در ابتدا شاید ساده به‌نظر برسد، اما در واقع اصطلاحی است که نمی‌توان به‌راحتی تعریفی برای آن در نظر گرفت. در سراسر جهان شهرهای زیادی مفهوم «شهر هوشمند» را پذیرفته و برای دستیابی به آن طرح و نقشه ارائه کرده و از یک زمان‌بندی و برنامه‌ریزی مشخص پیروی می‌کنند، اما اگر از شهرداری‌های این شهرها سؤال شود که «شهر هوشمند دقیقاً چیست؟» جواب مشخصی ندارند. ممکن است مثال‌هایی برای شما از به‌کارگیری حس‌گرها در مکان‌های مختلف، سیستم چراغ‌های راهنمایی رانندگی بی‌سیم یا فناوری‌هایی برای کاهش مصرف انرژی بیاورند و یا روی موضوع‌هایی مانند بازده سرمایه‌گذاری و برگشت سرمایه و سود در یک‌زمان مشخص مانور بدهند.
مثال‌های دیگری هم ما می‌توانیم برای آن‌ها بزنیم: استفاده از حس‌گرهایی برای نظارت نشت آب و درنتیجه جلوگیری از خرابی و تعمیر و هزینه‌های اضافی بعدی یا نظارت بر کیفیت هوا و مشخص کردن زمان‌هایی که آلودگی هوا بالا است و برنامه‌ریزی برای عدم خروج از خانه افراد آسمی و بیماران قلبی. پلیس می‌تواند از حس‌گرهای ویدئویی برای کنترل و نظارت بر جمیعت و مقابله با جرم و جنایت‌های شهری استفاده کند. حس‌گرها می‌توانند پارکینگ‌های پر کنار یک خیابان را به خودروهای ترددی اعلام و آن‌ها را به‌سوی پارکینگ‌های خالی هدایت کنند. تمام این مثال‌ها نه تعریف شهر هوشمند بلکه مثال‌هایی از کاربردهای فناوری در یک شهر هستند.

شهرهای هوشمند می‌توانند برای شهروندان سرگرم‌کننده هم باشند. در سال 2014 برای چند هفته به‌صورت آزمایشی، در شهر بریستول انگلیس طرحی پیاده‌سازی شد که با استفاده از چراغ‌های پیاده‌رو سعی می‌کرد سایه‌هایی جذاب و سرگرم‌کننده از عابران در شب بسازد. کارل پیوا، سخنگوی برنامه‌های استراتژی شرکت TM Forum می‌گوید: «شهرهای هوشمند نه‌فقط باید در هزینه‌ها و انرژی صرفه‌جویی داشته باشند بلکه باید برای شهروندان، یک زندگی شهری جذاب و سرگرم‌کننده بسازند.» TM Forum با حدود 950 کارمند روی تغییر و تحول‌ کسب‌وکارهای دیجیتالی در آینده تحقیق می‌کند که یک شاخه اصلی آن شهرهای هوشمند است. پیوا می‌گوید: «شهرهای هوشمند بیشتر از اینکه کارآمد و پیچیده باشند؛ باید سرگرم‌کننده باشند.» پیوا هم اعتقاد دارد مفهوم شهرهای هوشمند گسترده و دارای مرزهای نامحدود است که بسیاری از فناوری‌ها یا کارها را در خود جای می‌دهد. شهرهای هوشمند سؤالی است که مسیرهای مختلفی برای رسیدن به جوابش وجود دارد و مدیران بزرگ شهری در سراسر جهان روی بخش‌های مختلف آن تمرکز کردند. برخی شهرها (مانند کانزاس سیتی) درحال‌توسعه حمل‌ونقل هوشمند و به‌کارگیری فناوری‌های جدید در ارتباطات درون‌شهری هستند. برخی دیگر از شهرها (مانند شهرهایی از برزیل) روی به‌کارگیری فناوری برای صنعت گردشگری و ایجاد مراکز تفریحی تمرکز کردند. به نظر می‌رسد عنصر مشترک تمام شهرهای هوشمند «شهروندان» هستند. شهروندان با جزءبه‌جزء یک شهر درگیر هستند و باید احساس خوب و راحتی همانند خانه خودشان داشته باشند. در شهرهای هوشمند موضوع «مشارکت شهروندان» نیز اهمیت دارد. چین یکی از کشورهایی است که به‌شدت پروژه‌های شهرهای هوشمند را دنبال می‌کند و نزدیک به 30 شهر با جمعیت بالای 10 میلیون نفر به‌صورت آزمایشی تلاش می‌کنند از فناوری‌های نوین در مدیریت و کنترل شهر استفاده کنند. دریکی از شهرها، اگر به‌طور ناگهانی خودتان را داخل یک اتوبوس بیندازید و بخواهید سوار شوید؛ سامانه‌های تشخیص چهره شمارا شناسایی و بررسی می‌کنند که اجازه استفاده از اتوبوس را دارید یا خیر!

