DOI: https://doi.org/10.1057/s41599-026-06555-y
تاريخ النشر: 2026-01-29
المؤلف: Yanqing Wang وآخرون
الموضوع الرئيسي: إدارة الكوارث والمرونة
نظرة عامة
الانتقال من المدن التقليدية إلى المدن الذكية لا يتضمن فقط تحسين البنية التحتية الحضرية والخدمات العامة ولكن أيضًا ظهور مخاطر جديدة للكوارث. تستعرض هذه الدراسة الأدبيات الموجودة حول مخاطر الكوارث المرتبطة بالمدن الذكية وتطور إطار مؤشرات لتحديد العوامل المؤثرة. باستخدام طريقة DANP-ISM الضبابية، تحلل البحث التفاعلات بين هذه العوامل وتحدد أولوياتها. تشير النتائج الرئيسية إلى أن الحوادث الجماعية عبر الإنترنت، والإرهاب السيبراني، وأخلاقيات التكنولوجيا، والبنية التحتية المعلوماتية، والبنية التحتية المادية، وجمع المعلومات الزائد، والهجمات السيبرانية، وتسرب المعلومات هي مخاطر حاسمة، حيث تعتبر البنية التحتية المعلوماتية والمادية التأثيرات الرئيسية على العوامل الأخرى.
تسلط الدراسة الضوء على التحديات الكبيرة في إدارة هذه المخاطر الجديدة للكوارث، مثل عدم معرفة الجمهور بالتهديدات الناشئة وزيادة عدم اليقين والتعقيد في تفاعلات المخاطر. لمعالجة هذه التحديات، يقترح المؤلفون استراتيجيات تشمل الاستفادة من التكنولوجيا لتخفيف المخاطر، وتعزيز قدرات إدارة الطوارئ التعاونية، وتحسين أمان البنية التحتية ومرونتها، وإقامة لوائح لتطوير المنتجات الذكية. لا تساهم هذه الأبحاث فقط في فهم مخاطر الكوارث في المدن الذكية ولكنها تقدم أيضًا رؤى نظرية ومنهجية قيمة لإدارة الطوارئ، خاصة من خلال تطبيق طريقة DANP-ISM الضبابية، التي تعتبر أداة قوية للمديرين البلديين في التنقل عبر تعقيدات عوامل مخاطر الكوارث الجديدة.
مقدمة
تناقش مقدمة ورقة البحث تطور وزيادة أهمية مفهوم المدينة الذكية على مدار العقدين الماضيين. تم تعريف المدن الذكية في البداية في منتصف القرن التاسع عشر، حيث كانت تهدف إلى تعزيز الكفاءة والحكم في المناطق الحضرية. دفع ظهور الإنترنت في التسعينيات هذا المفهوم إلى النقاش السائد، حيث عالج تحديات مثل التمدد الحضري وإدارة الكوارث من خلال تكنولوجيا المعلومات والاتصالات المبتكرة (ICTs). لقد سلطت الدراسات الحديثة الضوء على الطبيعة المزدوجة لتقنيات المدينة الذكية، التي، بينما تكون مفيدة لإدارة مخاطر الكوارث – من خلال الاستفادة من أدوات مثل البيانات الضخمة، والبلوك تشين، وإنترنت الأشياء (IoT)، والذكاء الاصطناعي (AI) – تقدم أيضًا مخاطر جديدة بسبب الحدود غير الواضحة بين المجالات البشرية، والسيبرانية، والمادية.
أبرزت جائحة COVID-19 كيف يمكن أن تتصاعد الأزمات الصحية العامة إلى تحديات اجتماعية أوسع، مما يبرز الحاجة إلى استراتيجيات شاملة لإدارة مخاطر الكوارث في المدن الذكية. على الرغم من أن الأدبيات الموجودة تركز بشكل أساسي على التأثيرات الإيجابية لمبادرات المدينة الذكية على كفاءة الاستجابة للطوارئ، إلا أنه لا يزال هناك فجوة كبيرة في فهم المخاطر الجديدة للكوارث التي تنشأ من تطويرها. تدعو الورقة إلى استكشاف أعمق لهذه المخاطر، ومصادرها، وخصائصها، بهدف تعزيز أطر إدارة الطوارئ في المدن الذكية والمساهمة في النقاش الأوسع حول دراسات المخاطر الحضرية.
