Geoffrey West: Prekvapujúca matematika miest a spoločností

Mestá sú zaťažkávacou skúškou civilizácie. Expandujú, urbanizácia postupuje exponenciálnou rýchlosťou za posledných 200 rokov, takže v druhej polovici tohoto storočia budú na planéte úplne dominovať mestá. Mestá sú pôvodcom globálneho otepľovania, dopadov na životné prostredie, zdravie, odpady, choroby, financie, ekonomiku, energiu -- to sú všetko problémy, ktorým čelíme v mestách. Odtiaľto všetky tieto problémy pochádzajú. A cunami problémov, ktorým cítime, že čelíme z hľadiska otázok trvalej udržateľnosti sú vlastne odrazom exponenciálneho nárastu urbanizácie na celej planéte.

Tu je niekoľko čísel. Pred 200 rokmi bola miera urbanizácie v Spojených štátoch len niekoľko málo percent. Teraz je to viac ako 82 percent. Planéta prekročila 50 percentnú hranicu pred pár rokmi. Čína postaví 300 nových miest v priebehu nasledujúcich 20-tich rokov. A počúvajte: Každý týždeň v priebehu dohľadnej budúcnosti, do roku 2050, každý týždeň sa viac ako milión ľudí prisťahuje do miest. Toto ovplyvní všetko. Každý v tejto miestnosti, ak ostanete nažive, bude ovplyvnený tým, čo sa deje v mestách v tomto výnimočnom fenoméne. Avšak mestá, napriek tomuto negatívnemu aspektu sú tiež riešením. Pretože mestá sú vysávače a magnety, ktoré pritiahli kreatívnych ľudí, tvoriacich nápady, inovácie, bohatstvo a tak ďalej. Máme teda do činenia s touto ich duálnou povahou. A rýchlo teda potrebujeme vedeckú teóriu o mestách.

Toto sú moji spolubojovníci. Táto práca bola vykonaná výnimočnou skupinou ľudí a urobili všetku prácu, a ja som dobrý táraj, ktorý sa to pokúša dať všetko dokopy.

(Smiech)

Toto je teda problém: Toto je to, čo všetci chceme. 10 miliárd ľudí na planéte v roku 2050 chce žiť na miestach ako je toto, mať veci ako sú tieto, robiť veci ako sú tieto, ekonomikou rastúcou takto, neuvedomujúc si, že neusporiadanosť produkuje veci ako sú tieto, toto, toto a toto. Otázkou je: Je toto ako bude Edinburgh, Londýn a New York vypadať v roku 2050 alebo budú takéto? To je otázka. Musím povedať, že podľa mnohých indikátorov to bude vypadať takto, ale poďme sa o tom pobaviť.

Mojím provokatívnym výrokom je, že zúfalo potrebujeme serióznu vedeckú teóriu o mestách. A vedecká teória znamená kvantifikovateľné -- opierajúce sa o základné všeobecné princípy, ktoré sa môžu premeniť na predikčný rámec. To je to, po čom pátrame. Je to možné? Jestvujú univerzálne zákony? Tu sú dve otázky, ktoré mám na mysli, keď o tomto probléme premýšľam. Prvá je: Sú mestá súčasťou biológie? Je Londýn obrovskou veľrybou? Je Edinburgh kôň? Je Microsoft veľkým mraveniskom? Aké plynie z toho pre nás ponaučenie? Používame to metaforicky -- DNA spoločností, metabolizmus mesta, a tak ďalej -- sú to len táraniny, metaforické táraniny alebo pre to existuje vážna opodstatnenosť? Ak to tak je, ako je možné, že je veľmi ťažké zabiť mesto? Mohli by ste zhodiť atómovú bombu na mesto a po 30 rokoch stále prežíva. Veľmi málo miest zlyhá. Všetky spoločnosti zaniknú, všetky spoločnosti. A ak máte serióznu teóriu, mali by ste byť schopní predpovedať, kedy Google skrachuje.

