八十年后，你在城市的哪里？

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編者按：本文來(lái)自微信公眾號(hào)“HyperAI超神經(jīng)”（ID:HyperAI），作者：神經(jīng)小兮。

內(nèi)容提要：你有想象過(guò) 2100 年，這個(gè)世界是什么樣子的嗎？我們所在的城市，會(huì)以怎樣的方式發(fā)展呢？最近，兩位數(shù)據(jù)科學(xué)家用數(shù)據(jù)科學(xué)和機(jī)器學(xué)習(xí)，預(yù)測(cè)了 2100 年全球城市擴(kuò)張趨勢(shì)。

關(guān)鍵詞：城市化 預(yù)測(cè) 機(jī)器學(xué)習(xí) 數(shù)據(jù)科學(xué)

前段時(shí)間，一段利用 AI 修復(fù)民國(guó)北京街景的視頻火遍全網(wǎng)，全民穿越回 100 年前，感受了一下當(dāng)年的京城生活。

?看著畫(huà)面里的磚瓦房、馬車(chē)、集市上擺攤的商販，大家紛紛感慨，100 年的?變化是?如此之大?。

的確，一個(gè)世紀(jì)的時(shí)間里，很多城市都經(jīng)歷了翻天覆地的變化。建筑越來(lái)越高、交通越來(lái)越便捷、城市面積越來(lái)越大……

研究人員利用衛(wèi)星圖像繪制了 1985 年至 2015 年間城市增長(zhǎng)的地圖。研究表明，過(guò)去 30 年里，全球城市面積擴(kuò)張了 80%，城市人口增長(zhǎng)率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于全球人口增長(zhǎng)率。

而 100 年后，甚至更久之后，世界各地的城市將會(huì)發(fā)展成什么樣子？

現(xiàn)在，利用數(shù)據(jù)科學(xué)與模擬模型，就能夠根據(jù)歷史數(shù)據(jù)與國(guó)情、社會(huì)，預(yù)測(cè)出城市的發(fā)展模式。

學(xué)習(xí)歷史，預(yù)測(cè)未來(lái)

近期，美國(guó)特拉華大學(xué)數(shù)據(jù)科學(xué)家 Jing Gao與丹佛大學(xué)的校友兼教授 brian O'Neill，發(fā)布了一個(gè)全球模擬模型，利用數(shù)據(jù)科學(xué)和機(jī)器學(xué)習(xí)，觀察城市將如何變化。

Jing Gao 表示，她對(duì)城鎮(zhèn)發(fā)展的方式格外著迷。放眼全球，從印度新德里到法國(guó)巴黎，全球范圍內(nèi)的城市發(fā)展都不盡相同。

以芝加哥，洛杉磯和紐約為例，這些城市就其土地面積的擴(kuò)展而言，增長(zhǎng)方式就各不相同。

于是，為了解釋城市化在未來(lái)長(zhǎng)期的不確定性，Jing Gao 和 O'Neill 使用建?？蚣芙Y(jié)合蒙特卡羅方法，開(kāi)發(fā)了符合共享社會(huì)經(jīng)濟(jì)路徑 (SSps)的五個(gè)場(chǎng)景。

模型利用數(shù)據(jù)科學(xué)和機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)，對(duì)城市化的發(fā)展趨勢(shì)，進(jìn)行了每十年一次的長(zhǎng)期觀察，可預(yù)測(cè)在不同的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)條件下，城市土地在未來(lái) 100 年將如何變化。

為了了解這種變化是如何發(fā)生的，Jing Gao 和 O'Neill 使用數(shù)據(jù)科學(xué)分析了 15 組全球衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)集，了解過(guò)去 40 年來(lái)的城市土地變化。

這些遙感數(shù)據(jù)集的精度大約 125 英尺（38 米）左右，這一精度能夠展現(xiàn)出城市每一區(qū)域的大致外觀。

Jing Gao 說(shuō)：「通過(guò)挖掘歷史數(shù)據(jù)，顯示出三種不同的城市化風(fēng)格：城市化，穩(wěn)定城市化和快速城市化。」隨著時(shí)間的推移，各國(guó)會(huì)從快速城市化向穩(wěn)定城市化、再到城市化發(fā)展。

眾所周知，美國(guó)和大多數(shù)西歐國(guó)家已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了城市化，印度和中國(guó)之前經(jīng)歷了快速發(fā)展，現(xiàn)在已經(jīng)過(guò)渡到穩(wěn)定城市化。目前包括許多非洲國(guó)家還正處于快速城市化階段。

城市總面積將超過(guò) 2.25 億個(gè)足球場(chǎng)

但是，僅通過(guò)遙感數(shù)據(jù)了解寬泛的區(qū)域發(fā)展，還不足以從全球角度了解城市化是如何在地方進(jìn)行的。

為此，研究人員將世界劃分為 375 個(gè)小區(qū)域，并針對(duì)每個(gè)區(qū)域同時(shí)運(yùn)行一個(gè)定制的發(fā)展模型，然后將所有模型結(jié)果拼湊在一起，以繪制一張全球地圖。

比如，美國(guó)大陸被建模為 28 個(gè)獨(dú)立的區(qū)域，中國(guó)被建模為 26 個(gè)區(qū)域。不同區(qū)域的模型，使用不同的發(fā)展模型參數(shù)來(lái)進(jìn)行估計(jì)。

研究小組的預(yù)測(cè)顯示，到 2100 年，地球上城市總面積將增長(zhǎng) 1.8 倍到 5.9 倍。

根據(jù)預(yù)測(cè)結(jié)果，本世紀(jì)全球?qū)⑿陆s 618,000 平方英里（160 萬(wàn)平方公里）的城區(qū)。這個(gè)面積大約是 4.5 倍個(gè)德國(guó)，或者說(shuō)，它超過(guò) 2.25 億個(gè)足球場(chǎng)的面積。

這是根據(jù)過(guò)去幾十年的城市發(fā)展規(guī)律，總結(jié)評(píng)估而來(lái)，假設(shè)如果不發(fā)生大規(guī)模的戰(zhàn)爭(zhēng)、疾病、革命等變革性事件。

另外，如果這一百年間，我們有幸見(jiàn)證外星文明等重大事件，也會(huì)影響模型結(jié)果。

環(huán)保意識(shí)越強(qiáng)，城市擴(kuò)張速度越慢

但是，城市擴(kuò)張的方式，在很大程度上取決于未來(lái)幾年的社會(huì)趨勢(shì)。這包括經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)、人口變化和生活方式習(xí)慣的趨勢(shì)，以及我們對(duì)人類(lèi)環(huán)保的態(tài)度。

在五種共享的社會(huì)經(jīng)濟(jì)路徑下21 世紀(jì)全球城市土地總量變化曲線(xiàn)

淺藍(lán)色：可持續(xù)發(fā)展；深藍(lán)色：道路中部

黃色：區(qū)域競(jìng)爭(zhēng)；橙色：不平等；紅色：化石燃料開(kāi)發(fā)

在美國(guó)，如果人們關(guān)注可持續(xù)發(fā)展，例如綠色發(fā)展和環(huán)保意識(shí)，那么城市擴(kuò)張的可能性最少。

在這種情況下，到 2100 年，城市土地預(yù)計(jì)將增長(zhǎng) 1.3 倍。

但是，如果人們?cè)谕粫r(shí)間范圍內(nèi)傾向于高度物質(zhì)主義發(fā)展，大量消耗化石燃料。比如，預(yù)測(cè)中亞洲各國(guó)，城市的擴(kuò)張速度會(huì)非常高，甚至比本世紀(jì)初美國(guó)城市擴(kuò)張速度還要高四倍。

美國(guó)東北部在不同發(fā)展模式下的城市擴(kuò)張趨勢(shì)預(yù)測(cè)

顏色越深表示城市化程度更高

大多數(shù)人沒(méi)有意識(shí)到諸如建筑物和道路之類(lèi)的景觀變化，可能會(huì)影響他們的生活。

比如，在特拉華州，在海岸附近建造的房屋通常以犧牲農(nóng)田為代價(jià)。

雖然這些開(kāi)發(fā)項(xiàng)目可能會(huì)幫助地區(qū)的經(jīng)濟(jì)繁榮，但它們也可能會(huì)帶來(lái)其他意想不到的后果，比如增加沿海洪災(zāi)和海平面上升的可能性。

如果真的發(fā)生了這些極小概率的事件，別說(shuō)城市繼續(xù)發(fā)展，可能某些城市還會(huì)不可避免成為歷史。

而且，無(wú)論選擇哪種社會(huì)經(jīng)濟(jì)模型，模擬結(jié)果都表明，到本世紀(jì)末，全球的大多數(shù)國(guó)家都將實(shí)現(xiàn)城市化。

那么問(wèn)題來(lái)了，你覺(jué)得八十年后，你在哪個(gè)城市？又在城市的哪里？

當(dāng)前文章：2100年的世界會(huì)怎樣？用遙感數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)未來(lái)城市
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