الطرق
تحدد قسم المنهجية نهجًا جديدًا لتحليل عوامل مخاطر الكوارث في المدن الذكية من خلال دمج عملية الشبكة التحليلية (ANP)، ومختبر تقييم وتجربة اتخاذ القرار (DEMATEL)، ونموذج الهيكل التفسيري (ISM) في إطار ضبابي، يسمى DEMATEL-ANP-ISM الضبابي (DANP-ISM الضبابي). تعتبر الطرق التقليدية التي تعتمد على معايير إضافية ومستقلة غير كافية بسبب الاعتماديات المعقدة بين المؤشرات، مما يستدعي اعتماد ANP، الذي يقوم بنمذجة هذه العلاقات بفعالية من خلال هيكل شبكي. ومع ذلك، تتطلب تعقيدات ANP مساعدة في هيكلة المشكلة، والتي يتم تناولها من خلال دمجها مع DEMATEL وISM لتعزيز تحليل العلاقات السببية والهياكل الهرمية بين العوامل.
تشمل المنهجية المقترحة عدة خطوات منهجية، تبدأ ببناء مصفوفة التأثير المباشر الضبابية استنادًا إلى تقييمات الخبراء لمستويات التفاعل بين عوامل مخاطر الكوارث. ثم تتم معالجة هذه المصفوفة لاشتقاق مصفوفة فائقة موزونة، يتم من خلالها حساب أوزان عوامل المخاطر. تشمل الخطوات اللاحقة حساب مصفوفات التأثير العالمي والوصول، مما يسهل تحديد مجموعات العوامل القابلة للوصول والسابقة. يسمح هذا النهج الطبقي بفهم شامل للتفاعلات والهياكل الهرمية بين عوامل مخاطر الكوارث، مما يساعد في اتخاذ قرارات فعالة لإدارة الكوارث في المدن الذكية.
النتائج
تُعرض نتائج تحليل DEMATEL الضبابي في الجداول 3 و4 و6 من الملحق، والتي تفصل مصفوفة التأثير المباشر والمصفوفة الشاملة للتأثير، جنبًا إلى جنب مع مقاييس التأثير، والتأثير، والمركزية، والسببية. توفر هذه المصفوفات فهمًا هيكليًا للعلاقات بين العوامل المختلفة التي تؤثر على مخاطر الكوارث في المدن الذكية.
بعد ذلك، تم إجراء تحليل عملية الشبكة التحليلية (ANP) باستخدام مصفوفة التأثير الشاملة المستمدة من نتائج DEMATEL الضبابية. شمل هذا التحليل تحويل المصفوفة الفائقة غير الموزونة إلى مصفوفة فائقة موزونة وفي النهاية إلى مصفوفة فائقة محدودة مستقرة، كما هو موضح في الجداول 7 إلى 10 في الملحق. من الجدير بالذكر أن النتائج الملخصة في الجدول 11 تسلط الضوء على أن أخلاقيات التكنولوجيا ظهرت كعامل مؤثر كبير، مما يبرز أهميتها في سياق أبحاث إدارة الطوارئ (Nussbaumer et al., 2023; Zhao et al., 2022).
المناقشة
تسلط قسم المناقشة في ورقة البحث الضوء على المخاطر الناشئة للكوارث المرتبطة بتطوير المدن الذكية، مما يبرز الحاجة إلى فهم شامل لهذه المخاطر عبر أبعاد مختلفة. تحدد الدراسة ستة جوانب حاسمة من مخاطر الكوارث الجديدة: الناس، والبنية التحتية، والتكنولوجيا، والمعلومات، والإنترنت، والعوامل المؤسسية. تؤكد على أنه بينما ركزت الأدبيات الموجودة بشكل أساسي على وجهات نظر فردية – مثل أمان المعلومات أو المخاطر التكنولوجية – هناك فجوة كبيرة في التحليلات المنهجية التي تشمل الطبيعة متعددة الأبعاد للمخاطر في البيئات الحضرية الذكية. قام المؤلفون بإجراء مراجعة شاملة لكل من الأدبيات الصينية والإنجليزية، مما أدى إلى تصنيف المخاطر الذي يعكس الترابط بين هذه العوامل.
تشير النتائج الرئيسية إلى أن السلوك البشري، وخاصة إدراك المخاطر والأخطاء التشغيلية، يلعب دورًا حاسمًا في تشكيل مخاطر الكوارث. علاوة على ذلك، تناقش الورقة الثغرات الموجودة في كل من البنية التحتية المادية والمعلوماتية، التي تكون عرضة للهجمات السيبرانية والكوارث الطبيعية. يقدم التطور السريع للتكنولوجيا مخاطر إضافية، بما في ذلك القضايا الأخلاقية وإمكانية سوء الاستخدام، بينما يؤدي الاعتماد المفرط على الشبكات الرقمية إلى تفاقم الثغرات الأمنية. يدعو المؤلفون إلى تعزيز استراتيجيات إدارة الطوارئ التي تتضمن جهودًا تعاونية بين الحكومة، والشركات، والجمهور، إلى جانب تطوير تقنيات متقدمة لمراقبة المخاطر لمعالجة تعقيدات مخاطر الكوارث الجديدة في المدن الذكية.