در شهر ینچوان با به‌کارگیری فناوری‌های جدید آنلاینی مانند صدور مجوز ساختمان‌سازی یا صدور گواهی‌نامه راهنمایی رانندگی تعداد کارکنان انسانی را از 600 نفر به 50 نفر کاهش دادند و موجب شدند ترافیک شهری و سفرهای درون‌شهری به طرز محسوسی کاهش پیدا کند. در برخی از شهرهای دنیا مانند دبی از پروژه‌هایی به نام «happiness meter» استفاده ‌شده است تا واکنش شهروندان نسبت به برخی کارهای دیجیتالی صورت گرفته در شهر؛ مثلاً نظافت خیابان‌ها یا برخی بازرسی‌های امنیتی؛ سنجیده شود. ایده پشت این پروژه، دستیابی به اطلاعاتی است که نشان می‌دهد چه چیزی در یک شهر شهروندان را خوشحال و راضی می‌کند.
جک گلد یکی از تحلیل‌گران ارشد مسائل شهری در امریکا درباره تعریف یک شهر هوشمند می‌گوید: «شهر هوشمند، شهری با زیرساخت‌های مدیریتی بهتر است که قابل‌تغییر هستند و بر اساس اطلاعاتی ورودی و برخی تنظیمات بهترین منابع یا بهبودهای امنیتی را فراهم می‌کنند.» جک گلد یک شهر هوشمند را مملو از حسگرهایی می‌داند که اطلاعات را جمع‌آوری و به مرکز داده شهر ارسال می‌کنند و در مرکز داده بر اساس این اطلاعات تصمیم‌گیری و برخی واکنش‌ها صورت می‌گیرد. پیوا و برخی دیگر از کارشناسان به تعریف فوق چیزهایی مانند شادی و سرگرمی را نیز اضافه می‌کنند و اعتقاددارند اطلاعات ورودی دریافت شده از سراسر شهر باید به شادی و سرگرمی بیشتر شهروندان نیز ختم شوند.
جک گلد اهداف نهایی شهرهای هوشمند را «مدیریت انرژی، کاهش آلودگی، افزایش امنیت عمومی و ارائه خدمات بهتر به شهروندان» می‌داند. وی می‌گوید ممکن است در آینده همه شهرها سرمایه و پول کافی برای کلید زدن پروژه‌های بزرگ زیرساختی را نداشته باشند اما می‌توانند گام‌های کوچکی در این زمینه بردارند. چون موضوع ROI یا «بازگشت سرمایه» در مبحث شهرهای هوشمند بسیار اهمیت دارد و محاسبه آن نیز سخت و پیچیده است. هیچ‌کس به‌راحتی نمی‌تواند بگوید کدام پروژه‌ها بازگشت سرمایه و سوددهی دارند.

راشیک پارمار (Rashik Parmar) رئیس بخش آکادمی فناوری شرکت آی‌بی‌ام نیز در تعریف شهرهای هوشمند اعتقاد دارد، از ابتدای پیدایش شهرها و سیر تکامل انسان؛ شهرها فضایی برای امنیت بیشتر و پناه گرفتن بودند. دولت‌ها نیز برای ارائه خدمات و پاسخ‌گویی به نیازهای انسان تشکیل شدند؛ بنابراین، شهرهای آینده باید جایی برای زندگی بهتر و ارائه خدمات به شکل‌های بهبودیافته‌تری باشند. مردم نیز بر اساس این خدمات از سطح زندگی بهتری بهره برده و لذت ببرند. آی‌بی‌ام بیش از 2500 پروژه مرتبط با شهرهای هوشمند در سراسر جهان دارد و یکی از اصلی‌ترین بازیگران این بخش است.