Je to len inou verziou tohoto? Tomuto rozumieme veľmi dobre. Čiže ak sa opýtate akúkoľvek všeobecnú otázku o tomto -- koľko stromov danej veľkosti, koľko vetiev danej veľkosti strom má, koľko listov, aké množstvo energie preteká každou vetvou, aký je korunový zápoj, aký je rast, aká je úmrtnosť? Máme matematický rámec založený na všeobecných princípoch, ktorý na tieto otázky dokáže odpovedať. Myšlienkou je, či môžeme to isté urobiť pre toto? Cestou teda je poznanie, že najneobyčajnejšou vecou týkajúcou sa života je, že je škálovateľný, funguje to na neobyčajnom rozmedzí. Toto je v skutočnosti iba maličké rozmedzie: Sme to my - cicavce; sme jednými z týchto. Rovnaké princípy, rovnaká dynamika, a rovnaká organizácia sa uplatňuje vo všetkom tomto, vrátané nás, a veľkostne to môže škálovať v rozmedzí 100 miliónov. A to je jednou z hlavných príčin toho, že život je tak pružný a odolný -- škálovateľnosť. O chvíľu to podrobnejšie prediskutujeme.

Však viete, na malej úrovni, ste škálovaní; každý v tejto miestnosti je škálovaný. Hovorí sa tomu rast. Takto ste rástli. Potkan, je to potkan -- mohli ste to byť vy. Sme si dosť podobní. A vidíte, že vám je to známe. Rastiete veľmi rýchlo a potom prestanete. A tá krivka tam je predpoveďou rovnakej teórie, založenej na rovnakých princípoch, aká popisuje les. Tu je pre rast potkana, a tie body sú konkrétne údaje. Toto je len hmotnosť vynesená proti veku. A vidíte, prestane rásť. Veľmi, veľmi užitočné v biológii -- tiež jedným z dôvodov veľkej pružnosti. Veľmi, veľmi zlé pre ekonomiku a spoločnosti a mestá podľa našej súčasnej paradigmy. Tomuto veríme. Toto je, čo nám naše hospodárstvo nahovára, ilustrované predovšetkým v ľavom rohu: hokejky. Toto je skupina softvérových firiem -- a to je ich príjem verzus ich vek -- všetky rýchlo rastúce, a všetci zarábajú milióny a miliardy dolárov.

OK, tak ako to chápeme? Povedzme si najprv o biológii. Toto výslovne ukazuje, ako sú veci škálované, a toto je naozaj pozoruhodný graf. Je tu zakreslená rýchlosť metabolizmu -- koľko energie denne potrebujete, aby ste zostali nažive -- verzus vaša váha, pre skupinu organizmov. Vynesené je to divným spôsobom - stúpa to po mocninách desiatky, inak by sa všetko na graf nevošlo. A čo vidíte, ak si to nakreslíte týmto trochu divným spôsobom je, že všetci sú na rovnakej priamke. Napriek tomu, že toto je najkomplexnejší a najrozmanitejší systém vo vesmíre, existuje tu výnimočná jednoduchosť takto vyjadrená. Je to obzvlášť udivujúce, pretože každý z týchto organizmov, každý podsystém, každý typ bunky, každý gén, sa vyvíjal vo svojej unikátnej environmentálnej nike, so svojou jedinečnou históriou. A predsa, napriek všetkej tej darwinovskej evolúcii a prirodzenému výberu, sú obmedzené tak, že ležia na jednej priamke.

Deje sa niečo iné. Pred tým, než o tom budem hovoriť, dole som napísal sklon tejto krivky, tejto priamky. Sú to tri štvrtiny, zhruba, čo je menej ako jedna -- hovoríme tomu sublineárny. A tu je pointa. Hovorí nám to, že keby to bolo lineárne, najstrmší sklon, potom zdvojnásobenie veľkosti by vyžadovalo zdvojnásobenie energie. Ale je to sublineárne, čo znamená, že po zdvojnásobení veľkosti organizmu, sa vyžaduje len o 75% viac energie. Čiže nádherná vec v biológii je, že vyjadruje výnimočnú hospodárnosť merítka. Čim väčší ste systematicky, v súlade s veľmi dobre definovanými pravidlami, tým menej energie na hlavu. Akákoľvek fyziologická veličina, ktorá vás napadne, akákoľvek charakteristika životnej stratégie, vypadá po takomto znázornení takto. Jestvuje tu výnimočná pravidelnosť. Povedzte mi veľkosť cicavca, na 90% vám o ňom poviem všetko čo sa týka jeho fyziológie, životnej stratégie, atd.

Dôvodom sú siete. Všetok život je riadený sieťami -- od vnútrobunečného cez mnohobunečný až po úroveň ekosystémov. A tieto siete sú vám veľmi známe. Toto je maličká vec žijúca v útrobách slona. A tu je súhrn mojej rozpravy. Ak si vezmete tie siete, túto myšlienku sietí, a uplatníte univerzálne princípy, matematicky popísateľné univerzálne princípy všetky tie škálovania všetky obmedzenia z nich vyplývajú, vrátane popisu lesa, popisu vášho obehového systému, popis vnútra buniek. Jednu vec som v úvode nezdôraznil a to, že tempo života systematicky klesá čím ste väčší. Pulz srdca je nižší; žijete dlhšie; difúzia kyslíka a zdrojov cez membrány je pomalšia, atd.

