Olivia Poston
علم المدن، وهو مهنة تتوسع بسرعة، هو الدراسة العلمية وهندسة الأنظمة الحضرية. يستخدم تقنيات متقدمة، وبيانات ضخمة، وفيزياء الأنظمة المعقدة لمعالجة تحديات مثل إزالة الكربون، والتنقل، وقابلية العيش. في جوهره، يدور علم المدن حول الحلول القائمة على البيانات. يستخدم الإحصاءات والنمذجة والذكاء الاصطناعي للكشف عن الديناميكيات الخفية للمدن، من استخدام الطاقة إلى حركة البشر. يوظف استراتيجيات تقلل من انبعاثات الكربون، وتعزز الكفاءة، وتدعم البيئات الحضرية الأكثر استدامة ومرونة.
ينظر علم المدن إلى المدينة كنظام حي، موسعًا النماذج التقليدية لتكوينات المباني والشوارع. يبني نماذج أداء موحدة تقيس التأثير الاجتماعي والاقتصادي والبيئي للتدخلات. يدمج تخطيط النقل مع استخدام الأراضي، ويحلل شبكات الاتصالات، ويختبر السياسات من خلال المحاكاة. يعمل على مستوى المجتمع، وينشئ أدوات محلية للغاية تمكن الأحياء والحكومات المحلية من اتخاذ قرارات مستنيرة. الهدف ليس النظرية المجردة بل الاستراتيجيات العملية التي تحسن الحياة اليومية.
هذا النهج يشكل المدن في جميع أنحاء العالم بالفعل. تعمل مجموعة علم المدن في مختبر MIT Media Lab على تطوير طرق جديدة لنمذجة الأداء الحضري والمرونة المناخية. وتطبق مختبرات علم المدن في بولونيا وأندورا فيزياء الأنظمة المعقدة وتحليلات البيانات لتوجيه التحولات المستدامة. وتعمل الشركات الأصغر على إنشاء أدوات واستراتيجيات لإزالة الكربون والكفاءة الحضرية. توضح هذه الأمثلة مجتمعة انضباطًا ينمو بسرعة، وهو ما يجب على المهندسين المعماريين والطلاب الانخراط فيه. بالنسبة للمصممين، يعد علم المدن شريكًا يمكنه توسيع الإبداع، وتأسيس التصميم على الأدلة، وتشكيل مستقبل كيفية البناء والعيش.
الاستشعار عن بعد.. الأقمار الصناعية كأدوات تصميم
يُعد الاستشعار عن بعد، وهو أداة حيوية في علم المدن، محوّلاً لتيارات الصور والإشارات إلى صورة شاملة للمشهد الحضري. تقوم الأقمار الصناعية والطائرات بدون طيار والأنظمة الجوية بجمع البيانات على نطاق عالمي وحميم في آن واحد، مما يوفر للمهندسين المعماريين معلومات مفصلة مكانيًا ومحدثة بشكل متكرر. تُمكّن هذه الأداة العملية من تتبع النمو، وقياس العوامل البيئية، وتقييم المخاطر، مما يُمكّن المهندسين المعماريين من اتخاذ قرارات تصميم مستنيرة.
أحد مساهماته الأساسية هو مراقبة استخدام الأراضي وغطائها. يكشف الاستشعار عن بعد كيف يتم استهلاك الأراضي المفتوحة، وكيف تتكثف الأحياء، وكيف تغير هذه التحولات هيكل المدينة. يتجاوز هذا مجرد رسم الخرائط. إنه يتعلق بقراءة مورفولوجيا الشكل الحضري والأنماط التي تظهر بمرور الوقت. بالنسبة للمصممين، فإنه يوفر وعيًا أكثر حدة بالسياق، مما يمكنهم من فهم ليس فقط الموقع ولكن أيضًا الديناميكيات الأوسع التي تؤثر عليه. على سبيل المثال، يمكن أن يساعد في اختيار الموقع لمشروع جديد، وفهم تأثير المشروع على المنطقة المحيطة، وحتى في تصميم هياكل مرنة للتغيرات البيئية.
يلتقط الاستشعار عن بعد أيضًا ما لا يمكن رؤيته من الأرض. يمكنه قياس درجات حرارة السطح عبر منطقة حضرية بأكملها، مما يجعل تأثير جزيرة الحرارة الحضرية مرئيًا. يمكنه مراقبة جودة الهواء، واكتشاف الجسيمات، وحتى تحديد تشبع المياه خلال مواسم الأمطار. يمكنه تحديد التوازن بين الأسطح المبنية والمساحات الخضراء كميًا، مما يوفر للمهندسين المعماريين أدلة واضحة للاستراتيجيات المستدامة. بهذه الطريقة، يرتبط الاستشعار عن بعد بصحة البيئة.
