كيف سيكون العالم في عام 2100؟ التنبؤ بالمدن المستقبلية باستخدام بيانات الاستشعار عن بعد

هل تخيلت يومًا كيف سيكون العالم في عام 2100؟ كيف ستتطور مدينتنا؟ في الآونة الأخيرة، استخدم اثنان من علماء البيانات علم البيانات والتعلم الآلي للتنبؤ باتجاهات التوسع الحضري العالمي بحلول عام 2100.

قبل فترة من الزمن، انتشر على الإنترنت مقطع فيديو يستخدم الذكاء الاصطناعي لاستعادة مشاهد الشوارع في بكين بجمهورية الصين، مما سمح للأمة بأكملها بالسفر إلى الوراء 100 عام لتجربة الحياة في العاصمة في ذلك الوقت.

عند النظر إلى المنازل المبنية من الطوب، والعربات التي تجرها الخيول، والباعة الذين يقيمون أكشاكهم في السوق، انبهر الجميع بمدى التغييرات التي حدثت خلال 100 عام.

وبالفعل، شهدت العديد من المدن تغيرات هائلة خلال قرن من الزمان. أصبحت المباني أطول، ووسائل النقل أكثر ملاءمة، والمناطق الحضرية أصبحت أكبر...

استخدم الباحثون صور الأقمار الصناعية لرسم خريطة للنمو الحضري بين عامي 1985 و2015. وتُظهر الأبحاثعلى مدى الثلاثين عامًا الماضية، توسعت المساحة الحضرية العالمية بمقدار 80%، ومعدل نمو السكان الحضريين أعلى بكثير من معدل نمو السكان العالمي.

وكيف ستبدو المدن حول العالم بعد 100 عام أو حتى أكثر؟

والآن، باستخدام علم البيانات ونماذج المحاكاة، أصبح من الممكن التنبؤ بنمط تطور مدينة ما بناءً على البيانات التاريخية والظروف الوطنية والمجتمع.

تعلم من التاريخ للتنبؤ بالمستقبل

في الآونة الأخيرة، قام جينج جاو، عالم بيانات في جامعة ديلاوير، وبريان أونيل، خريج وأستاذ في جامعة دنفر،تم إصدار نموذج محاكاة عالمي يستخدم علم البيانات والتعلم الآلي لمعرفة كيف ستتغير المدن.

وقالت جينغ جاو إنها كانت مفتونة بشكل خاص بالطريقة التي تطورت بها المدينة. إذا نظرنا حول العالم، من نيودلهي في الهند إلى باريس في فرنسا، فإن التنمية الحضرية في جميع أنحاء العالم ليست هي نفسها.

خذ شيكاغو، ولوس أنجلوس، ونيويورك، على سبيل المثال. وقد تطورت هذه المدن بطرق مختلفة من حيث توسيع مساحة أراضيها.

لذلك، من أجل تفسير عدم اليقين بشأن التوسع الحضري على المدى الطويل، قام جينغ جاو وأونيل  تم تطوير خمسة سيناريوهات متوافقة مع المسارات الاجتماعية والاقتصادية المشتركة (SSPs) باستخدام إطار النمذجة جنبًا إلى جنب مع أساليب مونت كارلو.

ويستخدم النموذج علوم البيانات وتقنيات التعلم الآلي لإجراء ملاحظات طويلة الأجل لاتجاهات التوسع الحضري كل عقد، ويمكنه التنبؤ بكيفية تغير الأراضي الحضرية في المائة عام القادمة في ظل ظروف اجتماعية واقتصادية مختلفة.

ولفهم كيفية حدوث هذا التغيير، استخدم جينج جاو وأونيل علم البيانات لتحليل 15 مجموعة بيانات استشعار عن بعد عبر الأقمار الصناعية العالمية لفهم التغيرات التي طرأت على الأراضي الحضرية على مدى السنوات الأربعين الماضية.

وتتمتع مجموعات بيانات الاستشعار عن بعد هذه بدقة تبلغ نحو 125 قدمًا (38 مترًا)، وهو ما يكفي لإعطاء فكرة تقريبية عن شكل كل منطقة من مناطق المدينة.

يقول جينغ جاو:"أظهرت عملية استخراج البيانات التاريخية ثلاثة أنماط مختلفة من التحضر: التحضر، والتحضر المستقر، والتحضر السريع."مع مرور الوقت، سوف تنتقل البلدان من التحضر السريع إلى التحضر المستقر ثم إلى التحضر.

وكما نعلم جميعاً، فقد حققت الولايات المتحدة ومعظم بلدان أوروبا الغربية التحضر، كما شهدت الهند والصين في السابق تنمية سريعة، وانتقلتا الآن إلى التحضر المستقر. في الوقت الحاضر، لا تزال العديد من البلدان الأفريقية في مرحلة التحضر السريع.

