p As cidades mudam à medida que crescem - não apenas adicionando área ou população, mas também de várias outras maneiras, desde o comprimento e largura de suas estradas até o crescimento econômico e a distribuição de escolas primárias. Os cientistas sociais muitas vezes entram em conflito sobre a melhor maneira de medir as mudanças à medida que uma cidade cresce. Tradicionalmente, eles adotaram uma abordagem transversal, o que significa coletar dados sobre um grande número de cidades de diversos tamanhos ao mesmo tempo. Mais recentemente, alguns pesquisadores começaram a estudar cidades individuais ao longo do tempo, no que é chamado de escala temporal. p "Estas duas dimensões, tempo e tamanho da população, precisam ser tratados separadamente porque expressam fenômenos diferentes, "diz Luís Bettencourt, um professor externo no SFI e diretor do Instituto Mansueto para Inovação Urbana da Universidade de Chicago. "Precisamos de ambos para entender o que está acontecendo em um sistema complexo como uma cidade."

p Novo trabalho, liderado por Bettencourt, mapeia o terreno comum entre essas duas abordagens. Em artigo publicado esta semana no Interface do Jornal da Royal Society , os autores argumentam que, embora as duas metodologias medem diferentes misturas dos mesmos fenômenos, eles podem ser usados ​​juntos para revelar novos insights sobre o comportamento de uma cidade.

p Cada abordagem pode ser usada para calcular um expoente que descreve a taxa de crescimento de alguma propriedade. (As análises transversais sugerem, por exemplo, que o congestionamento do tráfego aumenta exponencialmente com o tamanho da cidade, com um expoente de 7/6.) Esses expoentes não necessariamente se alinham, mas eles não precisam estar em desacordo.

p "Agora, somos capazes de separar as duas abordagens, e reúna esses dois métodos de escalonamento, "diz Vicky Chuqiao Yang, um Complexity Postdoctoral Fellow na SFI que trabalhou no papel. "Com o formalismo que derivamos no papel, mostramos matematicamente como esses expoentes estão relacionados entre as duas abordagens. "

p Os comportamentos de escala foram observados e analisados ​​há muito tempo em sistemas físicos de líquidos e gases. De forma similar, pesquisadores há muito encontraram maneiras bem-sucedidas de mapear como as propriedades escalam para organismos biológicos - com o tamanho dos animais, por exemplo. "Eles compararam ratos com vacas e elefantes e encontraram propriedades que mudam de uma forma previsível com o tamanho, que abrange ordens de magnitude, "diz Yang. Mas a escala temporal não é óbvia na biologia, porque os sistemas sociais como as cidades podem crescer indefinidamente e os organismos param quando atingem a maturidade.

p Nos últimos anos, à medida que grandes conjuntos de dados em áreas urbanas de todo o mundo se tornam disponíveis, pesquisadores como Bettencourt e Yang começaram a analisar comportamentos de escala que surgem em sistemas humanos - incluindo cidades. O campo realmente começou há cerca de uma década, ela diz, quando os pesquisadores do SFI mostraram pela primeira vez que muitas propriedades das cidades também mudaram de forma previsível em ordens de magnitude no tamanho da cidade.

p "Havia esse fenômeno misterioso de que as propriedades das cidades mudam de forma sistemática com seu tamanho, "disse Yang." Isso incluiu coisas como menos postos de gasolina per capita, e um aumento na atividade socioeconômica, como mais pesquisa e desenvolvimento. "Desde então, pesquisadores descobriram que muitas propriedades socioeconômicas interessantes aumentam desproporcionalmente rápido com a população, dito ser "superlinear". Alguns outros crescem desproporcionalmente devagar e são chamados de "sublineares".

p Esse comportamento de escala foi encontrado em sistemas que variam de sociedades de caçadores-coletores a empresas modernas. A nova estrutura oferece uma maneira de entender e quantificar melhor as propriedades com trajetórias sistemáticas - e até mesmo entender quais contribuem para a saúde das instituições humanas. Poderia, por exemplo, fornecem aos pesquisadores uma maneira de analisar como um fenômeno como o crescimento econômico muda com o tempo e com o tamanho da população (mas o faz ao longo de ambas as dimensões de maneiras diferentes). Bettencourt compara o novo trabalho a uma Pedra de Roseta que permite aos pesquisadores traduzir suas descobertas entre os dois tipos de escala.