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Escala urbana

La escala urbana [ 1 ] es un área de investigación dentro del estudio de las ciudades como sistemas complejos . Examina cómo varios indicadores urbanos cambian sistemáticamente ...

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La escala urbana [ 1 ] es un área de investigación dentro del estudio de las ciudades como sistemas complejos . Examina cómo varios indicadores urbanos cambian sistemáticamente con el tamaño de la ciudad.

La literatura sobre escalamiento urbano se inspiró en el éxito de la teoría del escalamiento en biología, que a su vez se inspiró en el éxito del escalamiento en física. [ 2 ] [ 3 ] Se pueden obtener ideas cruciales del análisis de escalamiento aplicado a un sistema al encontrar relaciones de función de ley de potencias entre las variables de interés y el tamaño del sistema (en contraposición a encontrar distribuciones de probabilidad de ley de potencias ). Las leyes de potencias tienen una autosimilitud implícita que sugiere mecanismos universales en funcionamiento, lo que a su vez apoya la búsqueda de leyes fundamentales. [ 3 ] El estudio de las leyes de potencias está estrechamente vinculado al estudio de fenómenos críticos en física, en los que las propiedades emergentes y la invariancia de escala son conceptos centrales y organizadores. Estos conceptos reaparecen en el estudio de sistemas complejos, [ 4 ] [ 5 ] y son de particular importancia en el marco del escalamiento urbano.

El fenómeno de escalamiento en biología se conoce a menudo como escalamiento alométrico . Algunas de estas relaciones fueron estudiadas por Galileo (por ejemplo, en términos del área de las patas de los animales en función de su masa) y posteriormente, hace un siglo, por Max Kleiber (véase la ley de Kleiber ) en términos de la relación entre la tasa metabólica basal y la masa. La teoría metabólica de la ecología proporcionó una explicación teórica de las leyes de escalamiento alométrico en biología . [ 2 ]

La aplicación del escalamiento en el contexto de las ciudades se inspira en la idea de que, en ellas, las actividades urbanas son fenómenos emergentes que surgen de las interacciones de muchos individuos en estrecha proximidad física. Esto contrasta con la aplicación del escalamiento a países u otras delimitaciones de grupos sociales, que son construcciones sociológicas más ad hoc. Se espera que los efectos colectivos en las ciudades se manifiesten en regularidades urbanas cuantitativas a gran escala que se mantengan a través de culturas, países e historia. Si se observan dichas regularidades, se respaldaría la búsqueda de una teoría matemática general de las ciudades. [ 6 ]

De hecho, el trabajo fundamental de Luís MA Bettencourt , Geoffrey West y Jose Lobo [ 7 ] demostró que muchos indicadores urbanos están asociados con el tamaño de la población a través de una relación de ley de potencias , en la que las cantidades socioeconómicas tienden a escalar de forma superlineal, [ 8 ] mientras que las medidas de infraestructura (como el número de gasolineras) escalan de forma sublineal con el tamaño de la población. [ 9 ] Argumentan a favor de un marco cuantitativo y predictivo para comprender las ciudades como colectivos, orientando la política urbana, mejorando la sostenibilidad y gestionando el crecimiento urbano. [ 1 ]

La literatura ha crecido, con muchas explicaciones teóricas para estas leyes de potencia emergentes. Ribeiro y Rybski las resumieron en su artículo "Modelos matemáticos para explicar el origen de las leyes de escala urbana". [ 10 ] Algunos ejemplos incluyen el modelo de Arbesman et al. de 2009, [ 11 ] el modelo de Bettencourt de 2013, [ 12 ] el modelo de Gomez-Lievano et al. de 2017, [ 13 ] y el modelo de Yang et al. de 2019, [ 14 ] entre otros (véase para una revisión más exhaustiva de los modelos [ 10 ] ). La explicación definitiva de las leyes de escala observadas en las ciudades sigue siendo objeto de debate. [ 15 ] [ 16 ]

Estudios recientes sostienen que la escala de los indicadores urbanos refleja cómo las ciudades están integradas en las redes de desplazamiento diario: los flujos de viajeros interurbanos ayudan a explicar la escala de la riqueza urbana; [ 17 ] las conexiones empresariales interurbanas ayudan a explicar por qué algunas ciudades superan las predicciones basadas en la población de la producción económica y la innovación; [ 18 ] [ 19 ] la incidencia de enfermedades en las ciudades también está determinada por la fuerza de los vínculos de desplazamiento diario; [ 20 ] y las entradas de viajeros diarios también contribuyen a la escala de la delincuencia urbana. [ 21 ]

Trabajo pionero

Grupo de ciudades del Instituto Santa Fe

Fuente: [ 22 ]

  • Luis Bettencourt, Geoffrey West , José Lobo y sus colegas del Instituto Santa Fe realizaron un trabajo fundamental sobre la escala urbana. [ 8 ] [ 23 ] [ 24 ] [ 7 ] [ 9 ] Identificaron leyes de escala consistentes en ciudades de todo el mundo, mostrando que las ciudades más grandes tienden a ser más innovadoras y productivas, pero también enfrentan desafíos como mayores tasas de delincuencia y propagación de enfermedades.
  • Su investigación demostró que muchas características urbanas, desde el PIB hasta la infraestructura, siguen patrones de escala predecibles. Por ejemplo, encontraron que los indicadores económicos suelen tener un exponente de escala superlineal (β≈1.15{\displaystyle \beta \approx 1.15}), mientras que la infraestructura muestra una escala sublineal (β≈0,85{\displaystyle \beta \approx 0.85}).
  • Iniciaron el campo de investigación de la escala urbana con el objetivo explícito de comprender la relación de ley de potencias entre las métricas urbanas agregadas y el tamaño de la población. [ 1 ] [ 25 ]

Ciencias económicas

Algunos estudios iniciales en economía contribuyeron (de forma involuntaria) a las primeras etapas de la literatura sobre escalamiento urbano mediante sus análisis de cómo cambian los resultados económicos con el tamaño de la población. Un ejemplo de ello es "La productividad de las ciudades" de Sveikauskas, publicado en 1975 [ 26 ] , en el que reporta una asociación positiva entre la productividad promedio de los trabajadores y el tamaño de la población de la ciudad.

Hoy en día, la economía urbana es un campo floreciente dentro de la economía, centrado en la comprensión de las ciudades. [ 27 ] [ 28 ] La idea organizadora para los economistas urbanos es el concepto de " economías de aglomeración ", que se refiere a los fundamentos causales de los beneficios y costos que se acumulan cuando las personas se reúnen en un espacio físico. [ 29 ] [ 27 ] [ 30 ] De particular relevancia para comprender el fenómeno de la escala urbana, un amplio corpus de literatura en economía urbana investiga la llamada "prima salarial urbana", que es la observación empírica de que los salarios nominales tienden a ser más altos en las ciudades más grandes. [ 31 ] [ 32 ] [ 33 ]

Sociología

El campo de la sociología también ha investigado la relación entre las variables socioeconómicas y el tamaño y la densidad de las poblaciones.

Por ejemplo, Émile Durkheim , sociólogo francés, destacó los impactos sociológicos de la densidad y el crecimiento de la población en su tesis doctoral de 1893, «La división del trabajo social». En su obra, Durkheim enfatizó los efectos sociales colectivos de la población. Propuso que un aumento de la población conlleva más interacciones sociales, lo que resulta en competencia, especialización y, finalmente, conflicto, lo cual requiere el desarrollo de normas sociales e integración. Este concepto, conocido como «densidad dinámica», fue posteriormente ampliado por el sociólogo estadounidense Louis Wirth , particularmente en el contexto de entornos urbanos. Sin embargo, no fue hasta la década de 1970 que estas ideas se tradujeron en modelos matemáticos (sociológicos), lo que generó debates entre los sociólogos sobre las complejidades de la aglomeración urbana. [ 34 ] [ 35 ] [ 36 ]

Críticos como Claude S. Fischer argumentaron que los modelos matemáticos simplificaban en exceso la realidad de las interacciones sociales en las ciudades. Fischer sostuvo que estos modelos asumían que los habitantes urbanos interactuaban aleatoriamente, como canicas en un frasco, lo que no lograba capturar la naturaleza matizada y localizada de la vida en la ciudad. Señaló que la mayoría de los habitantes de las ciudades tienen interacciones limitadas dentro de sus vecindarios y rara vez se aventuran a otras partes de la ciudad, lo que contradice la idea de que las interacciones sociales aumentan de manera uniforme con el tamaño de la población. La crítica de Fischer enfatizó la necesidad de una comprensión más profunda de los sistemas sociales, más allá de los meros modelos cuantitativos. [ 37 ]

Críticas a la teoría de la escala urbana

Desde la formulación de la hipótesis de escalamiento urbano, varios investigadores del campo de la complejidad han criticado el marco y su enfoque. Estas críticas suelen dirigirse a los métodos estadísticos utilizados, sugiriendo que la relación entre la producción económica y el tamaño de la ciudad podría no ser una ley de potencias . Por ejemplo, Shalizi (2011) [ 38 ] argumenta que otras funciones podrían ajustarse igualmente bien a la relación entre las características urbanas y la población, desafiando la noción de invariancia de escala. Bettencourt et al. (2013) [ 39 ] respondieron que, si bien otros modelos podrían ajustarse a los datos, la hipótesis de la ley de potencias sigue siendo robusta sin una mejor alternativa teórica.

Otras críticas de Leitão et al. (2016) [ 40 ] y Altmann (2020) [ 41 ] señalaron posibles errores de especificación en el análisis estadístico, como supuestos de distribución incorrectos y la independencia de las observaciones. Estas preocupaciones resaltan la necesidad de que la teoría guíe la elección de los métodos estadísticos. Además, la cuestión de definir los límites de las ciudades plantea desafíos conceptuales. Arcaute et al. (2015) [ 42 ] y estudios posteriores demostraron que diferentes definiciones de límites producen diferentes exponentes de escala, lo que pone en tela de juicio la premisa de las economías de aglomeración. Sugieren que los modelos deberían considerar la composición intraurbana de las actividades económicas y sociales en lugar de basarse únicamente en medidas agregadas.

Otra crítica al enfoque de escalamiento urbano se relaciona con la excesiva dependencia de los promedios al medir cantidades a nivel individual, como salarios promedio o número promedio de patentes producidas. Los sistemas complejos , como las ciudades, exhiben distribuciones de sus componentes individuales que a menudo tienen colas pesadas . Las distribuciones de cola pesada son muy diferentes de las distribuciones normales y tienden a generar valores extremadamente grandes . La presencia de valores atípicos extremos puede invalidar la ley de los grandes números , lo que hace que los promedios no sean confiables. Gómez-Lievano et al. (2021) [ 43 ] demostraron que en cantidades urbanas con distribución log-normal (como los salarios), los promedios solo tienen sentido para ciudades suficientemente grandes. De lo contrario, pueden surgir correlaciones artificiales entre el tamaño de la ciudad y la productividad, lo que sugiere erróneamente la aparición de escalamiento urbano.

Materiales adicionales

  • Bettencourt, LMA, Lobo, J., Helbing, D., Kühnert, C., & West, GB (2007). Crecimiento, innovación, escala y ritmo de vida en las ciudades. Proceedings of the National Academy of Sciences , 104(17), 7301–7306.
  • Bettencourt, LMA (2013). Los orígenes de la escala en las ciudades. Science , 340(6139), 1438–1441.
  • Bettencourt, LMA, & West, GB (2010). Una teoría unificada de la vida urbana. Nature , 467(7318), 912–913.
  • Las sorprendentes matemáticas de las ciudades y las corporaciones – Charla TED [ 44 ]
  • "Escala: Las leyes universales del crecimiento, la innovación, la sostenibilidad y el ritmo de vida en organismos, ciudades, economías y empresas", por Geoffrey B. West [ 45 ]

Véase también

Referencias

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