evan_gcrm (evan_gcrm) wrote,
evan_gcrm
evan_gcrm

Category:

«Формула города»



В соответствии с теорией Эрнана Максе, Шломо Хавлина и Джена Стэнли неправильная форма городов весьма напоминает паттерны, образующиеся при просачивании (перколяции) жидкости через пористую среду. Некоторые ранние, простые модели этого процесса, играющего, в частности, важную роль в добыче нефти, рассматривали распространение жидкости в замысловатых пористых средах в качестве случайного процесса, при котором перколяция по каждому каналу происходила независимым образом. Предложенная Максе усовершенствованная модель основывалась на том, что разные области среды каким-то образом чувствуют наличие жидкости друг в друге даже на довольно больших расстояниях или, пользуясь физической терминологией, являются коррелированными.


Исследователи предложили использовать такую модель «коррелированной перколяции» для описания процессов роста больших городов, аргументируя это тем, что кластеры развития должны как-то коррелировать друг с другом, например, строительство и коммерция могут развиваться гораздо быстрее при наличии близкого центра строительных и финансовых операций. Они полагали, что рост больших городов происходит за счет присоединения к основе новых частиц (единицы развития), в основном по периферии растущего образования. Где коррелированная перколяция позволяла учитывать роль и наличие других частиц. Более того, модель позволяла новым центрам развития возникать даже в случае отсутствия прямого физического контакта с основным кластером (именно такие процессы позволяет вводить существующая в системе корреляция, означающая возможность частей системы чувствовать поведение друг друга).
Разумеется, формирующиеся в такой модели паттерны очень сильно зависят от степени коррелированности системы.

Американский экономист Герберт Симон указывает, что отсутствие централизованного и общего планирования вовсе не означает, что какие-то города плохо или неудачно устроены. Наоборот, некоторые из них являются (или являлись в прошлом) очень эффективными транспортными, распределительными и деловыми центрами, позволяющими обеспечивать на малой площади очень высокий уровень деловой активности и производительности.

Поразительно, но эти закономерности прослеживаются для очень крупных городов совершенно разных времен и обстоятельств. Возникает как бы «неизбежная» форма мегаполиса, которую модель коррелированной перколяции последовательно воспроизводит и которая не изменяется принципиальным образом по мере роста города.
Иногда даже кажется, что планирование вообще не влияет на форму возникающих городов. Таким образом, коллективное поведение создало свои собственные законы формообразования.

/Филип Болл | "Критическая масса. Как одни явления порождают другие"/

- Так что же такое на самом деле «масштабирование» (в своей самой элементарной форме понимаемое, как реакция системы на изменение ее размеров)?
- Что происходит с городами, если их размеры увеличиваются вдвое?
- Что происходит с ними, когда они уменьшаются в два раза?
- Так ли, что вдвое больший город имеет примерно вдвое большую длину дорог и производит удвоенное количество патентов?


В результате таких раздумий, Джеффри Вест пришел к двум совсем уж сумасшедшим вопросам:
- Возможно ли, что города и мегарегионы функционируют подобно живым организмам, не являясь таковыми в буквальном смысле?
- Ускоряется ли их «метаболизм» по мере того, как растут население, производительность, инновации?


В поисках ответов на свои сумасшедшие вопросы, исследователи взяли данные по США, Европе и Китаю и проанализировали характеристики самых разных аспектов жизни городов: демография, преступность, заболеваемость, энергопотребление, экономическая активность, инновации.

Как можно догадаться, они обнаружили, что города, подобны живым организмам, потребляют энергию и ресурсы, поставляемые по всевозможным сетям.
Но при этом, помимо отходов своей жизнедеятельности, города также производят разнообразную продукцию и колоссальные объемы разнородной информации.

В своей публикации авторы доказали, что города и городские агломерации развиваются по степенному закону, аналогичному «формуле жизни», подчиняясь масштабированию, наблюдаемому в биологии — при удвоении населения объем потребляемых ресурсов увеличивается менее чем вдвое.

