Cómo medir el cambio de las ciudades a través del tiempo y el espacio

Las ciudades cambian a medida que crecen, no solo al sumar área o población, sino también en una variedad de otras formas, desde la longitud y el ancho de sus caminos hasta el crecimiento económico y la distribución de las escuelas primarias. Los científicos sociales a menudo discuten sobre la mejor manera de medir el cambio a medida que una ciudad crece. Tradicionalmente han adoptado un enfoque transversal, lo que significa recopilar datos sobre una gran cantidad de ciudades de diversos tamaños al mismo tiempo. Más recientemente, algunos investigadores comenzaron a estudiar ciudades individuales a través del tiempo, en lo que se llama escalamiento temporal.

"Estas dos dimensiones, el tiempo y el tamaño de la población, deben tratarse por separado porque expresan diferentes fenómenos", dice Luís Bettencourt, profesor externo en el Instituto Santa Fe y director del Instituto Mansueto para la Innovación Urbana de la Universidad de Chicago. "Necesitamos que ambos tengan sentido de lo que está sucediendo en un sistema complejo como una ciudad".

El nuevo trabajo, dirigido por Bettencourt, traza el terreno común entre estos dos enfoques. En un artículo publicado esta semana en el Journal of the Royal Society Interface, los autores sostienen que si bien las dos metodologías miden diferentes mezclas de los mismos fenómenos, se pueden usar juntas para revelar nuevas ideas sobre el comportamiento de una ciudad.

Cada enfoque puede usarse para calcular un exponente que describa la tasa de crecimiento de alguna propiedad. (Los análisis transversales sugieren, por ejemplo, que la congestión del tráfico aumenta exponencialmente como el tamaño de la ciudad, con un exponente de 7/6.) Esos exponentes no necesariamente se alinean, pero no tienen que estar en desacuerdo.

"Ahora, podemos tener esta manera de desenredar los dos enfoques y volver a unir estos dos métodos de escala", dice Vicky Chuqiao Yang, miembro de Omidyar en el Instituto Santa Fe. "Hemos mostrado matemáticamente cómo se relacionan estos exponentes entre los dos enfoques".

Los comportamientos de escalamiento se han observado y analizado durante mucho tiempo en sistemas físicos de líquidos y gases. Del mismo modo, los investigadores han encontrado durante mucho tiempo formas exitosas de mapear cómo se escalan las propiedades de los organismos biológicos, por ejemplo, con el tamaño de los animales. "Compararon ratones con vacas con elefantes y encontraron propiedades que cambian de manera predecible con el tamaño, que abarca órdenes de magnitud", dice Yang. Pero la escala temporal no es obvia en biología, porque los sistemas sociales como las ciudades pueden crecer indefinidamente y los organismos se detienen una vez que alcanzan la madurez.

En los últimos años, a medida que se han puesto a disposición grandes conjuntos de datos sobre áreas urbanas de todo el mundo, investigadores como Bettencourt y Yang han comenzado a analizar comportamientos de escalamiento que emergen en los sistemas humanos, incluidas las ciudades. El campo realmente se encendió hace aproximadamente una década, dice, cuando los investigadores del Instituto Santa Fe mostraron por primera vez que muchas propiedades de las ciudades también cambiaron de manera predecible en órdenes de magnitud en el tamaño de la ciudad.

"Hubo este fenómeno misterioso de que las propiedades de las ciudades cambian de manera sistemática con su tamaño", dice Yang. "Eso incluyó cosas como menos estaciones de servicio per cápita y un impulso en la actividad socioeconómica, como más investigación y desarrollo". Desde entonces, los investigadores han descubierto que muchas propiedades socioeconómicas interesantes aumentan desproporcionadamente rápido con la población, que se dice que es "superlineal". Algunos otros crecen de manera desproporcionadamente lenta y se dice que son "sublineales".

Tal comportamiento de escala se ha encontrado en sistemas que van desde sociedades de cazadores-recolectores hasta compañías modernas. El nuevo marco ofrece una manera de comprender y cuantificar mejor las propiedades con trayectorias sistemáticas, e incluso comprender cuáles contribuyen a la salud de las instituciones humanas. Podría, por ejemplo, dar a los investigadores una forma de analizar cómo un fenómeno como el crecimiento económico cambia con el tiempo y con el tamaño de la población (pero lo hace en ambas dimensiones de diferentes maneras). Bettencourt compara el nuevo trabajo con una piedra de Rosetta que permite a los investigadores traducir sus hallazgos entre los dos tipos de escalado.

Fuente: Santa Fe Institute