Geoffrey Ovest: La sorprendente matematica di città e corporazioni

Le città sono il crogiolo della civiltà. Sono cresciute, l'urbanizzazione le ha fatte crescere ad un ritmo esponenziale negli ultimi 200 anni, e probabilmente entro la seconda metà di questo secolo il pianeta sarà completamente invaso dalle città. Le città stanno all'origine del riscaldamento globale, hanno un impatto sull'ambiente, sulla salute, sull'inquinamento, sulle malattie, della finanza, dell'economia, dell'energia - tutti problemi che si devono affrontare se si costruiscono città. Ecco da dove provengono tutti questi problemi. E lo tsunami di problemi che abbiamo di fronte sulla questione della sostenibilità, rispecchia in realtà la crescita esponenziale dell'urbanizzazione in tutto il pianeta.

Ecco alcune cifre: 200 anni fa, il territorio degli Stati Uniti era urbanizzato solo in minima parte. Oggi siamo oltre l'82%. Qualche anno fa il pianeta ha superato la linea della metà. La Cina costruirà 300 nuove città nei prossimi 20 anni. Ora sentite questo: Ogni settimana del futuro prossimo venturo, fino al 2050, ogni settimana, più di un milione di persone vanno ad abitare in città. Questo avrà un impatto su ogni cosa. Ognuno di noi in questa sala, se vivremo abbastanza, sarà in qualche modo condizionato da ciò che sta accadendo nelle città per via di questo straordinario fenomeno. Tuttavia le città, pur presentando questo aspetto negativo, rappresentano anche la soluzione. Perché le città sono gli aspirapolvere e le calamite che attraggono le persone creative per produrre idee, innovazione, ricchezza e così via. Abbiamo questa sorta di duplice natura. E quindi c'è un urgente bisogno di una teoria scientifica delle città.

Questi sono i miei compagni di avventura. Questo lavoro è stato svolto assieme a uno straordinario gruppo di persone: loro hanno fatto tutto il lavoro, e io sono solo il poveraccio che cerca di mettere tutto insieme.

(Risate)

Quindi ecco il problema, Questo è quello che vogliamo tutti. I 10 miliardi di persone che avrà il pianeta nel 2050 vorranno vivere in posti come questo, avere cose come questa, fare cose come questa, con un'economia che cresce in questo modo, senza rendersi conto che l'entropia produce cose come questa, questa, questa e questa. E la domanda è: E' così che saranno Edimburgo, Londra e New York nel 2050, oppure così? Questa è la domanda. Secondo molti indicatori, devo dire che è così che saranno, ma parliamone.

La mia affermazione provocatoria è che abbiamo un disperato bisogno di una solida teoria scientifica delle città. E teoria scientifica significa quantificare - basandosi su principi generici che possano essere incorporati in un quadro di previsione. Questa è la ricerca da fare. È concepibile? Esistono leggi universali? Ecco due domande che mi vengono in mente quando penso a questo problema. La prima è: Le città fanno parte della biologia? Londra è come una grande balena? Edimburgo come un cavallo? La Microsoft è un formicaio enorme? Che cosa impariamo da questo? Li usiamo metaforicamente - il DNA di una società, il metabolismo di una città, e così via - sono solo sciocchezze metaforiche, oppure c'è qualcosa di vero? E se fosse così, perché è così difficile uccidere una città? Potete lanciare una bomba atomica su una città e 30 anni dopo la ritrovereste ancora vitale. Poche città falliscono. Tutte le aziende muoiono, tutte. E se disporreste di una teoria seria, dovreste essere in grado di prevedere quando fallirà Google.

Dunque è solo un'altra versione di questo? Bene, noi lo sappiamo molto bene. Cioè, fate qualsiasi domanda generica su questo - quanti alberi di una certa dimensione, quanti rami di una certa grandezza ha un albero, quante foglie, qual è l'energia che scorre attraverso ogni ramo, quali sono le dimensioni della chioma, qual è la sua crescita, qual è la sua mortalità? Abbiamo una struttura matematica basata su principi universali generici in grado di rispondere a queste domande. E l'idea è, possiamo fare lo stesso per questo? Tutto sta a rendersi conto di una delle cose più straordinarie della vita, cioè la rappresentazione in scala si può applicare a molti concetti diversi. Qui si tratta di una gamma molto limitata; parliamo di noi mammiferi, noi siamo uno di questi. Gli stessi principi, le stesse dinamiche, la stessa organizzazione funziona in tutti questi gruppi, noi compresi, e può funzionare per numeri dell'ordine di 100 milioni di unità. E questo è uno dei principali motivi per cui la vita è così resistente e vigorosa - per via della scalabilità. Approfondiremo l'argomento tra poco.