Материальная инфраструктура, аналогичная биологической передающей сети, — газовые станции, автозаправки, протяженность электрического кабеля, дорожного покрытия, — обнаруживает, как и в «формуле жизни», сублинейную (показатель степени меньше 1) зависимость от численности населения.

Кроме того, оказалось, что соотношение между ростом населения и символическими характеристиками, не имеющими аналогов в биологии, — порождение информации, инноваций, патентная активность, цены, ВВП, — описываются той же «формулой жизни», но со сверхлинейной зависимостью (показатель степени больше 1).


Символические характеристики города увеличивается с его ростом в отличие от материальных характеристик биологической жизни, которые уменьшаются с ростом размера организма.
a) Сверхлинейная зависимость символической характеристики «скорость ходьбы» в зависимости от населения в городах по всему миру.
b) Сублинейная зависимость материальной характеристики «частота сердцебиения» в зависимости от размера (массы) организмов.


В итоге команда исследователей предположила, что материальные и символические характеристики любого из городов или городских агломераций мира подчиняются уже известной простой математической «формуле жизни», но уже для городов.

Достаточно в «формуле жизни» массу М заменить на численность населения N, и получается «формула города», в которой Y обозначает какой-либо материальный (электроэнергия, инфраструктура и т.п.) или символический (инновации, цены и т.п.) ресурс.



Эта формула определяет динамику развития большинства самых разных аспектов городов всего одним параметром — численностью его населения N в степени b (Y0 — это нормирующий коэффициент).

И как это ни кажется фантастичным и даже невозможным, по этой простой и изящной формуле растут даже немыслимо сложные характеристики городов, такие, как доходы граждан, уровень преступности, число регистрируемых патентов и даже такая интегральная характеристика, как ВВП.


Сверхлинейная зависимость скорости роста доходов, преступности, патентов и ВВП в зависимости от численности населения города.

Потребовалось еще 5 лет, чтобы новая исследовательская группа (Гомез-Ливано из Кембриджа, Паттерсон-Ломб из Гарварда и Хаусман из SFI) на огромном массиве реальных данных проверила и достоверно подтвердила применимость «формулы городов» для 43-х городских характеристик, связанных с занятостью, инновациями, преступностью, образованием и заболеваниями.

Теперь после 50-ти кратной проверки каждой из 43-х городских характеристик, проведенной в ходе 2150 независимых моделирований, все сомнения в верности «формулы городов» были рассеяны.


Сверхлинейная зависимость скорости роста занятости, инноваций, преступности, образования и заболеваний в зависимости от численности населения города.




Tags: Архитектура, Общество, Цивилизация
Subscribe

Recent Posts from This Journal

  • Принципы теории сложности

    Теория сложности может пониматься в целом как исследование сложных адаптивных систем (CAS). • «Сложных» - подразумевает разнообразие…

  • Пузыри времени

    Когда кончается настоящее и начинается будущее? Именно этот вопрос исследуют психологи Хэл Хершфилд из Калифорнийского университета в…

  • Химические синапсы – ячейки оперативной памяти

    Любопытная концепция оперативной памяти: Всем известно, что головной мозг состоит из огромного количества нейронов, на каждый из которых…

promo evan_gcrm march 28, 2018 19:35 86
Buy for 30 tokens
Основополагающим элементом, основным двигателем всей жизни, является репликатор. Скопированная информация - это и есть «репликатор». На Земле первый репликатор довольно бесспорный - это гены, или информация, закодированная в молекулах ДНК. Точнее это первый репликатор, о котором мы знаем.…
  • Post a new comment

    Error

    default userpic

    Your IP address will be recorded 

    When you submit the form an invisible reCAPTCHA check will be performed.
    You must follow the Privacy Policy and Google Terms of use.
  • 7 comments