تزداد أهميته وضوحًا في لحظات الأزمات. بعد الفيضانات أو الزلازل أو الأعاصير، توفر الأقمار الصناعية تقييمات فورية للأضرار. تشكل هذه القدرة الاستجابة للكوارث، ولكنها تُظهر أيضًا كيف يمكن للتصميم والتخطيط إعداد المدن للمخاطر المستقبلية. من خلال التعامل مع هذه البيانات، يمكن للمهندسين المعماريين إنشاء مشاريع ليست وظيفية فحسب، بل قابلة للتكيف أيضًا.
تتزايد قوة الاستشعار عن بعد بشكل كبير عند دمجه مع نظم المعلومات الجغرافية “GIS” والذكاء الاصطناعي. يدمج نظام المعلومات الجغرافية البيانات المكانية مع المعلومات الاجتماعية والاقتصادية، مما ينتج نماذج طبقية للأنظمة الحضرية. يمكن للذكاء الاصطناعي معالجة مجموعات البيانات الضخمة تلقائيًا، واكتشاف الأنماط، وحتى نمذجة السيناريوهات المستقبلية، مثل تأثير تغير المناخ على النمو. تعمل هذه التقنيات معًا على تحويل الاستشعار عن بعد إلى أداة تطلعية، مما يمكّن المهندسين المعماريين من التصميم بعين ثاقبة على المستقبل.
بالنسبة للمهندسين المعماريين والطلاب، الدرس واضح. يوفر الاستشعار عن بعد معرفة موثوقة وحديثة يمكن أن ترتكز عليها التصاميم بالأدلة. يدعوهم إلى النظر إلى ما وراء حدود المشروع وفهم كيفية تفاعل عملهم مع الأنظمة الأكبر للمدينة. يكمن مستقبل هذا المجال في الأتمتة ودمج البيانات، مما يتيح استخلاص الرؤى من مصادر متعددة في صورة متماسكة وموحدة. إن تبني الاستشعار عن بعد يعني قبول وجهة نظر جديدة، وجهة نظر توسع خيال ما يمكن للتصميم تحقيقه.
تحليل الشبكات.. العثور على المنطق الخفي في الشوارع والأنظمة
المدن هي شبكات من الاتصالات. تربط الطرق وخطوط النقل والمرافق والشبكات الرقمية الأشخاص والأماكن معًا. تحت السطح، تربط الشبكات الاجتماعية وتدفقات المعلومات المجتمعات بطرق غير مرئية. تحليل الشبكات هو علم فهم هذه الشبكات. يطبق نظرية الرسم البياني وتفكير الأنظمة المعقدة لقياس كيفية عمل المدن كشبكات مترابطة.
تبدأ العملية بالبيانات. يمكن رسم شبكات الشوارع من مصادر مفتوحة ونمذجتها كرسوم بيانية حيث تكون التقاطعات عقدًا والشوارع حوافًا. يمكن لبيانات حركة البشر من نظام تحديد المواقع العالمي “GPS” أو أجهزة الاستشعار أو حتى وسائل التواصل الاجتماعي أن تكشف كيف يتحرك الناس فعليًا عبر المدينة. يمكن رسم خرائط التفاعلات الاجتماعية لتوضيح كيفية اتصال المجتمعات وكيفية نشر القرارات فيها. تنشئ مجموعات البيانات هذه إطارًا يسمح بدراسة المدينة ككائن مادي واجتماعي.
بمجرد نمذجة الشبكات، يمكن استكشافها بأدوات متخصصة. تساعد برامج نظم المعلومات الجغرافية “GIS”، مثل QGIS، في تصور وتصفية بيانات الشبكة. تقوم برامج مثل OSMNX و NetworkX و Gephi بتحويل المعلومات الأولية إلى نماذج نظرية الرسم البياني، مما يولد رؤى حول الاتصال وإمكانية الوصول والتدفق. يمكن للخوارزميات المتقدمة تحليل التنقل، واكتشاف مجموعات النشاط، أو تتبع تطور الأنظمة بمرور الوقت. من خلال هذا التحليل، تتضح البنية المخفية للمدينة.
