ساختمان‌های آینده مغز شهرها می‌شوند

معماری شهری در سال ۲۰۲۵ به خلق اکوسیستم‌های هوشمند، خودتنظیم‌گر و انسان‌محور تبدیل شده است. شهرهای آینده با بهره‌گیری از داده‌های لحظه‌ای، هوش مصنوعی و زیرساخت‌های دیجیتال، به محیط‌هایی پویا و پاسخ‌گو بدل می‌شوند که نه‌تنها نیازهای فیزیکی، بلکه ابعاد روانی، اجتماعی و زیست‌محیطی زندگی شهری را در بر می‌گیرند.

این تحول، معماری را به ابزاری برای تحقق عدالت زیست‌محیطی، تاب‌آوری اقلیمی و مشارکت شهروندی تبدیل کرده است. ساختمان‌ها به گره‌هایی در شبکه داده شهری تبدیل شده‌اند که با سامانه‌های حمل‌ونقل، انرژی، پسماند و سلامت در تعامل هستند. در این چشم‌انداز، شهر هوشمند نه‌تنها یک فضای زیست، بلکه یک موجود زنده است که با انسان، طبیعت و فناوری در هم‌زیستی قرار دارد.

اصول معماری شهرهای هوشمند

معماری شهرهای هوشمند بر پایه ادغام فناوری‌های نوین با نیازهای انسانی و زیست‌محیطی شکل گرفته است. حسگرها، اینترنت اشیا و الگوریتم‌های یادگیری ماشین در بطن طراحی شهری قرار دارند و محیط‌هایی خلق می‌کنند که به‌صورت لحظه‌ای به حضور انسان، تغییرات آب‌وهوایی و الگوهای مصرف انرژی واکنش نشان می‌دهند. برای مثال، در یک مدرسه هوشمند، سیستم تهویه به‌طور خودکار با توجه به تعداد دانش‌آموزان و سطح آلاینده‌های بیرونی تنظیم می‌شود تا سلامت تنفسی حفظ شود.

در مرحله طراحی، هوش مصنوعی به معماران کمک می‌کند تا با مدل‌سازی پیش‌بینی‌گر، عملکرد انرژی، نورگیری و جریان هوا را شبیه‌سازی کنند. این فرایند نه‌تنها بهره‌وری ساختمان را افزایش می‌دهد، بلکه از اتلاف منابع در مراحل ساخت و بهره‌برداری جلوگیری می‌کند. ساختمان‌های شهرهای هوشمند با رویکرد «خنثی‌سازی کربن» و «بازآفرینی» ساخته می‌شوند. نماهای خورشیدی، دیوارهای سبز عمودی، سامانه‌های بازیافت آب و طراحی‌های مقاوم در برابر سیلاب و گرما، عناصر کلیدی این معماری هستند و هدف، نه مقاومت در برابر طبیعت، بلکه هم‌زیستی فعال با آن است.

بر اساس دستورالعمل‌های بین‌المللی برنامه اسکان بشر سازمان ملل متحد در سال ۲۰۲۵، طراحی شهری باید بر پایه مشارکت اجتماعی، شفافیت و دسترسی برابر باشد. معماری به بستری برای توانمندسازی شهروندان تبدیل شده است. فضاهای عمومی با زیرساخت‌های دیجیتال امکان تعامل، تصمیم‌گیری و بهره‌برداری عادلانه را فراهم می‌کنند. برای مثال در «منطقه دیجیتال پونگول» سنگاپور، شهروندان از طریق اپلیکیشن‌های شهری می‌توانند در مدیریت انرژی، پسماند و حمل‌ونقل مشارکت کنند.

اینترنت اشیا به‌عنوان سیستم عصبی شهرهای هوشمند عمل می‌کند. ساختمان‌ها با شبکه‌های شهری تبادل داده دارند و هماهنگی میان ترافیک، انرژی، نورپردازی و مدیریت پسماند را ممکن می‌سازند. نماهای هوشمند با شبکه برق شهری در تعامل هستند تا دمای داخلی را تنظیم و مصرف انرژی را بهینه کنند. این یکپارچگی دیجیتال، شهر را به موجودی هماهنگ و پاسخ‌گو تبدیل کرده است.

معماری آینده به احساسات، آسایش روانی و ارتباط با طبیعت توجه ویژه دارد. استفاده از نور طبیعی، سقف‌های سبز، مصالح طبیعی همچون چوب و سنگ و طراحی‌های بیوفیلیک، به کاهش استرس شهری و ارتقای سلامت روانی کمک می‌کنند. این رویکرد که با عنوان «شهرسازی احساسی» شناخته می‌شود، نه‌تنها عملکرد زیست‌محیطی دارند، بلکه تجربه زیستن را انسانی‌تر و آرام‌تر می‌کند.