Ma si sa che a livello locale, si ridimensiona, tutti in questa sala siamo in scala. Questo si chiama crescita. Ecco come si cresce. Questo è un ratto - ma potrebbe essere uno di voi. Non siamo molto diversi. Guardate, questo vi sarà famigliare. Si cresce molto velocemente e ad un certo punto ci si ferma. E questa curva è una predizione della stessa teoria, basata sugli stessi principi, che descrive quella foresta. Questa è la curva di crescita di un ratto. E questi punti indicano i dati reali. Mostrano semplicemente il peso relativo all'età. E vedete, smette di crescere. Questo è ottimo per la biologia - ed è anche uno dei motivi della sua grande resistenza. Ma è una cosa molto negativa per l'economia, le aziende e le città nel nostro modello attuale. Questo è ciò in cui crediamo. Quello che ci impone l'intera l'economia, come si vede a sinistra: come mazze da hockey. Questo è un gruppo di società di software - e il loro reddito in base all'età - estendono il loro campo d'azione e fanno milioni, miliardi di dollari.

Bene, ma come facciamo a capire questo concetto? Dunque, cominciamo a parlare di biologia. Questo vi mostra esplicitamente come le cose avvengano in scala. E questo è un grafico davvero notevole. Quello che vediamo qui è il consumo metabolico - la quantità giornaliera di energia necessaria per rimanere in vita - rispetto a peso e massa in organismi come i nostri. Viene tracciato in questo strano modo usando un fattore di incremento 10, altrimenti non entrerebbero tutti nel grafico. E ciò che si vede se si traccia il grafico in questo modo un po' curioso, è che si trovano tutti sulla stessa linea. Nonostante che questo sia il sistema più complesso e diversificato dell'universo, c'è una straordinaria semplicità che emerge dal grafico. E' particolarmente sorprendente perché ognuno di questi organismi, ogni sottosistema, ogni tipo di cellula, ogni gene, si è evoluto nella propria singolare nicchia ambientale con la sua propria e unica storia. E nonostante tutto l'evoluzione darwiniana e la selezione naturale, si ritrovano tutti sulla stessa linea.

Ma c'è dell'altro. Prima di parlarvene ho tracciato qui in basso la pendenza di questa curva, questa linea retta. E' di circa tre quarti, che è meno di uno - noi la chiamiamo sublineare. E questo è il punto. Se fosse lineare, ossia con la pendenza più ripida, allora raddoppiando la dimensione sarebbe necessario il doppio di energia. Ma siccome è sublineare, questo significa che se si raddoppia la dimensione dell'organismo, basta in realtà solo il 75% di energia in più. Quindi la cosa fantastica della biologia è che esprime una straordinaria economia di scala. Maggiore è il sistema, in base a regole ben definite, minore l'energia pro-capite. Ora, qualsiasi variabile fisiologica immaginabile, qualsiasi evento della vita a cui si possa pensare, se li si traccia in questo modo, avremo qualcosa del genere. C'è una regolarità straordinaria. Se mi date le dimensioni di un mammifero sono in grado di dirvi tutto su di lui, con una precisione del 90% in termini di fisiologia, storia di vita, ecc.

E il motivo di questo sono le reti. Tutto nella vita è controllato da reti - dal livello intracellulare al pluricellulare, fino al livello degli ecosistemi. E voi ne sapete abbastanza di queste reti. Questo è un piccolo organismo che vive dentro all'elefante. Ed ecco la sintesi di quello che sto dicendo. Se prendete quelle reti, il concetto di reti, e le applicate ai principi universali, quantificabili e universali, si otterranno modelli scalari con le relative regole, che ci consentiranno di descrivere la foresta, il sistema circolatorio, l'interazione tra le cellule. Una delle cose che non ho sottolineato nell'introduzione era che, sistematicamente, il ritmo della vita diminuisce con l'aumentare delle dimensioni. La frequenza cardiaca è più lenta, si vive più a lungo; la diffusione di ossigeno e di risorse attraverso le membrane diventa più lenta, ecc.

