All posts by روزبه

سیستم‌های پیچیده – بیست و چهار – چرا موجودات زنده می‌میرند، اما شهرها نه

چرا شرکت‌ها و کمپانی‌ها ممکن است بعد از مدتی از بین بروند (بمیرند)، اما چنین اتفاقی برای شهرها نمی‌افتد؟ آیا شهرها شبیه به جنگل هستند که زندگی می‌کنند و هم‌چنان در طی سال‌ها و سال‌ها به حیات خود ادامه می‌هند؟

به نظر «جفری وست» رشد یک موش کمابیش مشابه شکل زیر است


در این مدل خصوصیت مورد نظر بعد از مدتی اشباع می‌شود که برای شهر مناسب نیست. یک شهر نیاز دارد که به طور پیوسته رشد کند تا به حالت رکود نرسد.


به شکل‌های پایین نگاه کنید


در تصویر بالا شکل بالایی رشد شهر در زمان را نشان می‌دهد. در این شکل خصوصیت مورد نظر با سرعت زیاد رشد می‌کند. اما در عین حال رشد به این شکل برای همیشه ممکن نیست. مثلن ممکن است منابع تمام شوند و در نتیجه مجموعه بعد از مدتی فروبپاشد. برای جلوگیری از فروپاشی هر از گاهی نیاز به «نوآوری» داریم. اگر نوآوری داشته باشیم، روند رشد شهر از شکل بالایی به شکل پایینی در تصویر بالا تغییر می‌کند. به عبارت دیگر هر نوآوری فرصتی دوباره برای رشد بیش‌تر ایجاد می‌کند. به عنوان نمونه‌هایی از نوآوری، کشف آهن، اختراع برنز، اختراع کامپیوتر و اختراع تکنولوژی اطلاعات را در نظر بگیرید. در نتیجه با این نوآوری‌ها از فروپاشی مجموعه جلوگیری کرده‌ایم. اما یک مشکل دیگر هم باقی مانده: برای این که با این مدل بتوانید ادامه دهید، لازم است به طور پیوسته فاصله‌ی بین هر دو نوآوری را کاهش دهید. یعنی سرعت معرفی نوآوری‌ها را پیوسته بیش‌تر و بیش‌تر کنید تا مجموعه فرونپاشد.

سیستم‌های پیچیده – بیست و سه – شباهت شهرها با موجودات زنده

«جفری وست» معتقد است تمام موجودات زنده، با هر اندازه و در هر مقیاسی که باشند، یک مجموعه خصوصیت‌های مشترک دارند. برای نمونه اگر نمودار مصرف انرژی نسبت به جرم موجود را در یک نمودار لگاریتمی رسم کنیم، چیزی شبیه به شکل زیر خواهد بود.

یعنی مهم نیست که موجود زنده یک موش دو گرمی باشد یا یک نهنگ دویست میلیون گرمی. به هر حال این رابطه بین مصرف انرژی و جرم برقرار است. به عبارت دیگر می‌توان با دانستن جرم یک موجود، میزان مصرف انرژی آن را تا حد خوبی تخمین زد. شیب خط نزدیک به سه چهارم است. با این ترتیب اگر جرم موجود الف دو برابر موجود ب باشد، مصرف انرژی آن دو برابر نیست؛ بلکه تنها هفتاد و پنج درصد بیش‌تر است. معنی جالبی در این موضوع هست: موجودات بزرگ‌تر کارایی به‌تری دارند و در مصرف انرژی بهینه‌تر هستند!

مشابه این رابطه در مورد خیلی از دیگر خصوصیت‌های موجودات زنده صادق است. برای نمونه تعداد ضربان قلب و میزان خواب هم کمابیش از این قانون پیروی می‌کنند (هرچند به صورت معکوس، اما هم‌چنان با همان شیب).

اما مساله تنها محدود به موجودات زنده نیست. ظاهرا شهرها هم از قانون مشابهی پیروی می‌کنند. برای نمونه اگر بعضی خصوصیت‌های شهرها را نسبت به جمعیت در یک نمودار لگاریتمی رسم کنیم، شکلی مشابه موجودات زنده خواهیم دید.