مشرب مرکز شهر دوحه؛ قطر

پروژه «مشرب مرکز شهر دوحه» نخستین طرح بازآفرینی شهری هوشمند و پایدار در جهان است که توسط یکی از شرکت‌های زیرمجموعه بنیاد قطر، توسعه یافته است. این پروژه در مرکز شهر دوحه، با مساحت بیش از ۳۱۰ هزار متر مربع، تلفیقی از معماری سنتی قطری و فناوری‌های نوین شهری را ارائه می‌دهد. هدف اصلی، ایجاد یک منطقه شهری با مصرف انرژی خنثی، قابلیت پیاده‌روی بالا و زیرساخت‌های دیجیتال یکپارچه است.

این منطقه شامل بیش از ۱۰۰ ساختمان با گواهی LEED است که در آن‌ها از مصالح بومی، طراحی‌های سایه‌دار و سیستم‌های تهویه طبیعی استفاده شده است. بیش از ۶۵۰ هزار حسگر اینترنت اشیا در سراسر پروژه نصب شده‌اند که عملکرد انرژی، آب، پسماند و امنیت را به‌صورت لحظه‌ای پایش و تنظیم می‌کنند. سیستم سرمایش مرکزی با بهره‌گیری از هوش مصنوعی، مصرف انرژی را تا ۳۰ درصد کاهش می‌دهند.

یکی از نوآوری‌های برجسته این پروژه، استفاده از تراموای هیدروژنی بدون آلایندگی است که به‌عنوان حمل‌ونقل داخلی منطقه عمل می‌کند. تراموای هیدروژنی مشرب با استفاده از پیل‌های سوختی هیدروژنی کار می‌کند و در فرایند سوخت، تنها بخار آب تولید می‌شود. سیستم شامل واگن‌های سبک با ظرفیت حدود ۶۰ نفر، ایستگاه‌های شارژ هیدروژنی و مسیرهای اختصاصی با طراحی شهری هماهنگ است. سرعت متوسط آن حدود ۲۰ کیلومتر بر ساعت است و با سیستم کنترل هوشمند، زمان‌بندی حرکت و مصرف انرژی بهینه‌سازی می‌شود.

سیستم‌های بازیافت آب خاکستری و باران، چرخه‌های بسته‌ای برای آبیاری فضای سبز و مصرف داخلی ایجاد کرده‌اند. آب خاکستری حاصل از شست‌وشو، دوش و روشویی‌ها به‌وسیله سامانه‌های تصفیه غشایی و اشعه فرابنفش ضدعفونی و برای آبیاری فضای سبز و استفاده در فلاش‌تانک‌ها بازچرخانی می‌شود، همچنین آب باران از طریق کانال‌های سطحی و سقف‌های شیب‌دار جمع‌آوری و پس از عبور از فیلترهای شن و کربن فعال، وارد مخازن ذخیره‌سازی می‌شود. این چرخه‌های بسته موجب کاهش ۴۰ درصدی مصرف آب شهری در منطقه شده‌اند.

نماهای خورشیدی و پنل‌های فتوولتائیک در ساختمان‌های اداری و فرهنگی، بخشی از انرژی این منطقه را تأمین می‌کنند. بیش از ۶۴۰۰ پنل فتوولتائیک با ظرفیت تولید ۱.۴ مگاوات در ساختمان‌های اداری و فرهنگی نصب شده که در نماهای جنوبی و سقف‌ها قرار گرفته‌اند و با زاویه بهینه نسبت به خورشید تنظیم شده‌اند تا حداکثر بازدهی را داشته باشند، همچنین ۱۴۰۰ پنل خورشیدی حرارتی برای گرم‌کردن آب مصرفی در ساختمان‌ها به‌کار رفته‌اند. سیستم مدیریت انرژی مرکزی، تولید و مصرف برق را به‌صورت لحظه‌ای پایش می‌کند و در صورت تولید مازاد، انرژی به شبکه برق شهری بازگردانده می‌شود. این سیستم‌ها با الگوریتم‌های یادگیری ماشین، عملکرد بهینه را تضمین می‌کنند.