به‌جز آی‌بی‌ام می‌توان از شرکت‌های فناوری بزرگی مانند سیسکو، اینتل و GE نیز به‌عنوان فعالان عمده بازار شهرهای هوشمند نام برد. البته، وقتی صحبت از شهرهای هوشمند می‌شود نمی‌توان از کنار صدها کسب‌وکار کوچک نوپا به‌راحتی گذشت. این کسب‌وکارها هریک ایده و محصولی نرم‌افزاری یا سخت‌افزاری را توسعه می‌دهند و به انتظار آینده نشسته‌اند. در کانزاس سیتی، سیسکو با همکاری Sensity System سامانه‌های روشنایی بیرونی سطح بالایی را طراحی و نصب کردند. این دستگاه‌ها از چراغ‌های LED مجهز به حسگرهایی استفاده می‌کنند که بر اساس موقعیت روز و شب به‌طور خودکار نور موردنیاز را تنظیم می‌کنند. مسئولین این شهر می‌گویند با این فناوری نزدیک به 4 میلیون دلار در هرسال صرفه‌جویی دارند. شرکت Sensity System با توسعه فناوری به نام
Light Sensory Networks برای میلیاردها چراغ LED در خیابان‌های سراسر جهان نقشه کشیده است. این فناوری چراغ‌های LED را به یک پلتفرم اطلاعات و ویدیو برای اتصال به شبکه و ‌اینترنت اشیا تبدیل می‌کند. هر LED می‌تواند یک دستگاه هوشمند مجهز به حسگرهای مختلف با یک آدرس IP منحصربه‌فرد در یک شبکه باند پهن غالباً بی‌سیم باشد. این چراغ‌ها کاربری‌هایی بیشتر از روشنایی دارند و می‌توانند اطلاعاتی درباره ترافیک، وضعیت آب‌وهوا، نظارتی و غیره به مراکز شهر مخابره کنند. شرکت ورایزون نیز پروژه مشابهی را در شهر لاس‌وگاس پیاده‌سازی کرده است. این شرکت مخابراتی نیز به‌طور آزمایشی یک خیابان را به چراغ‌های هوشمند مجهز کرده که به‌صورت بی‌سیم به سرویس‌های کلاود متصل می‌شود و اطلاعات عمومی مانند آلودگی هوا را مخابره می‌کند. در پروژه شهرهای هوشمند تنها ورایزون وارد نشده بلکه دیگر شرکت‌های مخابراتی بزرگ دنیا مانند AT&T و اسپرینت و غیره نیز سرمایه‌گذاری‌های کلانی برای راه‌اندازی ایستگاه‌های رایگان وای‌فای یا سامانه‌های بی‌سیم شهری انجام دادند.

در حوزه شهرهای هوشمند تمامی چالش‌ها و مباحث پیرامون به‌کارگیری فناوری‌های جدید و توسعه زیرساخت‌های شهری برای خدمات بهتر در آینده نیست و نگرانی‌هایی جدید زاده شده است. دانشمندان علوم اجتماعی نیز مانند دانشمندان علوم فنی مهندسی چندان به شهرهای هوشمند خوش‌بین نیستند و آن‌ها را ناقض حریم خصوصی شهروندان می‌دانند. این دانشمندان می‌گویند سامانه‌های تشخیص چهره و شناسایی افراد به همراه سامانه‌های نظارتی که مسئولان استفاده می‌کنند؛ آزادی شهروندان را سلب کرده و شهر را به مکانی ناامن و مخوف تبدیل می‌کنند که هر شهروندی ترجیح می‌دهد بیشتر در خانه بماند. فقط موضوع حریم خصوصی شهروندان نیست؛ بلکه نگرانی‌هایی درباره حمله به زیرساخت‌های شهری و ازکارافتادن برخی سرویس‌های حیاتی و در پی آن به خطر افتادن جان انسان‌ها و هرج‌ومرج شهری مطرح است. مطالعه‌ و تحقیق‌های زیادی در دانشگاه‌های جهان روی این مقوله‌ها در حال انجام است و مقاله‌های تئوری‌محوری مانند مقاله «طیف کنترل: یک تئوری اجتماعی از شهرهای هوشمند» منتشرشده است.
اگر بخواهیم یک جمع‌بندی داشته باشیم، باید گفت هنوز برچسب شهرهای هوشمند گنگ و مبهم است. هیچ‌کس دقیقاً نمی‌داند یک شهر هوشمند باید چه مختصاتی داشته باشد یا چه خدماتی ارائه بدهد. بازیگران بزرگ فناوری در این حوزه به همراه مدیران شهری تمام تمرکز خود را روی توسعه و حرکت به جلو گذاشتند و اعتقاددارند همانند روزهای اولیه پیدایش کامپیوتر، علی‌رغم وجود نگرانی‌هایی، زندگی بهتر و راحت‌تری در انتظار انسان‌ها و شهروندان است. بخش هیجان‌انگیز این ماجرا این است که نمی‌دانیم درباره شهرهای هوشمند چه چیزهایی را می‌دانیم و چه چیزهایی را نمی‌دانیم!
پرونده‌ای که پیش‌رو دارید، تلاش می‌کند تا به جنبه‌هایی از مفهوم شهرهای هوشمند بپردازد و نمونه‌هایی از کارهایی که در این زمینه انجام شده است را مورد بررسی قرار دهد