توجّه المؤشرات الرئيسية التفسير. يقيس الاتصال مدى تماسك الشبكة. تبرز المركزية العقد الحرجة التي تحمل وزنًا غير متناسب في التنقل أو الوصول. تحسب إمكانية الوصول مدى سهولة وصول الأشخاص إلى الوجهات، وغالبًا ما يتم التعبير عنها في خرائط وقت السفر. يحدد التدفق كمية حركة الأشخاص والبضائع والمعلومات. يكشف كل مقياس عن بعد متميز للحياة الحضرية، وتشكل معًا صورة أكثر شمولاً للحياة الحضرية.
بالنسبة للمهندسين المعماريين، فإن الآثار عميقة. يمكن لتحليل الشبكات أن يوجه تصميم البنية التحتية، مما يجعلها أكثر كفاءة وإنصافًا. يمكنه ربط تخطيط استخدام الأراضي بأنماط التنقل، موضحًا سبب ازدهار بعض المناطق بينما تتوقف أخرى. يمكنه ربط الحيوية الحضرية باتصال الشوارع، موضحًا كيف يؤثر التصميم على الطاقة الاجتماعية والاقتصادية. كما يدعم الاستدامة من خلال توجيه استراتيجيات التنقل التي تقلل من التأثير البيئي. من خلال فهم واستغلال الرؤى المستخلصة من تحليل الشبكات، يمكن للمهندسين المعماريين إنشاء بيئات حضرية أكثر ملاءمة للعيش وكفاءة واستدامة.
يمتد نطاق تحليل الشبكات إلى ما هو أبعد من الجانب المادي. من خلال رسم خرائط الشبكات الاجتماعية، يمكن للمخططين تصميم عمليات تشاركية تعمل على تحسين التعاون والشمولية. على نطاقات أوسع، يمكن لتحليل الشبكات بين المدن أن يكشف عن التسلسلات الهرمية الإقليمية ويوجه التنمية الاقتصادية. بالنسبة للمصممين، هذا يعني التفكير في المدن ليس فقط كأشكال مبنية ولكن كشبكات حية من العلاقات والتدفقات.
يكمن وعد تحليل الشبكات في قدرته على الكشف عن المنطق الخفي. إنه يوضح سبب نبض بعض الشوارع بالحياة بينما تظل أخرى فارغة. إنه يفسر سبب انهيار بعض الأنظمة تحت الضغط بينما تتكيف أنظمة أخرى. بالنسبة للمهندسين المعماريين والطلاب، فإن تبني هذا المنظور يعني التصميم مع الوعي بكيفية تشكيل البيئة المبنية وتشكيلها من خلال الاتصال. إنه يحول التصميم إلى حوار مع الشبكات التي تدعم الحياة الحضرية.
نمذجة النقل.. محاكاة الحركة
إذا كان تحليل الشبكات يظهر بنية المدن، فإن نمذجة النقل تكشف كيف تتحرك. في جوهرها، نمذجة النقل هي تمثيل رقمي لكيفية تنقل الأشخاص والبضائع داخل منطقة حضرية. تستخدم برامج متخصصة ومجموعات بيانات كبيرة لمحاكاة تدفقات حركة المرور، والتنبؤ بالطلب، وتقييم تأثير السياسات المختلفة أو التغييرات في البنية التحتية على التنقل. بالنسبة للمهندسين المعماريين والمخططين، إنها أداة تنبؤية تربط التصميم بالخبرة الواقعية.
أساس نمذجة النقل هو “نموذج الخطوات الأربع”. يبدأ بتوليد الرحلات “كم عدد الرحلات التي تنشأ”، ويستمر بتوزيع الرحلات “إلى أين تتجه هذه الرحلات”، ثم ينظر إلى اختيار الوسيلة “كيف يسافر الناس، سواء بالسيارة أو الحافلة أو الدراجة أو سيرًا على الأقدام”، وينتهي بتخصيص المسار “المسارات التي يسلكونها”. يبني هذا التسلسل صورة للحركة الحضرية، ويمكن تكييفه لتقييم تأثير الإسكان الجديد أو مشاريع النقل العام أو توسيع الطرق.
ما يجعل نمذجة النقل ذات قيمة خاصة هو تكاملها مع استخدام الأراضي. فهي لا تقيس حركة المرور فحسب؛ بل تُظهر كيف تؤثر أنماط التنمية ومراكز التوظيف وتوزيع السكان على التنقل. من خلال إجراء تحليلات السيناريوهات، يمكن لعلماء المدن اختبار الخيارات قبل حدوثها: ماذا لو تم بناء طريق جانبي؟ ماذا لو تم تمديد خط نقل عام؟ ماذا لو أعيد تصميم حي لتفضيل المشي وركوب الدراجات؟ لا تكشف الإجابات فقط عن كيفية تغير أوقات السفر، بل تكشف أيضًا عن كيفية استجابة الازدحام والانبعاثات والشكل الحضري.
