի կիրառություն՝ կայանման մշտադիտարկումն է: Ավտոկայանատեղեր դրանք չեն ավելացնում, բայց վարորդին տեղեկացնում են, թե որտեղ կան ազատ տեղեր, օրինակ՝ թարմացնում են բջջային հավելվածի միջոցով հասանելի քարտեզը։ Նման համակարգերում դաշտային տվյալները հավաքագրվում են պարզ հաղորդիչ սարքերի միջոցով, որոնք հայտնում են՝ տեղը զբաղեցված է, թե ոչ։

Սակայն խելացի տրանսպորտային ծառայությունները կկարողանան իրենց իրապես դրսևորել այն ժամանակ, երբ ճանապարհներին հայտնվեն զգալի թվով անօդաչու մեքենաներ: Դառնալով իրերի քաղաքային համացանցի մաս՝ անօդաչու սարքերի համակարգիչները միմյանց հետ կշփվեն՝ օգտագործելով vehicle-to-vehicle կապի տեխնոլոգիան [2], կփոխանցեն կարևոր տեղեկատվություն, օրինակ՝ այն մասին, որ առջևում վթար է, վերանորոգում կամ հետիոտն:

Մեքենաները կարող են շատ մոտ լինել, իսկ մոտակա բազային կայանը, որով հեռարձակվում է բջջային ազդանշանը, կարող է լինել մի քանի հարյուր մետր հեռավորության վրա, ուստի vehicle-to-vehicle հաղորդակցությունը, ըստ սահմանման, ավելի հուսալի և արագ է, քան տվյալների փոխանցումը բջջային ցանցով: Այժմ տվյալների նման փոխանակման համար հետաքրքիր լուծումներ են մշակվում: Դրանցից մի քանիսը թույլ են տալիս մեքենաների խելացի բազմություններ ստեղծել, որոնցում մեքենաները հաջորդում են միմյանց ավտոմատ ռեժիմով: Ավտոմատ կառավարման շնորհիվ, օրինակ, կարելի է փոքրացնել տրանսպորտային միջոցների միջև հեռավորությունը և կրճատել ճանապարհի ծանրաբեռնվածությունը:

Այլ լուծումները թույլ են տալիս օպտիմալացնել երթևեկությունը խաչմերուկներում, օրինակ՝ կազմակերպել այնպես, որ մեքենաների խաչվող հոսքերն անցնեն միմյանց միջով: Սա կարող է զգալիորեն նվազեցնել խցանումները «նեղ փողոցներում»:

Տրանսպորտում խելացի համակարգերին ներկայացվող հիմնական պահանջներն են հուսալիությունը և արձագանքման արագությունը, որոնցից էլ անվտանգությունն է կախված: Անգամ կանգ առնելու ազդանշանի փոքր ուշացումը կարող է մարդկային կյանքեր արժենալ, այդ իսկ պատճառով մշակվում են գերհուսալի, քիչ դանդաղեցումներով կապեր: Քաղաքային տրանսպորտում կիրառվելու համար կապի ցանցերը պետք է ուշացումն ապահովեն մեկ միլիվայրկյան՝ 99,9999% հուսալիությամբ [3]:

Նման թվերը անհավանական են թվում, բայց մի քանի տարի առաջ անհնար էր պատկերացնել, օրինակ, արագընթաց գնացքում նստած հոսքային տեսանյութ դիտելու հնարավորությունը։ Այժմ Sapsan-ի ուղևորները առցանց տեսանյութեր են դիտում, և դանդաղեցումներ տեղի են ունենում միայն այն տարածքներում, որտեղ ցանցային ծածկույթ ընդհանրապես չկա։ Ուստի փորձագետները կարծում են, որ միլիվայրկյան ուշացումով գերհուսալի ցանցերի ի հայտ գալը մի քանի տարվա հարց է։

Արդեն հիմա երկրի գրեթե յուրաքանչյուր մասում, տարածաշրջանում խելացի տրանսպորտային համակարգի զարգացման հայեցակարգ է մշակված, առաջադրանքը սուբսիդավորվում է Ռուսաստանի Դաշնության տրանսպորտի նախարարության կողմից:

Ինչի է ունակ խելացի էներգահամակարգը

Քաղաքում էներգիայի խելացի օպտիմալացման ամենապարզ օրինակը լուսամփոփներն են, որոնք միանում են, երբ գործի են դրվում հաղորդիչ սարքերը և անջատվում՝ դատարկ փողոցը չլուսավորելու համար: Քաղաքի լուսավորությունը քաղաքային էներգիայի սպառման զգալի մասն է կազմում: Ռուսաստանում այն ​​կազմում է 3% [4], ուստի այստեղ խնայելու բան կա։

Սակայն այս ոլորտում խելացի համակարգերի իրապես հեռանկարային կիրառումը ավելի շատ կապված է տարբեր աղբյուրների կողմից արտադրվող էլեկտրաէներգիայի բաշխման հետ. խոշոր կայանների, որոնք էլեկտրաէներգիա են մատակարարում քաղաքային ցանցին և փոքր մասնավոր գեներատորների, ինչպիսիք են արևային մարտկոցները: Տարբեր աղբյուրներից ստացվող էներգիան կարելի է ուղղել այնտեղ, որտեղ այն առավել անհրաժեշտ է: Որոշ նախագծերում փոքր գեներատորների սեփականատերերը վարձատրվում են քաղաքին տված կիլովատների համար և կարող են ակնկալել, որ միացված կլինեն հանրային ցանցին, եթե նրանց էներգիայի աղբյուրը խափանվի: Դրա դիմաց քաղաքը ստանում է էլեկտրաէներգիայի պաշար պլանավորված և չպլանավորված անջատումների համար, և ամբողջ համակարգը ավելի արդյունավետ է սպառում էներգիան և նվազեցնում հաղորդման կորուստները։

Բայց նույնիսկ Մոսկվայի պես քաղաքներում, որտեղ գրեթե ամբողջ սպառվող էներգիան արտադրվում է խոշոր էլեկտրակայանների կողմից, խելացի օպտիմալացման կարիք կա: Դրա առավել ակնհայտ և երկար ժամանակ օգտագործվող բաղադրիչը՝ խելացի էլեկտրաէներգիայի հաշվիչները, տեղեկատվություն են հավաքում առանձին տնային տնտեսությունների և ձեռնարկությունների էներգիայի սպառման մասին և հնարավորություն են տալիս կանխատեսել սպառման գագաթնակետերն ու անկումները և համապատասխանաբար պլանավորել արտադրությունը: Բացի ակնհայտ խնայողություններից, նման օպտիմալացումը կարող է նաև նվազեցնել վնասակար գազերի արտանետումները, եթե քաղաքը էլեկտրաէներգիա է ստանում գազով կամ ածուխով աշխատող էլեկտրակայանից:

Եթե ​​խելացի սարքերին երբևէ լիովին վստահվի խոշոր քաղաքների էներգահամակարգերի կառավարումը, ապա պետք է հոգ տանել անվտանգության մասին՝ ներառյալ բոլոր համակարգերի կրկնօրինակումը: Ամենահուսալի թվային սարքերը կարող են խափանվել, ուստի ապագա խելացի էլեկտրացանցերը, հավանաբար, կունենան դասական անալոգներ էլեկտրոնիկայի հնարավոր խափանման համար:

Հասարակության ծանուցման համակարգեր

Ռուսաստանում արդեն ծանոթ են թվային ծանուցման համակարգի հետ եղանակի և այլ սպառնալիքների մասին SMS-ներ ուղարկվում են Արտակարգ իրավիճակների նախարարության կողմից 2016 թվականից։ Բայց նման նամակագրությունը չի համապատասխանում խելացի քաղաքի փիլիսոփայությանը, քանի որ դրա որոշ փուլեր մշակվում են ձեռքով։ Կանխատեսումը կատարվում է մարդկանց կողմից՝ Ռուսհիդրոմետկենտրոնի և նրա ստորաբաժանումների տեղեկատվության հիման վրա, որից հետո բջջային օպերատորների համար հաղորդագրություն է պատրաստվում։ Այնուհետև տեղեկատվությունը ուղարկվում է Ճգնաժամային կառավարման կենտրոն, հերթապահները վերափոխում են հաղորդագրությունը և ուղարկում բջջային օպերատորներին, որոնք հավաքում են ցանցի ակտիվ բաժանորդների բազան և SMS ուղարկում նրանց։ Հաղորդագրությունները հաճախ հասնում են ուշացումով, երբեմն այն բանից հետո, երբ ծանուցմաբ նախազգուշացվող փոթորիկն արդեն անցել է քաղաքի վրայով:

Ծանուցման խելացի համակարգերը կարող են հաղորդագրությունները ստեղծել ինքնուրույն և ուղարկել դրանք ոչ միայն SMS-ի տեսքով, այլև համացնացի միջոցով, օրինակ՝ ակնթարթային մեսենջերներին կամ առանձին բջջային հավելվածներին: Հնարավոր է, որ առանձին հավելվածներ կստեղծվեն խելացի քաղաքի հաղորդագրությունների համար, կամ նման ծանուցումներ գան գոյություն ունեցող հավելվածներից՝ հանրային ծառայությունների, քարտեզների, նավիգատորների, օրացույցների հավելվածներից։

Նման հաղորդագրություններն օպտիմալացնելու բազմաթիվ եղանակներ կան: Կարելի է, օրինակ, օգտագործելով օգտատերերի աշխարհագրական տվյալները, հաղորդագրություններ ուղարկել միայն այն մարդկանց, ովքեր գտնվում են որոշակի վայրում։ Թեև, նման սցենարներ ավելի հաճախ դիտարկվում են թիրախային գովազդի մասին խոսելիս․ դուք անցնում եք խանութի կողքով և հաղորդագրություն եք ստանում զեղչերի մասին։

Շրջակա միջավայրի խելացի մշտադիտարկում

Եթե ցանկանում ենք տեղեկություններ ստանալ քաղաքի մասին՝ որպես էկոհամակարգ կամ պաշտպանել քաղաքի բնական օբյեկտները, խելացի համակարգերը կարող են մեծապես օգնել։

Հաղորդիչ սարքերի միջոցով, որոնք տվյալները անլար կերպով փոխանցում են տվյալների կենտրոն, կարող եք վերահսկել ցանկացած բան: Կարելի է մշտադիտարկել ջրամբարներում վնասակար միացությունների պարունակությունը և ստանալ ծանուցումներ, երբ արժեքները մոտենան թույլատրվող շեմին: Կարելի է չափել օդում աղտոտիչների պարունակությունը քաղաքային անշարժ օբյեկտներում տեղադրված հաղորդիչների միջոցով (Բարսելոնայում օգտագործել են լապտերները, Մայամիում՝ նստարանները): Հնարավոր է հաղորդիչներ տեղադրել շարժվող օբյեկտներում այնպես, որ մեկ հաղորդիչը տվյալներ հավաքի տարբեր կետերից. Դուբլինում հաղորդիչներով հագեցած ընդամենը 30 հեծանիվ օդի աղտոտվածության քարտեզ ստեղծեցին ընդամենը երեք օրում։

Խելացի ոռոգումը, որ ջուր ու էլեկտրաէներգիա է խնայում, հնարավոր է հողի խոնավության հաղորդիչների միջոցով։ Կարելի է վերահսկվող տարածքներին հետևել՝ օգտագործելով տեսախցիկներ կամ շարժման հաղորդիչներ, իսկ անցանկալի այցելությունների դեպքում ավտոմատ կերպով հաղորդագրություններ ուղարկել համապատասխան ծառայություններին:

Նման համակարգերի ստեղծման համար տեխնիկական խոչընդոտներ այլևս չկան. կան բոլոր անհրաժեշտ հաղորդիչները, ալգորիթմները, տվյալների փոխանակման համակարգերը։ Խելացի մշտադիտարկման տարածման խոչընդոտ է շարունակում մնալ հաղորդիչ սարքերի արժեքը: Որոշ դեպքերում դրանց օգտագործումը կարող է օգնել բիզնեսին գումար խնայել, և այդ դեպքում հաղորդիչների և խելացի համակարգի պահպանմանն ուղղված մնացած ծախսերն արդարացված կլինեն:

Թափոնների խելացի տարաներ՝ արդյունավետ հավաքման համար

Բիզնեսի համար խելացի մշտադիտարկման շահավետ տարբերակներից մեկը աղբամանների լցվածությունը ցույց տվող հաղորդիչ սարքերի համակարգը կարող է լինել: Այժմ աղբատար մեքենաները ժամանակացույցով են մոտենում աղբամաններին և ոչ միշտ են ժամանում ամենահարմար պահին. հնարավոր է, որ աղբամանը արդեն երկար ժամանակ լցված լինի կամ, ընդհակառակը, ոչ ամբողջությամբ:

Հաղորդիչները, որոնք կենտրոնին են հայտնում աղբամանի լցվածության մասին, և ալգորիթմը, որը հաշվի է առնում այս տվյալները և ստեղծում է լավագույն երթուղիները աղբատար մեքենաների համար, կարող են նվազեցնել աղբի օպերատորների տրանսպորտային ծախսերը: Արդեն կան պատրաստի լուծումներ՝ դիմացկուն, հուսալի հաղորդիչներ, ինչպես ռուսական, այնպես էլ արտասահմանյան արտադրության։ Տեխնիկապես դրանում ոչ մի բարդ բան չկա, և տեխնոլոգիաների զարգացումը ավելի շատ սահմանափակում է տնտեսությունը։ Համակարգում ներդրումներ կատարելուց առաջ աղբի օպերատորը պետք է հասկանա, թե որտեղ ուղարկի հավաքագրված տվյալները, որտեղ պահի ու մշակի դրանք։

Սա վերաբերում է խելացի քաղաքների բոլոր համակարգերին, որոնք պատրաստվում են օգտագործել ՏՏ ոլորտի հետ կապ չունեցող կազմակերպությունները: Բնապահպանները կամ, օրինակ, փոքր բիզնեսը կարող են չունենալ իրենց սեփական կարողությունները տվյալների պահպանման և մշակման, և դրանց անվտանգությունը վերահսկելու համար: Հետևաբար, զարգացման ընթացքի հետ մեկտեղ կհայտնվեն հատուկ ծառայություններ՝ տվյալների կենտրոններ, ամպային ծառայություններ, որոնք խելացի քաղաքների տվյալների պահպանման և մշակման ծառայություններ կտրամադրեն։ Սա նաև կհեշտացնի տվյալների պաշտպանությունը:

Ստացվում է, որ թափոնների կառավարման ոլորտում թվային լուծումները տեղակայված են միանգամից երկու հարթությունում՝ լոգիստիկա և հաշվառում։ Դրանց պատշաճ կիրառմամբ հնարավոր է ազդել ոչ միայն մատուցվող ծառայությունների որակի և բնապահպանական իրավիճակի, այլև սակագնի վրա։

Խելացի գրասենյակներ և արտադրական գործարաններ

Խելացի համակարգերը կարող են նվազեցնել էլեկտրաէներգիայի սպառումը ինչպես ամբողջ քաղաքներում, այնպես էլ առանձին շենքերում: Էներգախնայողությունը, թերևս, գրասենյակների և ձեռնարկությունների օպտիմալացման ամենաակնառու ուղղությունն է: Իրականացումը այստեղ կարծես նույնն է, ինչ քաղաքում. հաղորդիչները միացնում են լույսը (ջուր, ջեռուցում, օդորակիչ) այն տարածքներում, որտեղ մարդիկ կան, և անջատում են այն սենյակներում, որտեղ մարդ չկա: Որոշ գոյություն ունեցող համակարգեր աշխատում են կիսաավտոմատ ռեժիմով, ասել է թե, դրանք կառավարվում են վեբկայքերի կամ բջջային հավելվածի միջոցով: Մյուսները վերահսկում են տարածքում տիրող իրավիճակը և ինքնուրույն կառավարում սարքավորումները:

Խելացի համակարգերի մեկ այլ ակնհայտ կիրառությունը արտադրության ավտոմատացումն է. եթե ինչ-որ միօրինակ, պարզ գործողությունների համար ձեզ անհրաժեշտ են մարդկային օպերատորներ, ապա մեծ հավանականությամբ այդ գործողությունները կարող են փոխանցվել մեքենային, որը հրամաններ է ստանում համակարգչից, որն էլ մի շարք սենսորների տվյալներ է վերլուծում: Նման համակարգերին ներկայացվող պահանջներն ավելի բարձր են, քան բիզնես կենտրոններում էլեկտրաէներգիա խնայող համակարգերինը. այստեղ անհրաժեշտ է և՛ տվյալների պաշտպանություն, և՛ նույն հուսալի հաղորդակցություն քիչ դանդաղեցումներով, որի մասին մենք խոսեցինք տրանսպորտի մասին հատվածում:

Ձեռնարկության կամ գրասենյակի սարքերը, ամենայն հավանականությամբ, միմյանց հետ շփվելու են Wi-Fi-ի միջոցով: Այս ցանցերի միջոցով տվյալների փոխանցման ժամանակակից տեխնոլոգիաները կարող են բավարար չլինել: Քաղաքում, որտեղ կան բազմաթիվ սարքեր և ազդանշաններ, անհրաժեշտ կլինեն նոր, ավելի տարողունակ հաղորդակարգեր, որոնք այժմ մշակվում են: Շատ հույսեր կապված են ոչ օրթոգոնալ բազմակի հասանելիության տեխնոլոգիայի հետ (non-orthogonal multiple access կամ NOMA), որը սարքերին թույլ է տալիս միաժամանակ փոխանցել և ստանալ մի քանի ազդանշաններ նույն հաճախականությամբ: Ապագայում հնարավոր կլինի NOMA ինտեգրել Wi-Fi-ի և բջջային ցանցի նոր սերունդների տեխնոլոգիաներ՝ ցանցերի հզորությունն ավելացնելու համար:

Եկեք պատկերացնենք, որ ցանկանում եք տվյալների երկու փաթեթ ուղարկել տարբեր հասցեատերերի: Երկու փաթեթները հերթով կամ տարբեր հաճախականություններով փոխանցելու փոխարեն, ինչպես սովորական ցանցերի դեպքում, դուք միաժամանակ փոխանցում եք այդ փաթեթների ազդանշանների գումարը և առաջին փաթեթի ազդանշանն ավելի հզոր եք դարձնում։ Առաջին ստացողը, ստանալով ազդանշանների գումարը, վերծանում է իր փաթեթը, քանի որ այն ավելի հզոր է։ Երկրորդը ստանում է ազդանշանների գումարը, վերծանում է առաջին՝ ավելի հզոր փաթեթը, հանում դրա արժեքը ընդհանուր ​​գումարից, ապա վերծանում է իր սեփական փաթեթը: Այսպիսով, դուք կարող եք միաժամանակ սպասարկել ոչ թե մեկ, այլ երկու օգտատերի: Հիմնականում այսպես է աշխատում NOMA-ն: Նման ցանցում ավելի շատ սարքեր կարող են սպասարկվել, ինչը շատ կարևոր է խելացի քաղաքի համար։ NOMA տեխնոլոգիայով փոխանցող Wi-Fi սարքերի առաջին նախատիպը աշխարհում մշակվել է Ռուսաստանի գիտությունների ակադեմիայի Ա.Ա. Խարկևիչի անվան Տեղեկատվության փոխանցման խնդրների ինստիտուտում:

Արտադրության զանգվածային օպտիմալացումը, արդյունաբերության անցումը խելացի աշխատելակերպի դեռ չի սկսվել՝ մասամբ տեխնոլոգիական, մասամբ տնտեսական պատճառներով։ Որպեսզի խելացի համակարգերի ներդնումը շահութաբեր լինի, նրանք պետք է ավելի շատ ռեսուրսներ խնայեն, քան ծախսվում է դրանց գնման և սպասարկման համար: Այդ իսկ պատճառով, այժմ շուկայում նոր, ավելի էժան, բայց ոչ պակաս արդյունարար սարքերի միտում կա, կոմպակտ, բայց արդյունավետ համակարգիչներով։

Բայց խնդիրը միայն համակարգիչները չեն. սարքերի արժեքի զգալի մաս են կազմում մարտկոցները: Իդեալական դեպքում, ինքնավար հաղորդիչները կարելի կլինի պարզապես «ցանել», կարգավորել կապը կենտրոնական հանգույցների հետ և մոռանալ դրանց սպասարկման մասին մի քանի տարով: Դա անելու համար մարտկոցները պետք է դառնան ավելի դիմացկուն. սա ֆիզիկոսների և նյութագետների խնդիրն է: Ծրագրավորողներն ու մաթեմատիկոսներն էլ պետք է տնտեսական ալգորիթմներ և տվյալների փոխանցման տեխնոլոգիաներ ստեղծեն, որոնք էներգիայի նվազագույն ծախսեր են պահանջում:

Որպեսզի ավելի շատ ձեռնարկություններ անցնեն խելացի լուծումների, պետք է լինեն նաև որոշ ծրագրային լուծումներ, որոնք ներկայումս բացակայում են: Քաղաքային կամ արդյունաբերական իրերի համացանցի ներսում տվյալներ փոխանցելու համար անհրաժեշտ է պաշտպանել այդ տվյալները՝ գաղտնագրել դրանք հենց տվյալների հավաքման սարքում: Երբեմն դա թելադրում են անվտանգության նկատառումները, երբեմն՝ օրենքը, ամենից հաճախ՝ երկուսն էլ։ Բայց գաղտնագրումը խնդիր է, որը զգալի հաշվողական ռեսուրսներ է պահանջում, ուստի այստեղ է հակասություն առաջանում հաղորդիչները հնարավորինս պարզ և էժան, բայց միևնույն ժամանակ կրիպտոգրաֆիայի տեսանկյունից բավական հզոր դարձնելու ցանկությունների միջև:

Այս խնդիրը պետք է լուծեն հաշվողական ռեսուրսների տեսանկյունից տնտեսող գաղտնագրման ալգորիթմները կամ թեթև ծածկագրերը: Թեթև ծածկագրեր մշակողները, ի տարբերություն ավանդական կրիպտոգրաֆիստայի մասնագետների, մշտապես հավասարակշռում են ծածկագրի անվտանգության, սարքի արտադրողականության և արժեքի միջև: Այդ պատճառով, թեթևացված ալգորիթմներ ստեղծելու խնդիրը հաճախ ավանդական կրիպտոգրաֆիա կազմելուց ինչ-որ առումով ավելի բարդ է դառնում. այն ավելի շատ մարտահրավերներ և սահմանափակումներ ունի: Բայց առանց դրա լուծման, իրերի ապահով համացանցն անհնարին է, հետևաբար՝ ողջ խելացի քաղաքը նույնպես:

Բացի այդ, խելացի քաղաքի զարգացման համար անհրաժեշտ է աշխատանք տանել բնակչության հետ։ Պետք է մարդկանց ցույց տալ նոր տեխնոլոգիաների առավելությունները, ցույց տալ, թե ինչպես դրանց օգտագործումը կդարձնի քաղաքի կյանքն ավելի հարմարավետ, արդյունավետ և անվտանգ։ Սա կարևոր է, քանի որ կա բնակչության մի հատված, որն անվստահությամբ է վերաբերվում ամեն նորին և կարող է արգելակել խելացի քաղաքների տեխնոլոգիաների ներդրումը։

Խելացի տներ

Ռուսաստանում խելացի տները սկսեցին զանգվածաբար ստեղծվել 2016 թվականից հետո։ 5 տարվա ընթացքում տեխնոլոգիան ներթափանցել է Ռուսաստանի 68 շրջան՝ դրանք 300000 խելացի տեսախցիկներ են և 5000 խելացի սարքեր։ Դրանց թվում են տեսահսկումը, խելացի ուղեփակոցները, մուտքային դռների խելացի կարգավորումը, խելացի դիտակը, խելացի հաշվիչները և այլ սարքեր։ Նման պրդուկտները միավորվում են էկոհամակարգերի մեջ, որոնք աջակցում են օգտատիրոջը ցանկացած իրավիճակում:

Օրինակ՝ տեսախցիկները ճանաչում են բնակիչներին և առանց բանալու բացում մուտքի դուռը: Դռների խելացի կարգավորումը թույլ է տալիս բջջային հեռախոսի միջոցով բացել դեպի շքամուտք կամ շենքի տարածք բացվող մուտքի դուռը, ստանալ զանգեր և տեսազանգեր այցելուներից, հյուրերին կամ առաքիչներին տրամադրել մուտքի ժամանակավոր կոդեր: Խելացի հաշվիչներն ավտոմատ կերպով վերցնում և փոխանցում են ջրի, ջեռուցման և էլեկտրաէներգիայի ցուցիչները կառավարող կազմակերպությանը:

Շարունակվում են նոր պրոդուկտներ մշակվել և գոյություն ունեցողները՝ կատարելագործվել: Օրինակ՝ ստեղծվում է հակավիրուսային և ծնողական հսկողությամբ խելացի ռոուտեր, ինչպես նաև խելացի դիտակ դեմքի ճանաչման ֆունկցիոնալությամբ:

---

Թարգմանիչ՝ Նելլի Գևորգյան (Nelli Gevorgyan), խմբագիր՝ Անի Յախշիբեկյան (Ani Yakhshibekyan) © Բոլոր իրավունքները պաշտպանված են: