Modelos de complejidad para la gestión urbana sostenible Estado de arte y perspectivas Dr Carlos Reynoso UNIVERSIDAD DE BUENOS AIRES

Presentación del tema: "Modelos de complejidad para la gestión urbana sostenible Estado de arte y perspectivas Dr Carlos Reynoso UNIVERSIDAD DE BUENOS AIRES"— Transcripción de la presentación:

1 Modelos de complejidad para la gestión urbana sostenible Estado de arte y perspectivas Dr Carlos Reynoso UNIVERSIDAD DE BUENOS AIRES http://carlosreynoso.com.ar http://carlosreynoso.com.ar

2 Objetivos Presentar un conjunto de algorítmicas complejas utilizables en el diseño, el análisis y la gestión urbana.Presentar un conjunto de algorítmicas complejas utilizables en el diseño, el análisis y la gestión urbana. Sintetizar sus logros mayores.Sintetizar sus logros mayores. Llamar la atención sobre no pocas frustraciones y dificultades.Llamar la atención sobre no pocas frustraciones y dificultades. Establecer un balance y un curso de acción.Establecer un balance y un curso de acción.

3 Agenda Algoritmos de la complejidadAlgoritmos de la complejidad Avances y obstáculos en predicción mediante autómatas celularesAvances y obstáculos en predicción mediante autómatas celulares Logros y polémicas en modelado basado en agentesLogros y polémicas en modelado basado en agentes Aportes y dificultades del análisis de dimensión fractalAportes y dificultades del análisis de dimensión fractal Estado de arte en diseño y diagnóstico con gramáticas recursivasEstado de arte en diseño y diagnóstico con gramáticas recursivas Casos de éxito y aspectos perfectibles en redes dinámica y sintaxis espacialCasos de éxito y aspectos perfectibles en redes dinámica y sintaxis espacial

4 Algoritmos y sus logros en gestión urbana Sistemas complejos adaptativosSistemas complejos adaptativos –Autómatas celulares Previsión de drenaje, incendio, crecimiento y uso de la tierraPrevisión de drenaje, incendio, crecimiento y uso de la tierra –Modelos basados en agentes Prevención y modelado de contingenciasPrevención y modelado de contingencias Estimación de dimensión fractalEstimación de dimensión fractal –Correlación entre alta dimensionalidad y factores de planificación/auto- organización Gramáticas recursivas complejasGramáticas recursivas complejas –Síntesis de ciudades y paisajes Redes espaciales complejasRedes espaciales complejas –Pequeños mundos, ley de potencia Sintaxis espacialSintaxis espacial –Tipología de ciudades, lineamientos de diseño Metaheurísticas basadas en la naturalezaMetaheurísticas basadas en la naturaleza Dinámica no lineal, transiciones de fase, sincronización y teoría del caosDinámica no lineal, transiciones de fase, sincronización y teoría del caos

5 Autómatas celulares Lo bueno, lo malo y lo feo en modelado dinámico con sistemas complejos adaptativos.Lo bueno, lo malo y lo feo en modelado dinámico con sistemas complejos adaptativos. Excelente herramienta para comprender factores de complejidad.Excelente herramienta para comprender factores de complejidad. –Auto-organización –Sensitividad a las condiciones iniciales –Emergencia del orden a partir del desorden Prevalencia excesiva de la vecindad sobre otros factores actuantes.Prevalencia excesiva de la vecindad sobre otros factores actuantes. Tradeoff entre lo amigable pero caro y lo gratuito pero complicado.Tradeoff entre lo amigable pero caro y lo gratuito pero complicado. DemoDemo

6 Estudios de casos con SLEUTH SLEUTH = Slope, Land use, Exclusion, Urban extent, Transportation, HillshadeSLEUTH = Slope, Land use, Exclusion, Urban extent, Transportation, Hillshade Antes llamado Clarke Cellular Automata Urban Growth ModelAntes llamado Clarke Cellular Automata Urban Growth Model Aplicación de referencia en proyección urbanaAplicación de referencia en proyección urbana Desarrollado por Keith Clarke en la UC en Santa BarbaraDesarrollado por Keith Clarke en la UC en Santa Barbara Las iniciales del nombre describen los datos de entradaLas iniciales del nombre describen los datos de entrada Las reglas se basan en 5 coeficientesLas reglas se basan en 5 coeficientes

7 Slope – Término de GIS y análisis geo- espacial (véase DEM) Se pueden generar de bases de datos topográficasSe pueden generar de bases de datos topográficas

8 Excluded Montañas, aguas, etcMontañas, aguas, etc

9 Transportation Incluye análisis de conectividad (sintaxis espacial)Incluye análisis de conectividad (sintaxis espacial)

10 Hillshade Usado como fondo para especificar la extensión espacialUsado como fondo para especificar la extensión espacial

11 Sitio de referencia http://www.ncgia.ucsb.edu/projects/gig/http://www.ncgia.ucsb.edu/projects/gig/http://www.ncgia.ucsb.edu/projects/gig/

12 Proyecciones de uso de la tierra de la NASA http://earthobservatory.nasa.gov/Newsroom/view.php?id=24480

13 Proyección de crecimiento (SLEUTH) Eficiencia aproximada superior al 80%

14 Predicciones Helsinki 2050* ’Controlled’ Growth ’Free’ Growth railroads + stationsmain roads + railroadsaccessibilityroads as lines *Ver Urban Generator

15 Proyección de crecimiento e impacto ecológico http://www.insipub.com/rjss/2007/72-82.pdf http://www.insipub.com/rjss/2007/72-82.pdf

16 Proyección de crecimiento (SLEUTH)

17 La hora del balance: Autómatas Infinidad de aplicaciones a la problemática urbana.Infinidad de aplicaciones a la problemática urbana. SLEUTH como comunidad y fuente de inspiración para la proyección del crecimiento urbano y del impacto de las políticas de sostenibilidad.SLEUTH como comunidad y fuente de inspiración para la proyección del crecimiento urbano y del impacto de las políticas de sostenibilidad. Situación indefinida en el problemas del trade- off entre el costo y la viabilidad del modelado.Situación indefinida en el problemas del trade- off entre el costo y la viabilidad del modelado. Como sea, llegaron para quedarse.Como sea, llegaron para quedarse. Aportes fundamentales de la décadaAportes fundamentales de la década

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19 Modelos basados en agentes, sociedades y culturas artificiales Entre las balas de plata, el síndrome del martillo y las frustracionesEntre las balas de plata, el síndrome del martillo y las frustraciones ¿En qué medida la implementación debe ser realista?¿En qué medida la implementación debe ser realista? No hay un modelo matemático inherente.No hay un modelo matemático inherente. DemosDemos

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21 T RANSIMS - Visualizadores

22 Descubrimientos y acentuaciones del modelado microscópico Observaciones inéditas que permitieron identificar efectos colectivosObservaciones inéditas que permitieron identificar efectos colectivos –P. ej. formación de senderos peatonales por analogía con la quimiotaxis observada por los etólogos. –Paradoja de Braess Esto permitió observar y predecir interesantes fenómenos de auto- organización y no-linealidadEsto permitió observar y predecir interesantes fenómenos de auto- organización y no-linealidad –Surgimiento de atascos desproporcionados, paradoja de Braess, senderos de contraflujo, cambios oscilatorios en los contraflujos en los cuellos de botella, brotes de conducta de rebaño, dependencia no monotónica del tiempo de evacuación respecto de parámetros inimaginables (el campo dinámico del piso), efectos de fricción, efectos de más-rápido-es-más-lento en situaciones de pánico o surgimiento de flujos más ordenados mediante la ampliación de las oscilaciones (Helbing, Farkas y Vicsek 2000; Burstedde y otros 2001a y 2001b; Schadschneider 2001; Kirchner y Schadschneider 2002; Schadschneider, Kirchner y Nishinari 2002).(Helbing, Farkas y Vicsek 2000; Burstedde y otros 2001a y 2001b; Schadschneider 2001; Kirchner y Schadschneider 2002; Schadschneider, Kirchner y Nishinari 2002). Software de simulación: EXODUS, página de Tamás Vicsek, etc.Software de simulación: EXODUS, página de Tamás Vicsek, etc. Una vez más, en el diseño de lugares públicos el conocimiento de estos estudios y herramientas ha llegado a ser indispensable.Una vez más, en el diseño de lugares públicos el conocimiento de estos estudios y herramientas ha llegado a ser indispensable.

23 La hora del balance: Agentes Alternativa muy superior a la del modelo a ciegas.Alternativa muy superior a la del modelo a ciegas. Descubrimiento y mejor comprensión de diversas paradojas de la dinámica urbana.Descubrimiento y mejor comprensión de diversas paradojas de la dinámica urbana. Excesiva libertad en el diseño del modelo.Excesiva libertad en el diseño del modelo. Algunas defecciones en el camino.Algunas defecciones en el camino. Con agentes, problemático; sin agentes, suicida.Con agentes, problemático; sin agentes, suicida. Aportes fundamentales de la décadaAportes fundamentales de la década

24 NetLogo – Urban Suite

25 Dimensión fractal Alternativa aparente a las paradojas de escalaAlternativa aparente a las paradojas de escala Un solo número para medir complejidades insondablesUn solo número para medir complejidades insondables La medición está (en teoría) normalizada, pero no es posible obtener dos medidas iguales.La medición está (en teoría) normalizada, pero no es posible obtener dos medidas iguales. Dificultades técnicas de la multifractalidad y el análisis basado en ondículasDificultades técnicas de la multifractalidad y el análisis basado en ondículas DemosDemos

26 Aplicaciones Rodina, Rodin, Dumachev – Optimización de patrullaje policial en MoscúRodina, Rodin, Dumachev – Optimización de patrullaje policial en Moscú Zonas residencias sub-patrulladas: mayor DZonas residencias sub-patrulladas: mayor D

27 La hora del balance: Fractalidad Posible e interesante indicador de auto- organización.Posible e interesante indicador de auto- organización. Ningún libro es mejor que el clásico, y éste es de 1984.Ningún libro es mejor que el clásico, y éste es de 1984. –Fractal cities, naturalmente –Michael Batty: fractalidad  autómatas celulares  sintaxis espacial La tentación de una numerología ilusoria.La tentación de una numerología ilusoria. Recomendación: usarlo con todas las precauciones del caso y como introducción a técnicas superficialmente más difíciles pero de probado rendimiento.Recomendación: usarlo con todas las precauciones del caso y como introducción a técnicas superficialmente más difíciles pero de probado rendimiento. Aportes fundamentales de la décadaAportes fundamentales de la década

28 Gramáticas complejas De la lingüística de Chomsky a los sistemas de Lindenmayer y a los modelos del trazado callejaro, el diseño arquitectónica y la ciudad en sí.De la lingüística de Chomsky a los sistemas de Lindenmayer y a los modelos del trazado callejaro, el diseño arquitectónica y la ciudad en sí. Una sola herramienta, pero tremenda.Una sola herramienta, pero tremenda. Demos:Demos:

29 La hora del balance: Gramáticas Nada fundamental que objetarNada fundamental que objetar Excepto la comercialización del productoExcepto la comercialización del producto Posibilidad de sintetizar y analizar cualquier estructura anidada complejaPosibilidad de sintetizar y analizar cualquier estructura anidada compleja –A condición que se comprenda cabalmente la recursividad

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31 Redes temporales y espaciales Auge desmedido del modelo estructural en análisis de redes socialesAuge desmedido del modelo estructural en análisis de redes sociales Tiempo y espacio: ¿para cuándo?Tiempo y espacio: ¿para cuándo? Dificultades de integración de teoría de grafos como herramienta de gestiónDificultades de integración de teoría de grafos como herramienta de gestión Necesidad de superar la prisión del lenguajeNecesidad de superar la prisión del lenguaje –Nodos como cosas, relaciones como verbos, propiedades relacionales como adjetivos Demos:Demos:

32 Pautas que conectan: Recorridos, recursos, agendas

33 Teoría cromática

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35 La hora del balance: Redes Llegaron para quedarse y están llegando cada vez más fuertemente.Llegaron para quedarse y están llegando cada vez más fuertemente. Excesivo peso del modelo ortodoxo.Excesivo peso del modelo ortodoxo. Pocos lugares de desarrollo de ambientes reticulares dinámicosPocos lugares de desarrollo de ambientes reticulares dinámicos ORA NetScenes, Carnegie MellonORA NetScenes, Carnegie Mellon Necesidad de integrar verdaderamente grafos.Necesidad de integrar verdaderamente grafos. Aportes fundamentales de la décadaAportes fundamentales de la década

