Een computerprogramma kan de groei van steden voorspellen door de stad te zien als een organisme dat langzaam evolueert. Deze aanpak blijkt verrassend goed te werken, en kan stedenbouwkundigen helpen beter om te gaan met de chaotische groei van metropolen. 

Het algoritme komt van de Spaanse Universidad de A Coruña en is uitgetest op een wijk in Tokyo, Japan. ‘De hele stad is te groot om het algoritme op toe te passen’, vertelt hoofdauteur Ivan Pazos Perez in een e-mail. De geteste wijk, Minato Ward, ligt centraal in de Japanse hoofdstad en groeide de afgelopen jaren hard. Vooral de hoeveelheid hoogbouw nam toe. 

In 2015 maakten de onderzoekers al een voorspelling met hun algoritme. In de jaren erna keken ze of de ontwikkeling van de stad gelijkliep met wat het algoritme dacht. Daarbij ging het vooral om hoogbouw: het algoritme voorspelde onder andere hoeveel grote wolkenkrabbers erbij zouden komen in de toekomst. De voorspelling bleek behoorlijk nauwkeurig; zelfs dit jaar kwam de simulatie nog 80 % overeen met de werkelijkheid. In de jaren ervoor lag dat percentage nog hoger. 

 

3D-weergave van een wijk in Tokyo die voor de studie is gebruikt. Foto Ivan Pazos et al.

 

Stap voor stap

Het algoritme gebruikt een evolutionaire aanpak voor de voorspellingen. Dat betekent dat het elke generatie een heleboel verschillende mutaties van een stad onderzoekt en de meest ‘succesvolle’ uitkiest. Vanaf die succesvolle situatie muteert de stad weer willekeurig door, enzovoort. In dit geval gold de situatie die het meest leek op groei in het verleden als de beste mutatie. 

Waarschijnlijk is het programma zo goed omdat het een heleboel data in zich heeft. De onderzoekers gebruikten 25 jaar aan data over Minato. Hoeveel hoge gebouwen zijn er, wat voor infrastructuur is er aanwezig en hoe is de economische groei in de wijk? Zin er bijvoorbeeld veel bedrijven gevestigd in jaren voorafgaand aan meer bouw? Dat soort informatie levert patronen op, die het algoritme vervolgens door kan trekken naar de toekomst. 

 

Mierenhoop

‘We kozen voor een evolutionair algoritme omdat steden als Tokyo vaak op een onvoorspelbare manier groeien, net als een organisme. Er is weinig centrale planning, en de stad groeit meer als een mierenhoop. Om die chaotische groei toch te begrijpen helpt een algoritme dat de principes van de biologie volgt’, aldus Perez. 

Het programma is nog niet op andere steden getest, maar Perez wil dat in de toekomst wel gaan doen. ‘In Europese steden zal het nut beperkt zijn, omdat daar wel vrij strikt gepland wordt. Maar in megasteden in Azië kan het de lokale regering helpen om de groei van steden een beetje te sturen, of te zorgen dat er genoeg infrastructuur komt in een wijk die op het punt staat groter te worden. We kunnen zelfs kijken wat het gevolg van beleid is op de groei van een stad.’ 

Beeld: de wijk Minato Ward in 2013. Inmiddels staan er veel meer wolkenkrabbers. Credit: DXR