Nieuwe wiskundige modellen die zijn ontwikkeld door het Oak Ridge National Laboratory van het Department of Energy, samen met medewerkers van de Sam Houston State University en de University of Chicago, kunnen helpen bij het begeleiden van veranderingen in de lay-out van arme stadswijken om de toegang tot hulpbronnen te verbeteren met minimale verstoring en kosten.

De onderzoekers hebben een nieuwe manier ontwikkeld om arme en informeel ontwikkelde stedelijke gemeenschappen wiskundig te analyseren. het blootleggen van obstakels tussen ongeplande gebieden en de infrastructuur die voorziet in middelen voor fundamentele menselijke behoeften. In hun paper gepubliceerd in wetenschappelijke vooruitgang , ze gebruikten satellietbeelden en gemeentelijke gegevens om wiskundige algoritmen te ontwikkelen die laten zien dat sloppenwijken en geplande buurten fundamenteel anders zijn.

Hun modellen maken duidelijk onderscheid tussen de informele inrichting van onderbelichte stedelijke gebieden en de formele structuur van stadswijken. In twee casussen is de onderzoekers gebruikten gegevens uit de echte wereld om aan te tonen dat de fysieke lay-out van sommige ongeplande buurten geen ruimte laat voor rioolleidingen, wegen of waterleidingen.

Van de naar schatting vier miljard mensen die momenteel wereldwijd in stedelijke gebieden wonen, ongeveer een miljard mensen wonen in sloppenwijken. Met een ontoereikende infrastructuur voor gezondheid, sanitaire voorzieningen en toegang tot hulpdiensten, deze gebieden worden humanitaire en duurzaamheidskwesties in het kielzog van de snelle verstedelijking. Christa Brelsford, een ORNL Liane Russell Fellow en hoofdauteur, gelooft dat dit onderzoek de toekomst van sloppenwijken kan veranderen.

"Voor mij, dit onderzoek was een kans om naar steden te kijken vanuit een nieuw en opwindend wiskundig perspectief, "Brelsford zei. "Door deze instrumenten in handen te geven van lokale gemeenschapsorganisaties en bewoners, inspanningen voor toegankelijke infrastructuur stellen bewoners in staat om beslissingen te nemen over hun buurten en gemeenschappen."

"Alles wat we kunnen doen om levens te verbeteren vanuit een mensenrechtenperspectief is zowel goed voor de wereld als ondersteunt de Amerikaanse nationale veiligheid, omdat hoe meer mensen in hun basisbehoeften worden voorzien, hoe veiliger we allemaal zijn, " voegde ze eraan toe.

Hoewel achtergestelde gemeenschappen de eerste toepassing zijn, het algoritme van de onderzoekers biedt een wiskundige manier om alle steden te beschrijven. Het team gebruikte een nieuwe topologische techniek, op basis van verbindingen tussen plaatsen, om de eerste sloppenwijken te karakteriseren in plaats van een traditionele geometrische benadering.

"Door de fundamentele topologie te begrijpen - de relatie tussen woon- en werklocaties en stedelijke infrastructuurnetwerken - kunnen we bepalen dat delen van steden slechts in eerste instantie verbonden blijven, " zei co-auteur Luís Bettencourt, directeur van het Mansueto Institute for Urban Innovation aan de Universiteit van Chicago.

"Het is een situatie die in kaart kan worden gebracht, gemeten en opgelost met minimale interferentie om nieuwe mensgerichte stedenbouwkundige oplossingen en steden met geschiedenis en karakter te creëren, " hij voegde toe.