עיר חכמה היא חלק מחזון תכנון ערים ואזורים הכולל שילוב בין טכנולוגיות מידע ותקשורת ופתרונות האינטרנט של הדברים באופן מאובטח במטרה לנהל את נכסי העיר ובכללם: מערכות מידע מקומיות, בתי ספר, ספריות, מערכות תחבורה, בתי חולים, תחנות כוח, תשתיות הולכת מים, אשפה, אכיפת חוק ושירותים קהילתיים אחרים.
למושג עיר חכמה אין הגדרה מוסכמת והניסוחים השונים שמוצעים שומרים על פי רוב על אמביוולנטיות ועמימות. אולם, על אף שאין הגדרה אחת למושג וההגדרות הקיימות תלויות בהקשר תרבותי וכלכלי, הן על פי רוב מצביעות על מטרה משותפת: המטרה בבניית עיר חכמה היא לשפר את איכות החיים על ידי ניצול הטכנולוגיה כך שהיא תגביר את היעילות של השירותים המסופקים ותיתן מענה לצורכי התושבים, ולסייע בצמצום הפגיעה בסביבה כתוצאה מיעילות ניהול המשאבים.
לצד האפשרויות לשיפור חיי התושבים בערים החכמות, יש המבקרים את רעיון העיר החכמה ואת האופן שבו הוא מיושם. הביקורות מדגישות את הפגיעה בפרטיות כתוצאה משימוש בטכנולוגיות מעקב ואיסוף מידע, את מקומם המרכזי של תאגידי הטכנולוגיה בעיצוב החזון של עיר חכמה ואת הכוח שהתאגידים צוברים מיישום החזון שלהם. אחרים רואים בעיר החכמה מקור להגדלת פערים חברתיים ויש החוששים מפגיעה במאפיין האורגני של החיים האורבניים כתוצאה מתכנון יתר של העיר החכמה.
הגדרת המושג.
המושג עיר חכמה מאגד תחתיו ריבוי הגדרות תלויות הקשר תרבותי ומקום. לפי חוקרת העירוניות וההיסטוריה של המדיות הדיגיטליות צ'אמי יאנג "עיר חכמה אינה רעיון מקובע או סינגולרי שיכול להיתפס בשלמות. כל עיר חכמה היא הופעה מקרית מתוך ריבוי חוטים היסטוריים שנארגים יחד במקום וזמן ספציפיים." עם זאת, ישנם מאפיינים חוזרים לערים חכמות. על פי מדד הערים החכמות של המכון הבינלאומי לפיתוח ניהול בשווייץ "עיר חכמה מתארת מרחב אורבני שמיישם טכנולוגיה כדי להעצים את היתרונות ולצמצם את החסרונות של עיור."
האדריכל וחוקר העירוניות אנטואן פיקון מזהה ארבעה מאפיינים שיחד מהווים הגדרה לעיר חכמה:
התפתחות המושג.
ניתן לזהות את רעיון העיר החכמה כחוליה בשרשרת שמתחילה כבר בשנת 1624 בספר "אטלנטיס החדשה" מאת פרנסיס בייקון. בייקון מתאר עיר עתידנית אוטופית המנוהלת על ידי מדענים. היישומים הראשונים של טכנולוגיות עיר חכמה במובנה המודרני התחילו כבר בסוף שנות ה-70 ושנות ה-80 המוקדמות של המאה ה-20 כשבתכנונה והתפתחותה של העיר לוס אנג'לס נעשה שימוש בנתוני עתק באמצעות מחשוב. בתחילת שנות ה-80 סינגפור הכריזה על עצמה כ"אי חכם" עם רישות העיר בסיבים אופטיים במטרה לאסוף מידע מרחבי העיר ולנהל אותה.
למרות השימושים החלוציים בטכנולוגית מידע בלוס אנג'לס וסינגפור, המונח עיר חכמה נכנס לשימוש ככל הנראה רק באמצע שנות ה-80 לתיאור טכנולוגיית מידע שמאפשרת פיתוחים בתחום הניידות בעירו שיפור של ניהול השירותים והביצועים העירוניים בתחום הכלכלי והסביבתי. עם זאת, שימוש רחב יותר במושג החל באמצע שנות ה-90, שינוי שפיקון מייחס לפרסום של סדרת מאמרים על מחשוב מקיף , מושג שנטבע על ידי מארק וייסר מחלוצי מדעי המחשב באותה התקופה. הרעיון המרכזי של וייסר היה שמחשוב יכול להיות בכל מקום, כולל בחפצים יומיומיים שאנחנו לא נוהגים לזהות כמחשבים. מחשוב החפצים יהיה סמוי או כמעט סמוי: "הטכנולוגיות העמוקות ביותר הן אלו שנעלמות. הן אורגות את עצמן למרקם החיים עד שהן הופכות בלתי מובחנות מהחיים [עצמם]".
רעיונות המחשוב המקיף, שהתחילו מחזונו של וייסר, עיצבו את הדימוי של העיר החכמה. למרות התפתחות המושג באקדמיה ובקרב חברות הטכנולוגיה, המושג תפש מקום בתודעה הציבורית רק בשנים 2008–2010 כאשר ענקיות הטכנולוגיה סימנס, סיסקו ו-IBM אמצו את המושג והחלו להפנות את משאבי הפיתוח שלהן לנושאים עירוניים. פיקון מייחס שינוי זה למשבר הכלכלי של 2008 ולירידת ערכן של השקעות החברות בטכנולוגיות מידע.
בעשור לאחר מכן ערים רבות חרתו על דגלן את ההפיכה ל"עיר חכמה", ומדינות רבות הפכו זאת למדיניות רשמית. בין המקרים הבולטים הייתה ממשלת הודו שהקימה גוף ייעודי במשרד השיכון ההודי שמטרתו להפוך 100 ערים בהודו לערים חכמות. גוף זה הדגיש בנוסף לשימושים טכנולוגיים לחסכון במשאבים ושיפור חיי התושבים כתוצאה מיעילות, את מיקוד העיר החכמה סביב קהילה, וכן הדגיש את השימוש בטכנולוגיה כאמצעי ולא כמטרה.
הגדרות שונות.
למונח "עיר חכמה" מספר הגדרות בהתאם לשדה שמגדיר אותן:
"עיר מאפס" או התחדשות עירונית.
חלק קטן אך בולט מן הערים החכמות בעולם הן ערים חדשות המעוצבות מיסודן כערים חכמות. הקמתה של עיר חכמה מיסודה מאפשרת למתכנניה לבנות תשתיות שיתמכו בתכנון, מבני ציבור חכמים ואף להגדיר תקני בניה שיתמכו ברעיון העיר החכמה בהגדרתה המקומית. לעומת זאת, רוב הערים הקיימות שהופכות לחכמות עושות זאת בתהליך של התחדשות עירונית שמאמץ עקרונות של עיר חכמה תוך כדי ההתחדשות.
דוגמאות לערים חכמות מ"אפס".
סונגדו.
סונגדו שבדרום קוריאה היא עיר שבנויה על אי מלאכותי במטרופולין אינצ'ון. העיר נהגתה לראשונה בשנת 1986 כמרכז עסקים בינלאומי המבוסס על שילוב של מערכת תחבורה מתקדמת, שדה תעופה בינלאומי ותשתית טלקומוניקציה מתקדמת. הקמת האי עצמו החלה בשנת 2000 ונמשכה כשלוש שנים, כשבמקביל הוקם תאגיד בבעלות ציבורית-פרטית במטרה לתכנן את העיר עצמה ולפקח על הקמתה. תכנון האספקטים הטכנולוגיים של העיר בוצע על ידי תאגיד הטלקומוניקציה סיסקו. הבניה עצמה החלה ב-2005.
הקמתה של סונגדו מאפס, יחד עם תכנון ריכוזי ביותר, אפשרה לבוני העיר ליצור תשתיות טלקומוניקציה ומחשוב מקיף שמוטמעות בכל האספקטים של העיר, לצד ריבוי של פארקים ומבני ציבור חכמים. הטמעת חיישנים ורישות כל מערכות התחבורה, המים והחשמל עד רמת התשתיות הפנימיות בבניינים, מאפשרים להנהלת העיר ליעל את המערכות השונות בזמן אמת ולמנוע בזבוז. כרטיסים חכמים אישיים מאפשרים השכרת אופניים חשמליות וניידות בתחבורה ציבורית וגישה למקומות ציבוריים. כך נאסף מידע גם לגבי השימוש בשירותים והם מתוגברים או מצומצמים בהתאם לצורך.
הטמעת המחשוב המקיף בשלב מוקדם אפשרה למערכת החינוך לעבוד מרחוק הרבה לפני שהצורך בכך עלה בשאר העולם כתוצאה מהתפשטות נגיף הקורונה. מערכת פנאומטית להולכת אשפה שמייתרת את השימוש במשאיות אשפה, מנהלת את הפחים עצמם ולא מאפשרת השלכת פסולת ללא שימוש בכרטיסים אישיים. הפחים עצמם מוודאים שהפסולת שהתושב מנסה להשליך מתאימה לפח, במידה והפסולת אינה מתאימה הפח ידחה את קבלת הפסולת. הפסולת הממוינת מגיעה למפעל מחזור שממחזר 76 אחוז מהפסולת העירונית והיתר נשרף להפקת אנרגיה. הערכות הן כי סונגדו יעילה אנרגטית בכ-30 אחוז ביחס לערים בעלות מאפיינים דומים כתוצאה מעיבוד המידע וניהול משק האנרגיה החכמים.
למרות השימושים הטכנולוגיים הרבים סונגדו איננה נתפשת כהצלחה ברורה ומודל לחיקוי. רבים מבקרים אותה כעיר מתוכננת מידי, שבה הטכנולוגיה היא המטרה ולא האנשים, וכי התוצאה היא עיר ללא "נשמה" שאין בה חיי לילה ותרבות/ – "כתוצאה מהדגשת יתר של אינטראקציה מתווכת [בטכנולוגיה], יורדת תשומת הלב לנוכחים בגופם, להתמכרויות דיגיטליות ודועכת ה"קרבה".
מאסדר סיטי.
העיר מאסדר שבאבו דאבי היא דוגמה נוספת לעיר חכמה מן היסוד. בדומה לסונגדו העיר מסדר נבנתה בשיתוף פעולה רחב עם תאגידי טכנולוגיה בין-לאומיים שרואים בעיר מסדר מעבדת מחקר לפיתוחיהם. בניית העיר החלה בשנת 2008 עם המטרה מוצהרת להפוך לעיר חכמה וברת קיימא, הכוללת מערך תחבורה חכם, 0% פליטות' 0% פסולת ועם חקלאות אקולוגית. על פי התוכנית המקורית העיר הייתה אמורה להפוך למרכז מסחרי שוקק עם 50,000 תושבים ו-40,000 עובדים יומיים. מאז הוקמו כ-10% אחוז מהמבנים והעיר מאוכלסת בדלילות. במקום פועל מוסד אקדמי עם מאות סטודנטית ויעדי ל-0% פליטות התמתנו והעיר שואפת ל-40% הפחתה בצריכת מים ואנרגיה ביחס לערים דומות באבו דאבי.
דוגמאות לערים מתחדשות.
ריו דה ז'ניירו.
ריו דה ז'ניירו בברזיל נחשבת לעיר חכמה עם מאגר גדול של תשתיות מידע פתוח ומקוון (BOLD). התשתיות המקוונות משמשות לבניית מודל ארגון ציבורי חדש הכולל שלושה מקורות שונים: מוקד פעילות ריו – COR (Center of Operations Rio) – הנותן מענה בזמן אמת, מרכז מענה טלפוני 1746 המתמקד במתן פתרונות בטווח קצר' ומוקד איסוף של נתונים סטטיסטיים משירותים ציבוריים כגון: בריאות, חינוך, תחבורה וכדומה הנותן פתרונות בטווח הארוך.
ה-COR הוקם בשנת 2011 על מנת לתת מענה לאסונות טבע כגון מפולות הרים, אך עם הזמן הפך לארגון המרכזי הנותן מענה לבעיות עירוניות החל מדיווחים על תאונות דרכים ועד לאירועים משמעותיים המשפיעים על מהלך העיר כגון גביע העולם בכדורגל ב-2014 והמשחקים האולימפיים ב-2016. המרכז הטלפוני 1746 הוקם בריו כמענה טלפוני לתלונות הציבור בנוגע לשירותים ציבוריים עירוניים. המידע שימש לארגון השירותים העירוניים התשתיתיים. מדי יום נאספים הנתונים הסטטיסטיים בנושאים כגון: מזג אוויר (גשם, גובה פני הים וגובה מי הנחלים), חינוך, בריאות עזרה סוציאלית ותחבורה.