La domanda è: Questo funziona anche per le città e le imprese? Ad esempio, Londra è una Birmingham più grande, che a sua volta è una Brighton più grande, e così via? New York è una San Francisco in scala maggiore, che lo è a sua volta di Santa Fe? Non lo so. Ne discuteremo dopo. Ma sono delle reti. E la più importante rete delle città siete voi. Le città sono solo una manifestazione fisica delle vostre interazioni, delle nostre interazioni, e il raggruppamento a comparti di individui. Questo è solo un grafico simbolico. Ed ecco come si analizzano le città in scala. Questo mostra che in questo semplicissimo esempio, che banalmente prende in considerazione il numero di stazioni di servizio in funzione della dimensione della città - è un grafico simile a quello biologico - si nota esattamente lo stesso tipo di fenomeni.

C'è una proporzionalità. Per cui il numero delle stazioni di servizio in città si deduce dalla sua dimensione. Questa pendenza è meno che lineare. C'è un'economia di scala. Più grande la città, minore il numero di stazioni di servizio pro-capite - niente di strano. Ma ecco cosa è sorprendente. Questo rapporto è costante in tutto il mondo. Qui abbiamo solo i paesi europei, ma lo si può applicare in Giappone, in Cina o in Colombia, sempre la stessa cosa con lo stesso tipo di economie di scala nella stessa misura. E qualsiasi infrastruttura si guardi - che sia la lunghezza delle strade, la lunghezza delle linee elettriche - qualunque cosa si consideri, si avrà la stessa economia di scala in proporzioni analoghe. È un sistema integrato che si è evoluto nonostante tutta la pianificazione e altro. Ma è ancora più sorprendente se si guardano i parametri socio-economici, dati che non hanno alcuna analogia in biologia, che si sono evoluti quando cominciarono a formarsi le comunità umane 8-10 mila anni fa. In alto vediamo i salari in funzione della dimensione tracciati nello stesso modo. E in basso quello che vi rappresenta - i super-creativi, tracciati nello stesso modo. Quello che si vede è un fenomeno di scala. Ma la cosa più importante qui è che l'esponente, l'analogo dei tre quarti per il tasso metabolico, è maggiore di uno - va da circa 1,15 a 1,2. Eccolo, dice che più grandi siete, più ne avrete pro-capite, a differenza della biologia - salari più alti, più gente creativa con l'aumentare delle dimensioni della città, più brevetti pro capite, più criminalità.

Abbiamo esaminato tutto: casi di AIDS, influenza, ecc. E qui sono tutti tracciati insieme. Solo per mostrarvi ciò che abbiamo trovato, ecco il reddito, il PIL - il PIL della città - crimine e brevetti, tutto su un unico grafico. E come vedete, tutti seguono la stessa linea. Ed ecco la teoria. Se si raddoppia la dimensione di una città da 100.000 a 200.000 abitanti, da un milione a due milioni, da 10 a 20 milioni, non importa, sistematicamente si ottiene un aumento del 15% in termine di salari, ricchezza, numero di casi di AIDS, numero di poliziotti, qualsiasi cosa vi possiate immaginare. Un aumento del 15%. Ma anche un 15% di risparmio sull'infrastruttura. Senza dubbio questa è la ragione per cui un milione di persone alla settimana va ad abitare in città. Perché pensano che tutte quelle cose meravigliose, come le persone creative, la ricchezza, il reddito, è ciò che li attrae, dimenticando gli aspetti brutti e cattivi.