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39 Sintaxis espacial Grandes promesas y logros tangiblesGrandes promesas y logros tangibles Un solo centro de desarrollo de soluciones de softwareUn solo centro de desarrollo de soluciones de software Problemas de integración de la diversidad de acentuaciones de un mismo paisajeProblemas de integración de la diversidad de acentuaciones de un mismo paisaje El espacio está resuelto pero ¿cuándo será el momento del tiempo?El espacio está resuelto pero ¿cuándo será el momento del tiempo? DemoDemo

40 Indicadores Espacios a, b, c y dEspacios a, b, c y d a – Un solo vínculo, callejones sin salidaa – Un solo vínculo, callejones sin salida b – Espacios conectados a un callejónb – Espacios conectados a un callejón c – Espacios que pertenecen a un anilloc – Espacios que pertenecen a un anillo d – Espacios con más de 2 vínculos, formando complejos que no tienen ni a ni b, conteniendo por lo menos 2 anillos con por lo menos un elemento en comúnd – Espacios con más de 2 vínculos, formando complejos que no tienen ni a ni b, conteniendo por lo menos 2 anillos con por lo menos un elemento en común

41 Indicadores SegregaciónSegregación –Espacios tipo a y d crean integración –Espacios tipo b y c crean segregación

42 Integración visual e inteligibilidad

43 La hora del balance: Sintaxis Dispersión de la iniciativaDispersión de la iniciativa Por fin un modelo que no se centra en USA y que se adapta a la diversidad cultural.Por fin un modelo que no se centra en USA y que se adapta a la diversidad cultural. Grandes logros en casos de resonancia.Grandes logros en casos de resonancia. Tendencia al tratamiento estructural en detrimento de la dinámica.Tendencia al tratamiento estructural en detrimento de la dinámica. Aportes fundamentales de la décadaAportes fundamentales de la década

44 Crecimiento de asentamientos informales en Estanbul – 1’

45 Museo Nacional de Colombia Valor de Control (AGraf) Rojo – Más alto valor de control – Sala República de Colombia, n° 15 Rojo – Más alto valor de control – Sala República de Colombia, n° 15 

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48 Conclusiones Superada de frustración de los modelos de arriba hacia abajo y de la “revolución cuantitativa” los algoritmos de la complejidad ya están instaladosSuperada de frustración de los modelos de arriba hacia abajo y de la “revolución cuantitativa” los algoritmos de la complejidad ya están instalados Logros a diferentes escalas, demasiado numerosos para enumerarlosLogros a diferentes escalas, demasiado numerosos para enumerarlos Obstáculos que merecen que se le preste atenciónObstáculos que merecen que se le preste atención Numerosos campos de vacancia, oportunidades y urgenciasNumerosos campos de vacancia, oportunidades y urgencias

49 Recursos y referencias http://carlosreynoso.com.ar/modelado-de-dinamicas-urbanas/http://carlosreynoso.com.ar/modelado-de-dinamicas-urbanas/

50 Recursos http://www.casa.ucl.ac.uk/index.asp

51 Recursos http://www.spacesyntax.comhttp://www.spacesyntax.com /http://www.spacesyntax.com /

52 Otros recursos Carlos Reynoso. 2010. Análisis y diseño de la ciudad compleja. Perspectivas desde la antropología urbana. Buenos Aires, SbCarlos Reynoso. 2010. Análisis y diseño de la ciudad compleja. Perspectivas desde la antropología urbana. Buenos Aires, Sb Tal vez queden algunos ejemplaresTal vez queden algunos ejemplares

53 ¿Por dónde empezar? http://carlosreynoso.com.ar/modelado-de-dinamicas-urbanas/http://carlosreynoso.com.ar/modelado-de-dinamicas-urbanas/http://carlosreynoso.com.ar/modelado-de-dinamicas-urbanas/

54 ¿Preguntas? Carlos Reynoso UNIVERSIDAD DE BUENOS AIRES http://carlosreynoso.com.ar http://carlosreynoso.com.ar