ساختمان‌ها و خیابان‌های مشرب با الگوبرداری از معماری سنتی قطری، به‌گونه‌ای طراحی شده‌اند که جریان باد طبیعی را هدایت کنند. سایه‌بان‌های متحرک با حسگرهای نور و دما، به‌صورت خودکار باز و بسته می‌شوند. این طراحی موجب کاهش نیاز به سرمایش مکانیکی و حفظ دمای سطح معابر تا پنج درجه سانتی‌گراد پایین‌تر از میانگین شهری می‌شود. شیشه‌های عایق حرارتی، مصالح با ضریب بازتاب بالا و طراحی‌های بادگیر نیز در کاهش بار حرارتی نقش دارند.

سیستم سرمایش مرکزی منطقه با استفاده از الگوریتم‌های یادگیری ماشین، الگوهای مصرف انرژی را تحلیل و به‌صورت پیش‌بینی‌گر، تنظیمات دما، فشار و جریان آب سرد را بهینه‌سازی می‌کند. این سیستم با داده‌های دریافتی از بیش از ۶۵۰ هزار حسگر اینترنت اشیا، عملکرد تجهیزات را پایش می‌کند و در صورت بروز اختلال، به‌صورت خودکار هشدار و اصلاحات لازم را اعمال می‌کند. اتصال سیستم به شبکه برق شهری، مصرف انرژی در ساعات اوج بار را کاهش می‌دهد و در ساعات کم‌مصرف، ذخیره‌سازی انرژی انجام می‌شود. این فناوری موجب کاهش ۳۰ درصدی مصرف انرژی نسبت به سیستم‌های سنتی شده است.

هزینه کل پروژه تا سال ۲۰۲۵ بالغ بر پنج میلیارد دلار برآورد شده است که از منابع دولتی، سرمایه‌گذاری خصوصی و حمایت بنیاد قطر تأمین شده است. فازهای مختلف پروژه از سال ۲۰۱۰ آغاز و در سال ۲۰۲۵ وارد مرحله توسعه فرهنگی و مسکونی شده‌اند. این منطقه در حال حاضر میزبان موزه‌ها، مراکز نوآوری و دفاتر دولتی است.

مشرب دوحه به‌عنوان الگویی جهانی در طراحی شهرهای هوشمند، جایزه «محیط ساخته‌شده هوشمند» را در سال ۲۰۲۵ دریافت کرده است. این پروژه نه‌تنها به کاهش ردپای کربن کمک کرده، بلکه با احیای هویت معماری قطری، پیوندی میان سنت و فناوری برقرار کرده و با ایجاد فضاهای عمومی قابل‌دسترس، مشارکت اجتماعی و عدالت شهری را ارتقا داده است.

منطقه دیجیتال پونگول؛ سنگاپور

پروژه «منطقه دیجیتال پونگول» نخستین منطقه هوشمند یکپارچه سنگاپور است که توسط یک شرکت دولتی طراحی و توسعه یافته است. این منطقه ۵۰ هکتاری در شمال شرقی سنگاپور، با هدف تلفیق آموزش، فناوری، کسب‌وکار و زندگی شهری، در سال ۲۰۲۴ افتتاح شد و تا اواسط ۲۰۲۵ به بهره‌برداری کامل رسید. پونگول به‌عنوان هاب نوآوری برای حوزه‌های هوش مصنوعی، امنیت سایبری، رباتیک و فین‌تک شناخته می‌شود.

منطقه به‌گونه‌ای برنامه‌ریزی شده است که دانشگاه فناوری سنگاپور در قلب آن قرار دارد و تعامل میان صنعت و آموزش را تسهیل می‌کند. طراحی فضاهای آموزشی به‌گونه‌ای است که آزمایشگاه‌های تحقیقاتی، مراکز نوآوری و دفاتر شرکت‌های فناوری در مجاورت هم قرار دارند. این هم‌جواری، امکان اجرای پروژه‌های مشترک، کارآموزی صنعتی و توسعه محصولات در محیط واقعی را فراهم می‌کند. این منطقه ظرفیت اشتغال‌زایی برای ۲۸ هزار نفر و آموزش برای ۱۲ هزار دانشجو را دارد. بیش از ۵۰۰ عضو هیئت علمی و متخصص در این منطقه فعالیت می‌کنند. همچنین، «پونگول» میزبان بیش از ۲۰۰ شرکت نوآور و استارت‌آپ است که در حوزه‌های فناوری پیشرفته فعالیت دارند.

