清華新聞網(wǎng)2月21日電 近日，清華大學(xué)電子系城市科學(xué)與計(jì)算研究中心與麻省理工學(xué)院、加州大學(xué)伯克利分校、芝加哥大學(xué)、耶魯大學(xué)等國(guó)際知名高校開(kāi)展跨學(xué)科合作，首次提出了基于網(wǎng)絡(luò)科學(xué)的城市不平等性測(cè)量分析框架，用動(dòng)態(tài)復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)建模城市空間中的人類移動(dòng)行為數(shù)據(jù)，為城市規(guī)劃與居民生活體驗(yàn)的不平等性分析提供了全新思路。該成果展示了數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)方法在解決城市復(fù)雜系統(tǒng)問(wèn)題中的重要潛力，所建模型能夠進(jìn)一步釋放城市數(shù)據(jù)潛能，助力數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的城市可持續(xù)發(fā)展。
城市規(guī)劃與生活體驗(yàn)的平等性是一個(gè)長(zhǎng)期存在的核心議題，城市在為大量居民提供便利的生活服務(wù)和社會(huì)協(xié)作基礎(chǔ)的同時(shí)，也催生了貧民窟、族群隔離等尖銳的社會(huì)公平問(wèn)題，這些挑戰(zhàn)嚴(yán)重制約著高質(zhì)量、可持續(xù)的城市化進(jìn)程。自上世紀(jì)中葉以來(lái)，城市科學(xué)領(lǐng)域的學(xué)者一直致力于建立城市系統(tǒng)的計(jì)算模型，用計(jì)算推演城市不平等的根源機(jī)制。諾貝爾獎(jiǎng)得主托馬斯·謝林（Thomas Schelling）在1971年提出了著名的謝林模型（Schelling's Model），用多智能體模型闡明了城市族群區(qū)隔問(wèn)題從個(gè)體移動(dòng)行為中的涌現(xiàn)機(jī)制。隨著大數(shù)據(jù)分析技術(shù)在近年來(lái)的突破性發(fā)展，數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的城市不平等性研究獲得了新的發(fā)展動(dòng)力。例如，斯坦福大學(xué)團(tuán)隊(duì)2023年在《自然》雜志發(fā)表論文，提出基于真實(shí)移動(dòng)數(shù)據(jù)的族群隔離測(cè)量方法。盡管近年來(lái)的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)研究在解決具體問(wèn)題方面取得了進(jìn)展，但這些研究往往分散于不同的視角，缺乏系統(tǒng)化的研究框架，難以形成對(duì)城市不平等問(wèn)題的整體性認(rèn)知。
圖1.該論文提出的城市移動(dòng)行為數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)分析框架（a），從網(wǎng)絡(luò)科學(xué)視角對(duì)社會(huì)交互（b）、場(chǎng)所訪問(wèn)（c）、動(dòng)態(tài)響應(yīng)（d）三個(gè)重要維度構(gòu)建城市不平等性測(cè)量體系
圖2.實(shí)驗(yàn)表明移動(dòng)行為數(shù)據(jù)包含揭示細(xì)粒度城市不平等現(xiàn)象的重要信息
城市科學(xué)與計(jì)算研究中心從網(wǎng)絡(luò)科學(xué)視角提出了一個(gè)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的通用分析框架，將城市移動(dòng)行為數(shù)據(jù)建模為一個(gè)動(dòng)態(tài)復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)（圖1），其中網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)分別代表人和地點(diǎn)，動(dòng)態(tài)連接的邊表示人類移動(dòng)行為的時(shí)空分布情況。該網(wǎng)絡(luò)模型可以用一階鄰居、二階鄰居和動(dòng)態(tài)變化分別刻畫：場(chǎng)所訪問(wèn)（獲取城市場(chǎng)所、設(shè)施提供的各種便利服務(wù)）、社會(huì)交互（與不同城市人群實(shí)現(xiàn)高效社會(huì)協(xié)作）、動(dòng)態(tài)響應(yīng)（適應(yīng)外部沖擊事件的動(dòng)態(tài)調(diào)整能力，如極端天氣事件和公共衛(wèi)生危機(jī)），從而將城市不平等性分析的三個(gè)重要概念維度抽象整合到統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)分析框架中。
實(shí)證分析表明，動(dòng)態(tài)的人類行為建模相較靜態(tài)的城市規(guī)劃分析更能解釋諸多城市不平等現(xiàn)象（圖2）。該論文提出的網(wǎng)絡(luò)科學(xué)分析框架可以系統(tǒng)地測(cè)量真實(shí)移動(dòng)行為所反應(yīng)的城市機(jī)會(huì)分布情況，這些大規(guī)模測(cè)量結(jié)果對(duì)于在疫情防控、氣候適應(yīng)和可持續(xù)生活方式推廣等場(chǎng)景中實(shí)現(xiàn)公平政策制定具有深遠(yuǎn)的意義（圖3），這些應(yīng)用案例突出了移動(dòng)行為數(shù)據(jù)在緩解城市空間不平等方面的潛力（圖4）。
圖3.所提分析框架可為疫情方框政策（a）、適應(yīng)極端天氣（b）、推動(dòng)“15分鐘城市”生活方式（c）等重要應(yīng)用提供洞見(jiàn)
圖4.所提分析框架將釋放移動(dòng)行為數(shù)據(jù)潛能，促進(jìn)城市可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)實(shí)現(xiàn)
相關(guān)研究成果以“移動(dòng)行為數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的城市不平等性研究方法”（Using human mobility data to quantify experienced urban inequalities）為題，于2月17日發(fā)表于《自然·人類行為》（Nature Human Behaviour）。
清華大學(xué)電子系助理教授徐豐力為論文第一作者，電子系教授李勇為論文通訊作者。其他共同作者包括麻省理工大學(xué)教授卡洛·拉蒂（Carlo Ratti），芝加哥大學(xué)教授路易斯·貝當(dāng)考特（Luis Bettencourt），東北大學(xué)教授埃斯特萬(wàn)·莫羅（Esteban Moro）、副教授王瑞恩（Ryan Wang），邁阿密大學(xué)副教授宋朝明（Chaoming Song），加州大學(xué)伯克利分校副教授瑪爾塔·岡薩雷斯（Marta C. González）等。
研究得到國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金等項(xiàng)目的支持。
論文鏈接：
https://www.nature.com/articles/s41562-024-02079-0
供稿：電子系
編輯：李華山
審核：郭玲
