Novos modelos matemáticos desenvolvidos pelo Laboratório Nacional de Oak Ridge do Departamento de Energia com colaboradores da Sam Houston State University e da University of Chicago podem ajudar a orientar mudanças no layout de bairros urbanos pobres para melhorar o acesso aos recursos com o mínimo de interrupção e custo.

Os pesquisadores estabeleceram uma nova maneira de analisar matematicamente comunidades urbanas pobres e desenvolvidas informalmente, revelando obstáculos entre as áreas não planejadas e a infraestrutura que fornece recursos para as necessidades humanas básicas. Em seu artigo publicado em Avanços da Ciência , eles usaram imagens de satélite e dados municipais para desenvolver algoritmos matemáticos que revelam que favelas e vizinhanças planejadas são fundamentalmente diferentes.

Seus modelos identificam claramente as distinções entre o arranjo informal de áreas urbanas mal atendidas e a estrutura formal dos bairros da cidade. Em dois estudos de caso, os pesquisadores usaram dados do mundo real para mostrar que o layout físico de alguns bairros não planejados não permite espaço para linhas de esgoto, estradas ou canos de água.

Dos cerca de quatro bilhões de pessoas que vivem atualmente em áreas urbanas em todo o mundo, aproximadamente um bilhão residem em favelas. Com infraestrutura inadequada de saúde, saneamento e acesso a serviços de emergência, essas áreas estão se tornando questões humanitárias e de sustentabilidade na esteira da rápida urbanização. Christa Brelsford, uma ORNL Liane Russell Fellow e autora principal, acredita que essa pesquisa pode transformar o futuro das favelas.

"Para mim, esta pesquisa foi uma oportunidade de olhar para as cidades de uma nova e empolgante perspectiva matemática, "Disse Brelsford." Ao colocar essas ferramentas nas mãos de organizações comunitárias locais e residentes, esforços para infraestrutura acessível capacitam os residentes a tomar decisões sobre seus bairros e comunidades. "

"Tudo o que podemos fazer para melhorar vidas do ponto de vista dos direitos humanos é bom para o mundo e também apoia a segurança nacional dos EUA, porque quanto mais pessoas têm suas necessidades básicas atendidas, mais seguros todos nós estaremos, " ela adicionou.

Embora as comunidades carentes sejam a primeira aplicação, o algoritmo dos pesquisadores fornece uma maneira matemática de descrever todas as cidades. A equipe usou uma nova técnica topológica, com base em conexões entre lugares, para caracterizar as favelas pela primeira vez ao invés de uma abordagem geométrica tradicional.

"Ao compreender a topologia fundamental - a relação entre locais de residência e trabalho para redes de infraestrutura urbana - podemos determinar que partes das cidades permanecem conectadas apenas incipientemente, disse o co-autor Luís Bettencourt, diretor do Instituto Mansueto para Inovação Urbana da Universidade de Chicago.

“É uma situação que pode ser mapeada, medido e resolvido com interferência mínima para criar novas soluções de planejamento urbano centradas nas pessoas e cidades que tenham história e caráter, " ele adicionou.