ساختمان‌های منطقه با استفاده از مصالح پایدار و کم‌کربن همچون بتن بازیافتی، چوب مهندسی‌شده و شیشه‌های عایق حرارتی ساخته شده‌اند. طراحی تهویه طبیعی با بهره‌گیری از جهت باد غالب، ارتفاع سقف‌ها و پنجره‌های قابل تنظیم، موجب کاهش ۲۵ درصدی مصرف انرژی سرمایشی شده است. پنل‌های خورشیدی نصب‌شده در سقف‌ها و نماها، با ظرفیت تولید ۲.۱ مگاوات، بخشی از برق منطقه را تأمین می‌کنند. این پنل‌ها به شبکه برق هوشمند متصل هستند و در ساعات کم‌مصرف، انرژی مازاد را ذخیره یا به شبکه شهری بازمی‌گردانند.

شبکه برق منطقه توسط «پلتفرم دیجیتال باز (ODP)» مدیریت می‌شود که به‌عنوان مغز دیجیتال منطقه عمل می‌کند. این پلتفرم با استفاده از الگوریتم‌های یادگیری ماشین، داده‌های مصرف انرژی، دما، حضور افراد و وضعیت تجهیزات را تحلیل و به‌صورت لحظه‌ای تنظیمات سیستم‌های روشنایی، تهویه و شارژ وسایل نقلیه را بهینه‌سازی می‌کند. این سیستم موجب کاهش ۳۰ درصدی مصرف انرژی و افزایش ۲۰ درصدی بهره‌وری عملیاتی در ساختمان‌ها شده است.

زیرساخت‌های دیجیتال شامل شبکه فیبر نوری، حسگرهای محیطی و پلتفرم‌های داده باز هستند که امکان تعامل میان شهروندان، کسب‌وکارها و سازمان‌های دولتی را فراهم می‌کنند. بیش از هشت هزار حسگر محیطی در سراسر منطقه نصب شده‌اند که کیفیت هوا، دما، رطوبت، سطح صدا و تردد را پایش می‌کنند. داده‌های جمع‌آوری‌شده از طریق پلتفرم‌های داده باز در اختیار شهروندان، شرکت‌ها و سازمان‌های دولتی قرار می‌گیرد تا تصمیم‌گیری‌های شهری، پژوهش‌های علمی و خدمات عمومی بر پایه شفافیت و مشارکت انجام شود.

سیستم مدیریت پسماند بدون تماس، حلقه‌های بازیافت بسته و سیستم‌های آبیاری هوشمند از جمله نوآوری‌های زیست‌محیطی این منطقه هستند. سیستم مدیریت پسماند منطقه از فناوری RFID و حسگرهای سطح پرشدگی استفاده می‌کند تا سطل‌های زباله به‌صورت خودکار تخلیه شوند. زباله‌های خشک و تر در مبدأ تفکیک و از طریق کانال‌های زیرزمینی به مراکز بازیافت منتقل می‌شوند. حلقه‌های بازیافت بسته شامل تبدیل زباله‌های آلی به کود، بازیافت پلاستیک برای مصالح ساختمانی و استفاده مجدد از آب خاکستری در آبیاری هستند که منجر به کاهش ۶۵ درصد حجم پسماند دفن‌شده و افزایش ۴۰ درصد نرخ بازیافت شده‌اند.

طراحی مسیرهای پیاده‌روی و دوچرخه‌سواری منطقه با الهام از اصول بیوفیلیک انجام شده است. این مسیرها با پوشش گیاهی بومی، سایه‌بان‌های طبیعی، دیوارهای سبز و کف‌پوش‌های نفوذپذیر ساخته شده‌اند. حسگرهای نور و دما در مسیرها، روشنایی را به‌صورت خودکار تنظیم می‌کنند و ایستگاه‌های شارژ خورشیدی برای دوچرخه‌های برقی در نقاط کلیدی تعبیه شده‌اند. این فضاها نه‌تنها حمل‌ونقل پاک را ترویج می‌دهند، بلکه به کاهش استرس، ارتقای سلامت روانی و افزایش تعامل اجتماعی کمک می‌کنند

بودجه کل پروژه بالغ بر ۳.۲ میلیارد دلار سنگاپور (حدود ۲.۴ میلیارد دلار آمریکا) برآورد شده است که از منابع دولتی، سرمایه‌گذاری خصوصی و مشارکت دانشگاهی تأمین شده است. این سرمایه‌گذاری شامل توسعه زیرساخت‌های دیجیتال، ساختمان‌های آموزشی، فضاهای تجاری و حمل‌ونقل هوشمند بوده است. منطقه دیجیتال پونگول به‌عنوان یکی از ۱۰ نوآوری برتر شهری در سال ۲۰۲۵ توسط مجله مونوکل معرفی شده و نمونه‌ای از هم‌گرایی آموزش، فناوری و زندگی شهری در قالب معماری هوشمند و پایدار است که می‌تواند الگویی برای شهرهای آینده در آسیا و فراتر از آن باشد.