Эволюционный алгоритм научился предсказывать рост городов
Logo
Cover

Почему в одних районах стремительно вырастают многочисленные высотки, а в других архитектурный облик годами остается неизменным? Испанские урбанисты считают, что города меняются так же, как биологические системы. Чтобы доказать эту гипотезу, они создали эволюционный алгоритм, предсказывающий вертикальный рост городских строений.

Появление небоскребов в городской среде, на первый взгляд, зависит от архитектурной политики города и амбиций местных властей. Однако группа испанских урбанистов и архитекторов считает, что архитектурный облик меняется в зависимости от исторических и экономических факторов, а значит, его изменения можно предсказать.

Команда экспертов из Университета Ла-Корунья разработала алгоритм прогнозирования вертикального роста городов по аналогии с алгоритмом предсказания эволюционных генетических изменений. «Мы использовали для расчетов принципы эволюционного моделирования», — рассказал архитектор Иван Пазос.

Как пояснил автор исследования, эволюционное моделирование — это новая отрасль машинного обучения, которая прогнозирует изменения с помощью базовых законов генетики и теории естественного отбора Чарльза Дарвина.

Система генерирует несколько возможных сценариев развития событий и постепенно отбирает самые лучшие и жизнеспособные концепции. Для обучения алгоритма исследователи использовали строительные сводки за последние несколько лет, а также различные экономические факторы. 

Ученые протестировали свою методику на примере специального района Минато в Токио. В этой части японской столицы в последние годы был зафиксирован рекордный рост числа высотных зданий. В 2015 году испанские архитекторы составили трехмерную модель Минато в период между 2016 и 2019 годами. Алгоритм помог определить, какое количество высоток появится в районе и где их построят. Спустя два года эксперты сравнили прогноз с реальной застройкой — оказалось, что система с точностью предугадала изменения облика Минато. «По нашим наблюдениям, в 2018–2019 году точность нашей модели составит 80%», — цитирует Пазоса Science Daily.

Результаты исследования опубликовали в Journal of Urban Planning and Development. Авторы публикации отмечают, что метод эволюционного моделирования подходит для исследования паттернов застройки любых городов с большой долей высотных зданий. 

Пока урбанисты исследуют архитектурные трансформации городской среды, эксперты ООН пытаются рассчитать демографические показатели городов к 2050 году. По данным исследований, через 30 лет в городах будет проживать 68% всего населения планеты — то есть на 13% больше, чем в 2018 году. Свыше трети всех горожан будет сосредоточено в мегаполисах Индии, Китая и Нигерии, а самым густонаселенным городом станет Дели, который сейчас занимает второе место в рейтинге городов по численности населения .