القيود
تقدم الدراسة طريقة DANP-ISM الضبابية لتقييم العوامل المعقدة التي تؤثر على مخاطر الكوارث في المدن الذكية، من خلال دمج تقنيات DEMATEL وANP وISM. يعزز هذا النهج فهم العلاقات السببية والعوامل الحاسمة بين عناصر مخاطر الكوارث الجديدة، مما يوفر رؤى قيمة لكل من الباحثين والمديرين البلديين في تقليل مخاطر الكوارث وإدارة الطوارئ. ومع ذلك، تعترف الدراسة بعدة قيود يمكن أن تعالجها الأبحاث المستقبلية.
منهجياً، قد يؤدي الاعتماد على مصفوفة العلاقة الأولية المستمدة من المتوسط الحسابي لآراء الخبراء إلى فقدان معلومات هامة، مما قد يؤثر على دقة النتائج. بالإضافة إلى ذلك، بينما يهدف دمج الأعداد الضبابية الثلاثية إلى تقليل التحيزات الذاتية في تقييم الخبراء، يجادل بعض العلماء بأن هذا التحويل قد يؤدي إلى فقدان المعلومات. يجب على الدراسات المستقبلية تحسين نموذج DANP-ISM الضبابي للاحتفاظ بالبيانات الأصلية بشكل أكثر فعالية. علاوة على ذلك، يقتصر اعتماد الدراسة على نوع واحد فقط من المعلومات (الدرجات) من الخبراء على ثراء البيانات؛ يمكن أن يؤدي دمج أنواع معلومات متنوعة والنظر في التطور الديناميكي لعوامل مخاطر الكوارث إلى تحسين التحليل.
فيما يتعلق بتحديد عوامل مخاطر الكوارث الجديدة، قد لا تشمل نظام المؤشرات الخاص بالدراسة جميع المخاطر المحتملة بسبب التقدم التكنولوجي السريع والقيود في الإدراك البشري. يجب أن تهدف الأبحاث المستقبلية إلى تطوير نظام مؤشرات أكثر شمولاً لعوامل المخاطر، مع إمكانية استخدام تقنيات التعلم الآلي لتحليل آراء الجمهور من وسائل التواصل الاجتماعي. أخيرًا، قد يحد وجود خبراء صينيين في عملية التقييم من قابلية تطبيق النتائج على سياقات أخرى. قد يوفر توسيع مجموعة الخبراء لتشمل خلفيات ثقافية وسياسية متنوعة فهمًا أكثر شمولية لعوامل مخاطر الكوارث في المدن الذكية.
DOI: https://doi.org/10.1057/s41599-026-06555-y
Publication Date: 2026-01-29
Author(s): Yanqing Wang et al.
Primary Topic: Disaster Management and Resilience
Overview
The transition from traditional to smart cities involves not only the enhancement of urban infrastructure and public services but also the emergence of new disaster risks. This study reviews existing literature on disaster risks associated with smart cities and develops an indicator framework to identify influencing factors. Utilizing a fuzzy DANP-ISM method, the research analyzes the interactions among these factors and prioritizes them. Key findings indicate that online mass incidents, cyberterrorism, technology ethics, information infrastructure, physical infrastructure, information overcollection, cyber-attacks, and information leakage are critical risks, with information and physical infrastructure being the primary influences on other factors.
The study highlights significant challenges in managing these new disaster risks, such as public unfamiliarity with emerging threats and increased uncertainty and complexity in risk interactions. To address these challenges, the authors propose strategies that include leveraging technology for risk mitigation, enhancing collaborative emergency management capabilities, improving infrastructure security and resilience, and establishing regulations for smart product development. This research not only contributes to the understanding of disaster risks in smart cities but also offers valuable theoretical and methodological insights for emergency management, particularly through the application of the fuzzy DANP-ISM method, which serves as a robust tool for municipal managers in navigating the complexities of new disaster risk factors.
Introduction
The introduction of the research paper discusses the evolution and increasing relevance of the smart city concept over the past two decades. Initially defined in the mid-1800s, smart cities aimed to enhance efficiency and governance in urban areas. The advent of the internet in the 1990s propelled the concept into mainstream discourse, addressing challenges such as urban sprawl and disaster management through innovative information and communication technologies (ICTs). Recent studies have highlighted the dual nature of smart city technologies, which, while beneficial for disaster risk management—leveraging tools like big data, blockchain, the Internet of Things (IoT), and artificial intelligence (AI)—also introduce new risks due to the blurred boundaries between human, cyber, and physical domains.
The COVID-19 pandemic exemplified how public health crises can escalate into broader societal challenges, underscoring the need for comprehensive disaster risk management strategies in smart cities. Although existing literature primarily emphasizes the positive impacts of smart city initiatives on emergency response efficiency, there remains a significant gap in understanding the novel disaster risks that emerge from their development. The paper advocates for a deeper exploration of these risks, their sources, and characteristics, aiming to enhance emergency management frameworks in smart cities and contribute to the broader discourse on urban risk studies.