الآثار المترتبة على التصميم كبيرة. يمكن لنمذجة النقل أن تعزز التنقل عن طريق تقليل الازدحام وتحسين إمكانية الوصول. يمكنها تعزيز الاستدامة من خلال تحديد الآثار البيئية كميًا، وخاصة انبعاثات ثاني أكسيد الكربون، ومن خلال دعم خطط التنقل النشط والشوارع الأكثر خضرة. يمكنها توجيه استثمارات البنية التحتية من خلال إظهار الأماكن التي ستحقق فيها الموارد أكبر تأثير. وفي النهاية، يمكنها جعل المدن أكثر ملاءمة للعيش من خلال جعل الحركة تتمحور حول الناس بدلاً من السيارات.
بالنسبة للمهندسين المعماريين والطلاب، توفر نمذجة النقل وسيلة لدمج التصميم مع التنقل واستخدام الأراضي والاستدامة. إنها بمثابة تذكير بأن كل مشروع موجود ضمن نظام أوسع من التدفقات، وأن نجاح المساحة غالبًا ما يعتمد على مدى سهولة وصول الناس إليها. من خلال العمل مع علماء المدن الذين يقومون بنمذجة النقل، يكتسب المصممون رؤى تساعدهم على إنشاء ليس فقط المباني، ولكن مدن أفضل.
من بيانات المصادر الجماعية إلى نماذج المحاكاة
قد يكون الاستشعار عن بعد وتحليل الشبكات أساس علم المدن، لكن المجال أوسع بكثير. يعتمد علماء المدن على مجموعة متزايدة من الأدوات لجعل الأنظمة الحضرية مرئية واختبار كيفية تصرفها تحت الضغط. تسلط كل أداة الضوء على بعد مختلف من حياة المدينة، وتشكل معًا صورة أكثر اكتمالاً للحالة الحضرية.
تكشف خرائط الكثافة كيف يتجمع الناس والمباني في جميع أنحاء المدينة، وتقدم لمحات سريعة عن النمو واستخدام الأراضي والتأثير البيئي. تسمح النماذج والمحاكاة القائمة على الوكلاء لعلماء المدن باختبار السيناريوهات، مثل كيفية تدفق المشاة عبر مساحة عامة جديدة أو كيفية تحول أنماط حركة المرور مع خط نقل عام معاد تصميمه. تمكن شبكات الاستشعار من المراقبة في الوقت الفعلي لجودة الهواء واستخدام الطاقة وحركة المرور، مما يحول المدينة نفسها إلى مختبر حي.
عالم المدينة كشريك تصميم إبداعي
يُظهر علم المدينة أن البيانات والتصميم ليسا لغتين منفصلتين، بل هما طريقتان متكاملتان لرؤية العالم. حيث يتخيل المهندسون المعماريون الشكل والخبرة، يكشف علماء المدينة عن الأنظمة الأساسية التي تجعل تلك الرؤى ممكنة. معًا، يمكنهم سد الفجوة بين الطموح والأدلة، وتشكيل القرارات التي تجعل المدن خيالية وعملية. هذه الشراكة لا تتعلق بتخفيف الإبداع بالتحليل. بل تتعلق بتوسيع الإبداع من خلال ترسيخه في معرفة كيفية عمل المدن بالفعل.
المخاطر كبيرة. تواجه المدن المتطلبات الملحة لإزالة الكربون، والتكيف مع المناخ، والنمو العادل. لا يمكن للحدس وحده مواجهة هذه التحديات. يجب اختبار قرارات التصميم مقابل حقائق تدفقات الطاقة، وشبكات التنقل، والضغوط البيئية. يزود علم المدينة المهندسين المعماريين بالأدوات اللازمة للتعامل مباشرة مع هذه الحقائق. يسمح للمصممين بنمذجة المستقبل قبل بنائه، وتقييم المفاضلات، وإنشاء حلول مستدامة على المدى الطويل. بالنسبة للطلاب، هذه دعوة لتوسيع مجموعة مهاراتهم ودخول المهنة مستعدين لتعقيدات القرن الحادي والعشرين.
المستقبل يتطلب التصميم بالبيانات. عندما يتم تبنيه، يحول علم المدينة فهمنا للإمكانيات في الحياة الحضرية. لإنشاء مدن الغد، يجب الدخول في هذه الشراكة، وجمع الإبداع والعلم معًا لبناء أماكن تزدهر فيها الإنسانية والاستدامة جنبًا إلى جنب.
المصدر: archdaily