Qual è la ragione di questo? Beh non ho tempo di raccontarvelo in termini matematici, ma sotto tutto questo ci sono i social network, perché si tratta di un fenomeno universale. Questa regola del 15% è vera in qualsiasi luogo vi troviate - Giappone, Cile, Portogallo, Scozia, non importa! Tutti i dati mostrano sempre la stessa cosa, nonostante l'evoluzione indipendente delle città. Sta accadendo qualcosa a livello universale. Ripeto, l'universalità siamo noi - le città siamo noi. Sono le nostre interazioni e le associazioni di queste interazioni. E' così, ancora una volta. Quindi, se queste reti e la loro struttura matematica si comportassero come in biologia, col suo andamento sublineare, per ottenere economie di scala, si avrebbe un rallentamento del ritmo della vita con l'aumentare delle dimensioni. Ma per i social network e la loro scalabilità super-lineare - di più pro capite - la teoria dice che si aumenta il ritmo della vita. Più grandi si è, più la vita diventa veloce. Quella a sinistra è la frequenza cardiaca. Quella a destra è la velocità pedonale in alcune città europee, che indicano questo aumento.

Per finire, voglio parlarvi della crescita. Ripeto, questo è ciò che avevamo in biologia. Le economie di scala hanno dato origine a questo comportamento sigmoidale. Si cresce rapidamente e poi si ci ferma - parte della nostra resistenza. Che sarebbe un male per le economie e le città. E in effetti, una delle cose meravigliose di questa teoria è che se si dispone di una scala super-lineare per creare ricchezza e innovazione, allora si ottiene, dalla stessa teoria, una bella curva di crescita esponenziale - affascinante. E in effetti, se si paragona ai dati, corrisponde perfettamente allo sviluppo delle città e delle economie. Ma c'è un rovescio della medaglia. Ossia che questo sistema è destinato a crollare. Ed è così per diversi motivi - motivi di tipo malthusiano - cioè, che si esauriscono le risorse. E come si fa ad evitarlo? Beh, l'abbiamo già fatto nel passato.

Quello che facciamo è che man mano che si cresce e ci si avvicina al collasso, avviene una grande innovazione e si inizia da capo. E così via, collasso dopo collasso. Quindi, questo ciclo continuo di innovazione è necessario per sostenere la crescita ed evitare il collasso. Tuttavia, il problema che rimane è che bisogna innovare in modo sempre più veloce. Per dirlo con le immagini, non stiamo solo correndo su un tapis roulant che accelera, ma dobbiamo cambiare lo stesso tapis roulant sempre più di frequente. Dobbiamo accelerare continuamente. E la domanda è: sarà possibile, in quanto esseri socio-economici, evitare un attacco cardiaco?

Quindi, in questo paio di minuti che ci restano concluderò parlando delle aziende. Vedete, la scalabilità si applica anche alle aziende. Infatti la più grossa è Walmart, a destra. Segue lo stesso tracciato. Questo indica reddito e patrimonio rispetto alla dimensione della società, determinata dal numero di dipendenti. Potremmo usare il numero di vendite, quello che preferite. Eccolo: dopo alcune piccole fluttuazioni all'inizio, quando le aziende fanno innovazione, poi si ha una magnifica scala. Abbiamo analizzato 23.000 aziende negli Stati Uniti. E ne state vedendo solo una piccola parte.

La cosa sorprendente sulle aziende è che seguono la scala sublineare come la biologia, indicando che sono regolate non dalla super-linearità, dall'innovazione e dalle idee; ma sono regolate dalle economie di scala. In questa interpretazione, dalla burocrazia e dall'amministrazione, e lo fanno in modo egregio, direi. Quindi, se mi si danno le dimensioni di un'azienda, una piccola, posso prevederne le dimensioni di crescita. Se si ha questa scala sublineare, la teoria dice che dovremmo avere una crescita sigmoidale. Ecco Walmart. Non sembra molto sigmoidale. Un grafico che ci piace, a forma di mazza da hockey. Ma è solo una parte della crescita, perché arriva fino al '94. Andiamo fino al 2008. La linea rossa segue la teoria. Quindi se avessi disegnato questo grafico nel '94 avrei potuto prevedere come sarebbe stata Walmart oggi. E questo paradigma si ripete per tutto lo spettro delle aziende. Eccole. Ecco le 23.000 aziende. All'inizio hanno una curva a forma di mazza da hockey, poi si piegano e infine muoiono, come tutti noi.

Grazie.

(Applausi)