來源 | Hyper超神經（ID:HyperAI）

頭圖 | CSDN下載自視覺中國

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，會以怎樣的方式發展呢？最近，兩位數據科學家用數據科學和機器學習，預測了 2100 年全球城市擴張趨勢。

前段時間，一段利用 AI 修復民國北京街景的視頻火遍全網，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……

上海（左）與首爾（右）的城市化對比圖

研究人員利用衛星圖像繪制了 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展成什么樣子？

現在，利用數據科學與模擬模型，就能夠根據歷史數據與國情、社會，預測出城市的發展模式。

學習歷史，預測未來

近期，美國特拉華大學數據科學家?Jing?Gao與丹佛大學的校友兼教授 Brian O'Neill，發布了一個全球模擬模型，利用數據科學和機器學習，觀察城市將如何變化。

作者 Jing?Gao 目前為特拉華大學地理空間數據科學助理教授

Jing Gao 表示，她對城鎮發展的方式格外著迷。放眼全球，從印度新德里到法國巴黎，全球范圍內的城市發展都不盡相同。

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?使用建模框架結合蒙特卡羅方法，開發了符合共享社會經濟路徑 (SSPs)的五個場景。

模型利用數據科學和機器學習技術，對城市化的發展趨勢，進行了每十年一次的長期觀察，可預測在不同的社會和經濟條件下，城市土地在未來 100 年將如何變化。

研究人員論文于 5 月?8 日發表在《自然通訊》

為了了解這種變化是如何發生的，Jing Gao 和 O'Neill 使用數據科學分析了 15 組全球衛星遙感數據集，了解過去 40 年來的城市土地變化。

這些遙感數據集的精度大約 125 英尺（38 米）左右，這一精度能夠展現出城市每一區域的大致外觀。

Jing Gao 說：「通過挖掘歷史數據，顯示出三種不同的城市化風格：城市化，穩定城市化和快速城市化。」隨著時間的推移，各國會從快速城市化向穩定城市化、再到城市化發展。

眾所周知，美國和大多數西歐國家已經實現了城市化，印度和中國之前經歷了快速發展，現在已經過渡到穩定城市化。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，僅通過遙感數據了解寬泛的區域發展，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 個小區域，并針對每個區域同時運行一個定制的發展模型，然后將所有模型結果拼湊在一起，以繪制一張全球地圖。

建模框架示意圖，其中包括兩個新的數據驅動的城市仿真模型

比如，美國大陸被建模為 28 個獨立的區域，中國被建模為 26 個區域。不同區域的模型，使用不同的發展模型參數來進行估計。

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。

十年間城市建設更新流程圖，白色為輸入數據和中間輸出，橙色為輸出

根據預測結果，本世紀全球將新建約 618,000 平方英里（160 萬平方公里）的城區。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。

這是根據過去幾十年的城市發展規律，總結評估而來，假設如果不發生大規模的戰爭、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，也會影響模型結果。

環保意識越強，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，以及我們對人類環保的態度。

在五種共享的社會經濟路徑下，21 世紀全球城市土地總量變化曲線

淺藍色：可持續發展；深藍色：道路中部

黃色：區域競爭；橙色：不平等；紅色：化石燃料開發

在美國，如果人們關注可持續發展，例如綠色發展和環保意識，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傾向于高度物質主義發展，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田為代價。

雖然這些開發項目可能會幫助地區的經濟繁榮，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。

如果真的發生了這些極小概率的事件，別說城市繼續發展，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濟模型，模擬結果都表明，到本世紀末，全球的大多數國家都將實現城市化。

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？

論文地址：

https://www.nature.com/articles/s41467-020-15788-7.pdf

推薦閱讀

• 全球Python調查報告：Python 2正在消亡，PyCharm比VS Code更受歡迎
  

• 來了來了！趨勢預測算法大PK！

• 10行Python代碼能實現什么高端操作?

• 無代碼來了，還要程序員嗎？

• 沒錯，你離分布式搜索只差一個Elasticsearch入門！

• 再見，Eclipse | 原力計劃

• 區塊鏈共識算法總結 | 原力計劃

• 你點的每個“在看”，我都認真當成了AI

總結

以上是生活随笔為你收集整理的2100 年的世界会怎样？特拉华教授用机器学习开启“上帝之眼”的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

如果覺得生活随笔網站內容還不錯，歡迎將生活随笔推薦給好友。