به طرز جالبی تعداد جایگاه‌های بنزین هم به همین ترتیب متناسب با جمعیت شهر هستند. طول جاده‌ها و شبکه‌ی برق‌کشی و درآمد و تعداد اختراع‌ها هم کمابیش از همین قانون پیروی می‌کنند. حتا سرعت راه رفتن مردم در شهر هم با همین نسبت زیاد می‌شود. از طرف دیگر موارد ناخوشایند مثل میزان جرم و جنایت هم تابع همین قانون هستند. بنا به نظر جفری وست، با این ترتیب شهرهای بزرگ‌تر کارایی به‌تری دارند چرا که از زیرساخت‌های قبلا ساخته شده مثل شبکه‌ی برق و جاده‌ها استفاده‌ی به‌تری می‌شود.

جفری وست تازگی یک سخن‌رانی تد هم داشته این‌جا قابل دست‌رسی است (شاید در پایین ویدیو دیده شود).

پس‌نوشت: در مورد این موضوع با دو نفر که در زمینه‌ی شهرسازی (یا رشته‌های مشابه) مشغول به تحصیل هستند صحبت کردم. به طرز عجیبی هیچ کدام اجازه ندادند به نیمه‌ی صحبت‌ام برسم و بعد از دو دقیقه صحبت‌های من را قطع کردند و هر کدام به مدت نیم ساعت در مورد موضوع صحبت کردند. این پس‌نوشت را اضافه کردم که یادآوری کنم برای شهرسازها، شهر مساله‌ای ناموسی است. سخت می‌پذیرند که «دیگران» در مورد شهر صحبت کنند. در صحبت‌های خود در این مورد دقت نظر به خرج دهید و یا اگر هم در مورد شهر صحبت می‌کنید، چنین وانمود کنید که در مورد «شهر» ‌صحبت نمی‌کنید! (از ما گفتن!)

سیستم‌های پیچیده – بیست و دو – پیچیدگی و مقیاس

«یانیر باریام» معتقد است پیچیدگی (Complexity) به دو عامل زیر بستگی دارد:

– مقیاسی که سیستم را مشاهده می‌کنیم
– میزان جزییات یا به عبارت دیگر resolution در مجموعه

با این ترتیب رابطه‌ی بین پیچیدگی و مقیاس در سیستم‌های مختلف، چیزی شبیه به شکل بالا خواهد بود.

یک) در یک سیستم تصادفی، با بزرگ شدن مقیاس، پیچیدگی به سرعت کم می‌شود. برای نمونه اگر حرکت کاتوره‌ای ذرات را تصادفی بگیریم، با نگاه کردن از مقیاس بالاتر (مثلا نگاه کردن به یک آجر)، یک سیستم ساده می‌بینیم
دو) در یک سیستم منسجم میزان پیچیدگی تغییر چندانی با مقیاس ندارد. مثلا یک گروه سرباز را در نظر بگیرید که همه با هم و منسجم در یک خط راست حرکت می‌کنند. این گروه را چه از مقیاس یک متری، چه ده متری و چه صد متری مشاهده کنید، تقریبا یک وضعیت مشاهده می‌کنید
سه) سیستم‌های پیچیده شباهتی به هر دوی این‌ها دارند. پیچیدگی آن‌ها با افزایش مقیاس کاهش می‌یابد، اما نه به سرعت سیستم‌های تصادفی. از طرفی در مقیاس‌های کوچک هم هم‌چنان علامت‌های پیچیدگی را دارند. برای نمونه یک گروه پرنده را در نظر بگیرید که در یک دسته (flock) پرواز می‌کنند. اگر به این دست از دید یک متری، ده متری یا صد متری نگاه کنید، احتمالن در هر سطح مقداری پیچیدگی مشاهده خواهید کرد که الزاما هم یک مقدار نیستند. از طرف دیگر اگر به این دسته از فاصله‌ی چند کیلومتری نگاه کنید، پیچیدگی‌ای مشاهده نخواهید کرد.