Otázka znie: platí čokoľvek z tohoto pre mestá a spoločnosti? Je teda Londýn zväčšený Birmingham, ktorý je zväčšeninou Brightonu, atd., atd.? Je New York zväčšeným San Franciscom, ktoré je zväčšeným Santa Fe? Neviem. Preberieme si to. Sú to však siete, a najdôležitejšou sieťou miest ste vy sami. Mestá sú len materiálnym prejavom vašich interakcií, našich interakcií, zhlukovania a zoskupovania jedincov. Tu je symbolické znázornenie. A tu je škálovanie miest. Ukazuje to, že v tomto veľmi jednoduchom príklade, čo je náhodou praobyčajným príkladom počtu čerpacích staníc ako funkcia veľkosti -- znázornené rovnakým spôsobom ako v biológii -- vidíte presne tú istú vec.

Existuje tu škálovanie. Čiže počet čerpacích staníc v meste vám poviem, ak mi zadáte veľkosť mesta. Sklon je menší ako lineárny. Jestvuje tu úspornosť merítka. Menej čerpacích staníc na hlavu, čím ste väčší -- neprekvapivé. Avšak toto je prekvapivé. Mení sa to s merítkom všade rovnako. Toto sú len európske mestá, ale urobíte to pre Japonsko či Čínu alebo Kolumbiu, vždy rovnaké, s rovnakou úspornosťou merítka zhodného stupňa. Na akúkoľvek infraštruktúru sa pozriete -- či je to dĺžka ciest, elektrických vedení -- na čokoľvek sa pozriete, má to rovnakú úspornosť merítka meniacu sa rovnakým spôsobom. Je to integrovaný systém, ktorý sa vyvíjal napriek všetkému plánovaniu atd. Čo je však ešte prekvapivejšie, že ak sa pozriete na socioekonomické ukazovatele, ukazovatele bez obdoby v biológii, ktoré sme vyvinuli, keď sme začali vytvárať spoločenstvá pred 8 - 10 tisíc rokmi. Hore sú mzdy ako funkcia veľkosti znázornené rovnakým spôsobom. Dole ste vy -- super-kreatívni ľudia, znázornené rovnako. A čo vidíte je fenomén škálovania. Čo je najdôležitejšie je, že exponent, analóg tých troch štvrtín rýchlosti metabolizmu, je vyšší než jedna -- je to okolo 1.15 až 1.2. Tu to je, čím ste väčší tým viac máte na hlavu, na rozdiel od biológie -- vyššie mzdy, viac super kreatívnych ľudí na hlavu pri väčššej veľkosti, viac patentov na hlavu, viac trestných činov na hlavu.

A pozreli sme sa na všetko: viac prípadov AIDS, chrípky atd. Tu sú všetky vynesené spolu. Len vám ukážem, čo sme vyniesli, tu je príjem, HDP -- HDP mesta -- kriminalita a patenty, všetko na jednom grafe. A vidíte, že všetko je na rovnakej priamke. Tvrdenie je: Ak zväčšíte mesto zo 100 000 na 200 000, z milióna na dva milióny, z 10 na 20 miliónov, na tom nezáleží, potom systematicky získavate 15-percentný nárast miezd, bohatstva, počtu prípadov AIDS, počtu policajtov, na čokoľvek si spomeniete. Rastie to o 15 percent, a dostávame 15-percentné úspory na infraštruktúre. Toto je bezpochyby dôvod, prečo sa milión ľudí týždenne sťahuje do miest. Pretože si myslia, že všetky tie skvelé veci -- ako kreatívni ľudia, bohatstvo, príjem -- je to, čo ich láka, zabúdajú na to ošklivé a zlé.