Methods
The methodology section outlines a novel approach for analyzing disaster risk factors in smart cities by integrating the Analytic Network Process (ANP), Decision-Making Trial and Evaluation Laboratory (DEMATEL), and Interpretive Structure Model (ISM) into a fuzzy framework, termed fuzzy DEMATEL-ANP-ISM (fuzzy DANP-ISM). Traditional methods relying on additive and independent criteria are deemed inadequate due to the complex interdependencies among indicators, prompting the adoption of ANP, which effectively models these relationships through a network structure. However, the complexity of ANP necessitates assistance in problem structuring, which is addressed by combining it with DEMATEL and ISM to enhance the analysis of causal relationships and hierarchical structures among factors.
The proposed methodology involves several systematic steps, beginning with the construction of a fuzzy direct impact matrix based on expert assessments of interaction levels among disaster risk factors. This matrix is then processed to derive a weighted supermatrix, from which the weights of the risk factors are calculated. Subsequent steps include the computation of global impact and accessibility matrices, which facilitate the identification of reachable and antecedent sets of factors. This layered approach allows for a comprehensive understanding of the interactions and hierarchies among disaster risk factors, ultimately aiding in effective decision-making for disaster management in smart cities.
Results
The results of the fuzzy DEMATEL analysis are presented in Tables 3, 4, and 6 of the Appendix, which detail the direct influence matrix and the comprehensive influence matrix, along with metrics for influencing, influence, centrality, and causality. These matrices provide a structured understanding of the relationships among various factors impacting disaster risk in smart cities.
Subsequently, an Analytic Network Process (ANP) analysis was conducted utilizing the comprehensive impact matrix derived from the fuzzy DEMATEL findings. This analysis involved the transformation of the unweighted super matrix into a weighted super matrix and ultimately a stable limiting super matrix, as illustrated in Tables 7 through 10 in the Appendix. Notably, the results summarized in Table 11 highlight that technology ethics emerged as a significant influencing factor, underscoring its importance in the context of emergency management research (Nussbaumer et al., 2023; Zhao et al., 2022).
Discussion
The discussion section of the research paper highlights the emerging disaster risks associated with the development of smart cities, emphasizing the need for a comprehensive understanding of these risks across various dimensions. The study identifies six critical aspects of new disaster risks: people, infrastructure, technology, information, the internet, and institutional factors. It underscores that while existing literature has primarily focused on singular perspectives—such as information security or technological risks—there is a significant gap in systematic analyses that encompass the multifaceted nature of risks in smart urban environments. The authors conducted a thorough review of both Chinese and English literature, culminating in a classification of risks that reflects the interconnectedness of these factors.
Key findings indicate that human behavior, particularly risk perception and operational errors, plays a crucial role in shaping disaster risks. Furthermore, the paper discusses the vulnerabilities inherent in both physical and information infrastructures, which are susceptible to cyber-attacks and natural disasters. The rapid evolution of technology introduces additional risks, including ethical concerns and the potential for misuse, while the over-reliance on digital networks exacerbates security vulnerabilities. The authors advocate for enhanced emergency management strategies that incorporate collaborative efforts among government, enterprises, and the public, alongside the development of advanced risk monitoring technologies to address the complexities of new disaster risks in smart cities.
Limitations
The study presents a fuzzy DANP-ISM method for evaluating the complex factors influencing disaster risks in smart cities, integrating DEMATEL, ANP, and ISM techniques. This approach enhances the understanding of causal relationships and critical factors among new disaster risk elements, offering valuable insights for both researchers and municipal managers in disaster risk reduction and emergency management. However, the study acknowledges several limitations that future research could address.
Methodologically, the reliance on an initial relationship matrix derived from the arithmetic mean of expert opinions may have led to the loss of significant information, potentially affecting the accuracy of the findings. Additionally, while the integration of triangular fuzzy numbers aims to mitigate subjective biases in expert scoring, some scholars argue that this transformation may result in information loss. Future studies should optimize the fuzzy DANP-ISM model to retain original data more effectively. Furthermore, the study’s reliance on a single type of information (scores) from experts limits the richness of data; incorporating diverse information types and considering the dynamic evolution of disaster risk factors could enhance the analysis.
In terms of identifying new disaster risk factors, the study’s index system may not encompass all potential risks due to the rapid technological advancements and limitations in human cognition. Future research should aim to develop a more comprehensive risk factor index, potentially utilizing machine learning techniques to analyze public opinions from social media. Lastly, the predominance of Chinese experts in the evaluation process may limit the applicability of the findings to other contexts. Expanding the expert pool to include diverse cultural and political backgrounds could provide a more universal understanding of disaster risk factors in smart cities.