Städte wachsen und Verhalten als kohärente Einheiten

(ISNS)--Städte Scharen von Menschen bestehen, die im großen und ganzen unabhängig voneinander agieren. Als solche könnte man erwarten, das Verhalten der Städte selbst zufällig erscheinen. Es stellt sich heraus, jedoch, dass die Städte als geschlossene Einheiten handeln, in denen identifizierbare Verhaltensmuster angezeigt. Wissenschaftler zu finden, das Wachstum einer Stadt offenbar von seiner Vergangenheit vorhergesagt werden kann und beeinflussen wie benachbarte Städte wachsen.

Die Mehrheit der Menschen weltweit jetzt Leben in Städten. Obwohl Städte der Gesellschaft Chef Motoren für Innovation und die Schaffung von Wohlstand sind, sind sie auch seine Hauptquelle von Kriminalität, Umweltverschmutzung und Krankheiten. Diese Faktoren, kombiniert mit wie Städte weiterhin in Größe und Anzahl rund um den Globus zu erweitern sind führende Forscher untersuchen, wie Städte funktionieren. Die Daten und Erkenntnisse, die sie über ein solches Verhalten der Städte entwickeln können Forscher mehr über die Zukunft der Menschheit helfen.

"Wir haben gelernt, dass eine Gruppe sogar so groß, wie Millionen von Menschen als eine zusammenhängende Einheit verhält sich", sagte Alberto Hernando, ein Physiker an der eidgenössischen polytechnischen Schule von Lausanne in der Schweiz. "Millionen von Einzelentscheidungen frei und unberechenbar erzeugen eine kollektive Ergebnis, die grundlegenden Gesetze und Prinzipien folgt."

Vorhersage, wie Städte handeln könnte, ist eine große Herausforderung, da ihr Verhalten wahrscheinlich auf Millionen von Entscheidungen mit einer beliebigen Anzahl von wirtschaftlichen, politischen, rationale, emotionale und anderen Motiven beruht. Um die Regeln zu entschlüsseln, die Städte folgen können, Hernando und seine Kollegen analysierten mehr als ein Jahrhundert lang Daten-Datensätze aus der nationalen Statistiken Institut von Spanien auf die Populationen von 8.100 Gemeinden von 1900 bis 2011, derzeit insgesamt mehr als 45 Millionen Menschen erstreckt sich über etwa 193.000 Quadrat-Meilen.

Nach der Untersuchung spanische Stadt Wachstumsraten über Raum und Zeit, die Wissenschaftler entdeckten die Rate des Bevölkerungswachstums in den spanischen Städten folgten Zyklen etwa 15 Jahre lang im Durchschnitt.

"Eine Art Gedächtnis in ihnen vorhanden ist," sagte Hernando. "Städte sind komplexe Objekte mit vielen Überraschungen im Inneren."

Darüber hinaus fanden sie, dass Städte miteinander interagiert. Die Rate, an der eine Stadt wuchs, beeinflusst die Wachstumsraten der anderen Städte innerhalb von etwa 50 Meilen von ihm im Durchschnitt.

Diese Erkenntnisse helfen könnte prognostizieren wie Bevölkerungen ändern könnte und in der Zukunft zu migrieren, "die wirtschaftliche und politische Entscheidungsfindung helfen können", sagte Hernando. Forscher auch Modell Bevölkerung fließen, könnten die Folgen der verschiedenen hypothetischen Situationen "in eine Art virtuelle Simulation des jeweiligen Landes" testen, fügte er hinzu.

Die Forscher stellten fest, dass ihre Ergebnisse wie spanische Städten reflektieren durchschnittlich benommen. Bestimmte Städte können abweichen – zum Beispiel geographischen oder wirtschaftliche Faktoren wie Autobahnen und Schienensysteme "beeinflussen wie eine Stadt mit seinen Nachbarn interagiert," Hernando sagte.

Die Forscher analysieren jetzt Datenbanken anderer Länder und Kontinente sowie, "um anzugeben, welche Verhaltensweisen auf den Menschen universell sind und welche lokale," sagte Hernando. "Wir erweitern auch unsere mathematischen Rahmen um die Dynamik der wirtschaftlichen Einheiten wie Firmen und Unternehmen zu gehören."

Muss noch viel Arbeit getan werden, um die Mechanismen, die diese Muster aufdecken – "wie man diese Zeit und räumlichen Skalen bekommt", sagte Physiker Luis Bettencourt am Santa Fe Institute in New Mexico, die nicht an dieser Studie teilgenommen habe. "Das war ein bisschen ein Rätsel, und die Modelle, die wir besitzen, während die Anpassung der Daten sind nur Modelle mit keine Wurzel im menschlichen Verhalten. "Wir möchten Modelle haben, die beginnen Sie mit das Verhalten der Menschen Mikro- und diese große Ergebnisse zu extrahieren."

Die einzelne wichtigste Lektion aus der Studie, nach Bettencort, ist, dass die Änderung auf einer Makroebene erfordert konsequentes Handeln über einen langen Zeitraum hinweg – viel länger als die meisten politischen Bedingungen.

"Dies bedeutet, dass Stadtpolitik auf solche Fristen nicht auf vier Jahre oder anderen politischen Fristen gedacht werden müssen", sagte Bettencort.

"Ich denke, wir müssen Systeme der Städte im Hinblick auf die zwischen ihnen zu verstehen – von Menschen, Informationen, Güter," sagte Bettencourt. "Wenn wir wissen, was zwischen zwei beliebigen Städten ausgetauscht werden, schreiben wir die Gleichungen für die Entwicklung des Systems der Städte, der Nation und darüber hinaus als Ganzes."

Die Wissenschaftler ihre Ergebnisse detailliert Online-20 November im Journal der Royal Society Interface.

In Science News Service wird unterstützt durch das American Institute of Physics. Charles Q. Choi ist ein freier Wissenschaftsjournalist mit Sitz in New York City, der für die New York Times, Scientific American, Wired, Wissenschaft, Natur und viele andere Nachrichtenagenturen geschrieben hat. Er twittert auf @cqchoi.