八十年后，你在城市的哪里？

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

內(nèi)容提要：你有想象過 2100 年，這個世界是什么樣子的嗎？我們所在的城市，會以怎樣的方式發(fā)展呢？最近，兩位數(shù)據(jù)科學家用數(shù)據(jù)科學和機器學習，預測了 2100 年全球城市擴張趨勢。

關(guān)鍵詞：城市化 預測 機器學習 數(shù)據(jù)科學

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

?看著畫面里的磚瓦房、馬車、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，一個世紀的時間里，很多城市都經(jīng)歷了翻天覆地的變化。建筑越來越高、交通越來越便捷、城市面積越來越大……

研究人員利用衛(wèi)星圖像繪制了 1985 年至 2015 年間城市增長的地圖。研究表明，過去 30 年里，全球城市面積擴張了 80%，城市人口增長率遠遠高于全球人口增長率。

而 100 年后，甚至更久之后，世界各地的城市將會發(fā)展成什么樣子？

現(xiàn)在，利用數(shù)據(jù)科學與模擬模型，就能夠根據(jù)歷史數(shù)據(jù)與國情、社會，預測出城市的發(fā)展模式。

學習歷史，預測未來

近期，美國特拉華大學數(shù)據(jù)科學家 Jing Gao與丹佛大學的校友兼教授 brian O'Neill，發(fā)布了一個全球模擬模型，利用數(shù)據(jù)科學和機器學習，觀察城市將如何變化。

Jing Gao 表示，她對城鎮(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展而言，增長方式就各不相同。

于是，為了解釋城市化在未來長期的不確定性，Jing Gao 和 O'Neill 使用建模框架結(jié)合蒙特卡羅方法，開發(fā)了符合共享社會經(jīng)濟路徑 (SSps)的五個場景。

模型利用數(shù)據(jù)科學和機器學習技術(shù)，對城市化的發(fā)展趨勢，進行了每十年一次的長期觀察，可預測在不同的社會和經(jīng)濟條件下，城市土地在未來 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)科學分析了 15 組全球衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)集，了解過去 40 年來的城市土地變化。

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：「通過挖掘歷史數(shù)據(jù)，顯示出三種不同的城市化風格：城市化，穩(wěn)定城市化和快速城市化?！闺S著時間的推移，各國會從快速城市化向穩(wěn)定城市化、再到城市化發(fā)展。

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

城市總面積將超過 2.25 億個足球場

但是，僅通過遙感數(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行的。

為此，研究人員將世界劃分為 375 個小區(qū)域，并針對每個區(qū)域同時運行一個定制的發(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，美國大陸被建模為 28 個獨立的區(qū)域，中國被建模為 26 個區(qū)域。不同區(qū)域的模型，使用不同的發(fā)展模型參數(shù)來進行估計。

研究小組的預測顯示，到 2100 年，地球上城市總面積將增長 1.8 倍到 5.9 倍。

根據(jù)預測結(jié)果，本世紀全球?qū)⑿陆s 618,000 平方英里（160 萬平方公里）的城區(qū)。這個面積大約是 4.5 倍個德國，或者說，它超過 2.25 億個足球場的面積。

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

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

環(huán)保意識越強，城市擴張速度越慢

但是，城市擴張的方式，在很大程度上取決于未來幾年的社會趨勢。這包括經(jīng)濟增長、人口變化和生活方式習慣的趨勢，以及我們對人類環(huán)保的態(tài)度。

在五種共享的社會經(jīng)濟路徑下21 世紀全球城市土地總量變化曲線

淺藍色：可持續(xù)發(fā)展；深藍色：道路中部

黃色：區(qū)域競爭；橙色：不平等；紅色：化石燃料開發(fā)

在美國，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，那么城市擴張的可能性最少。

在這種情況下，到 2100 年，城市土地預計將增長 1.3 倍。

但是，如果人們在同一時間范圍內(nèi)傾向于高度物質(zhì)主義發(fā)展，大量消耗化石燃料。比如，預測中亞洲各國，城市的擴張速度會非常高，甚至比本世紀初美國城市擴張速度還要高四倍。

美國東北部在不同發(fā)展模式下的城市擴張趨勢預測

顏色越深表示城市化程度更高

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

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。

雖然這些開發(fā)項目可能會幫助地區(qū)的經(jīng)濟繁榮，但它們也可能會帶來其他意想不到的后果，比如增加沿海洪災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，別說城市繼續(xù)發(fā)展，可能某些城市還會不可避免成為歷史。

而且，無論選擇哪種社會經(jīng)濟模型，模擬結(jié)果都表明，到本世紀末，全球的大多數(shù)國家都將實現(xiàn)城市化。

那么問題來了，你覺得八十年后，你在哪個城市？又在城市的哪里？

當前文章：2100年的世界會怎樣？用遙感數(shù)據(jù)預測未來城市
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