ستتجاوز المساحة الحضرية الإجمالية 225 مليون ملعب كرة قدم

ومع ذلك، فإن فهم التطورات الإقليمية الواسعة النطاق من خلال بيانات الاستشعار عن بعد وحدها لا يكفي لفهم كيفية حدوث التوسع الحضري محليا من منظور عالمي.

وللقيام بذلك، قام الباحثون بتقسيم العالم إلى 375 منطقة صغيرة وقاموا بتشغيل نموذج تطوير مخصص لكل منطقة في نفس الوقت، ثم قاموا بتجميع نتائج النموذج معًا لإنشاء خريطة عالمية.

على سبيل المثال، تم تصميم الولايات المتحدة القارية على أنها 28 منطقة منفصلة، وتم تصميم الصين على أنها 26 منطقة. تستخدم النماذج الخاصة بالمناطق المختلفة معلمات نموذج التنمية المختلفة للتقدير.

ويتوقع فريق البحث أنبحلول عام 2100، سوف تزيد المساحة الحضرية الإجمالية على الأرض بمقدار 1.8 إلى 5.9 مرة.

وبحسب التوقعات، سيتم بناء ما يقرب من 618 ألف ميل مربع (1.6 مليون كيلومتر مربع) من المناطق الحضرية الجديدة في جميع أنحاء العالم هذا القرن.وهذه المساحة تعادل حوالي 4.5 أضعاف مساحة ألمانيا، أو ما يزيد على 225 مليون ملعب كرة قدم.

هذا ملخص وتقييم مبني على أنماط التنمية الحضرية على مدى العقود القليلة الماضية، على افتراض عدم حدوث أحداث تحويلية واسعة النطاق مثل الحرب والمرض والثورة وما إلى ذلك.

علاوة على ذلك، إذا كنا محظوظين بما يكفي لنشهد أحداثًا كبرى مثل الحضارات خارج كوكب الأرض خلال هذه المائة عام، فإن ذلك سيؤثر أيضًا على نتائج النموذج.

كلما كان الوعي البيئي أقوى، كلما كان التوسع الحضري أبطأ

لكن كيفية توسع المدن سوف تعتمد إلى حد كبير على الاتجاهات الاجتماعية في السنوات المقبلة. ويشمل ذلك اتجاهات النمو الاقتصادي، والتغيرات الديموغرافية، وعادات نمط الحياة، فضلاً عن مواقفنا تجاه حماية البيئة البشرية.

في الولايات المتحدة،إذا ركز الناس على التنمية المستدامة، مثل التنمية الخضراء والوعي البيئي، فإن التوسع الحضري يصبح أقل احتمالا.

وفي هذا السيناريو، من المتوقع أن تزيد مساحة الأراضي الحضرية بمقدار 1.3 مرة بحلول عام 2100.

ومع ذلك، إذا كان الناس يميلون إلى التطور بشكل كبير واستهلاك كميات كبيرة من الوقود الأحفوري في نفس الإطار الزمني. على سبيل المثال، من المتوقع أن يكون معدل التوسع الحضري في البلدان الآسيوية مرتفعاً للغاية، حتى أنه سيكون أعلى بأربع مرات من معدل التوسع الحضري في الولايات المتحدة في بداية هذا القرن.

لا يدرك معظم الناس أن التغييرات التي تطرأ على المناظر الطبيعية، مثل المباني والطرق، يمكن أن تؤثر على حياتهم.

على سبيل المثال، في ولاية ديلاوير، غالباً ما يتم بناء المنازل بالقرب من الساحل على حساب الأراضي الزراعية.

ورغم أن هذه التطورات قد تساعد الاقتصادات الإقليمية على الازدهار، فإنها قد تكون لها أيضا عواقب غير مقصودة أخرى، مثل زيادة احتمال حدوث فيضانات ساحلية وارتفاع مستوى سطح البحر.

إذا حدثت هذه الأحداث التي من المحتمل أن تحدث بشكل ضئيل للغاية، فلن تتوقف المدن عن التطور فحسب، بل قد تصبح بعض المدن تاريخاً لا محالة.

علاوة على ذلك، بغض النظر عن النموذج الاجتماعي الاقتصادي الذي يتم اختياره، تظهر نتائج المحاكاة أنبحلول نهاية هذا القرن، سوف تصبح معظم بلدان العالم حضرية.

السؤال الآن هو، في أي مدينة تعتقد أنك ستكون بعد ثمانين عامًا؟ أين في المدينة؟

عنوان الورقة:

https://www.nature.com/articles/s41467-020-15788-7.pdf

-- زيادة--