Čo je dôvodom? Nemám čas povedať vám o všetkej tej matematike, ale základom sú sociálne prepojenia, pretože toto je univerzálny fenomén. Toto 15-percentné pravidlo platí bez ohľadu na to, kde na planéte ste -- Japonsko, Čile, Portugalsko, Škótsko, na tom nezáleží. Všetko je to, ako ukazujú údaje, rovnaké, naprie faktu, že tieto mestá sa vyvíjali nezávisle. Deje sa niečo univerzálne. Univerzalita, pre zopakovanie, sme my -- my sme to mesto. A sú to naše interakcie a zhlukovanie týchto interakcií. Tu to je, zopakoval som to. Ak sa jedná o tie siete a ich matematickú štruktúru, na rozdiel od biológie, kde sme videli nižší sklon než 1, úspornosť merítka, videli sme spomaľujúce sa tempo života pri rastúcej veľkosti. Ak sa jedná o sociálne prepojenia so sklonom vyšším ako 1 -- viac na hlavu -- teória potom tvrdí, že tempo života sa zvyšuje. Čím ste väčší, tým je život rýchlejší. Naľavo je pulz srdca znázorňujúci biológiu. Napravo je rýchlosť chôdze v európskych mestách, znázorňujúca ten nárast.

Nakoniec chcem hovoriť o raste. Len pre zopakovanie, takto to vypadá v biológii. Úspornosť merítka zapríčinila sigmoidálny nárast. Rastiete rýchlo a potom prestanete -- súčasť našej odolnosti. To by bolo zlé pre ekonomiky a mestá. A naozaj, jednou z nádherných vecí týkajúcich sa teórie je, že ak máte sklon vyšší ako 1 pre bohatstvo, tvorivosť a inovatívnosť, potom naozaj vidíme, na základe rovnakej teórie krásne rastúcu exponenciálnu krivku -- skvelé. V skutočnosti, ak to porovnáte s údajmi, zodpovedá to veľmi dobre rozvoju miest a ekonomík. Ale má to veľký háčik, a háčikom je, že tento systém je odsúdený na kolaps. Je odsúdený na kolaps z mnohých dôvodov -- akési Malthuziánske príčiny -- dojdú vám zdroje. Ako sa tomu vyhnete? Nuž podarilo sa nám to už predtým.

Čo urobíme je, že rastúc a približujúc sa kolapsu, vznikne významná inovácia a začíname znova, a znova, ako sa blížime k ďalšiemu, atd. Existuje teda tento spojitý cyklus inovácií, ktorý je potrebný pre udržanie rastu a vyhnutie sa kolapsu. Háčik však je, že musíte inovovať rýchlejšie a rýchlejšie a rýchlejšie. Situácia teda je, že nie sme len v mlyne, ktorý sa hýbe stále rýchlejšie, ale musíme ten mlyn meniť rýchlejšie a rýchlejšie. Musíme sa neustále zrýchľovať. Otázka je: môžeme sa my ako socio-ekonomické bytosti vyhnúť srdcovej príhode?

Nakoniec, ukončím tú poslednú minútu či dve otázkami o spoločnostiach. Vidíte spoločnosti, menia sa s merítkom. Hore je vlastne Walmart, napravo. Je to rovnaké znázornenie. Toto sú príjmy a imanie verzus veľkosť spoločnosti vyjadrená počtom jej zamestnancov. Mohli by sme použiť odbyt, čokoľvek. Tu to je: po miernych výkyvoch na začiatku, keď spoločnosti inovujú, menia sa krásne s merítkom. A pozreli sme sa na 23 000 spoločností v Spojených štátoch. A ukazujem vám len maličký kúsok z toho.

Čo je udivujúce na spoločnostiach je, že majú sklon nižší ako 1, ako v biológii, čo naznačuje, že nie sú ovládané inováciami a ideami so sklonom vyšším než 1; dominujúcou sa stáva úspornosť merítka. Inak povedané byrokracia a administratíva, a deje sa tak skutočne krásne. Takže ak mi zadáte veľkosť spoločnosti, nejakej malej spoločnosti, mohol som predpovedať veľkosť Walmartu. Ak je sklon zmeny s merítkom menší než 1 teória tvrdí, že by sme mali dostať sigmoidálny rast. Tu je Walmart. Nevypadá príliš sigmoidálne. Toto je to, čo máme radi, hokejky. Ale všimnite si, že som podvádzal pretože som to znázornil len do roku 1994. Poďme k až k roku 2008. Tá červená krivka je odvodená z teórie. Čiže keby som to urobil v roku 1994, mohol som predpovedať, aký by Walmart mal byť teraz. Toto je zopakované cez celé spektrum spoločností. Tu sú. To je 23 000 spoločností. Všetky sa začínajú približovať hokejke, všetky sa zakrivujú, a všetky zanikajú ako vy a ja.

Ďakujem.

(Potlesk)