Các nhà khoa học từ Trường Ecole Polytechnique Federale de Lausanne đã có một khám phá đáng ngạc nhiên đang định hình lại cách chúng ta nghĩ về quy hoạch đô thị. Bằng cách nghiên cứu 100 thành phố trên toàn thế giới, họ phát hiện rằng tất cả các khu vực đô thị - từ Tokyo đến Lagos đến Zurich - đều hoạt động theo những nguyên lý sinh học giống như chi phối động vật trong tự nhiên. Nghiên cứu này thách thức niềm tin lâu nay rằng các thành phố lớn hơn tự động bền vững hơn so với những thành phố nhỏ hơn.
Đột phá này xuất hiện khi các nhà nghiên cứu áp dụng một khái niệm gọi là Kleiber's Law cho các thành phố. Nguyên lý sinh học này, được khám phá vào những năm 1930, cho thấy nhu cầu năng lượng của động vật tỷ lệ như thế nào với kích thước của chúng - chuột cần ít năng lượng hơn voi, nhưng mối quan hệ này tuân theo một mô hình toán học có thể dự đoán được. Nhóm nghiên cứu phát hiện rằng các thành phố hoạt động theo cách tương tự, với quy mô dân số hoạt động như khối lượng của động vật, hoạt động kinh tế như quá trình trao đổi chất, và đường xá như mạch máu.
Phương pháp nghiên cứu:
- Các thành phố được "tái quy mô" thành các đơn vị pixel có thể so sánh để giải quyết vấn đề định nghĩa ranh giới
- Hàng triệu điểm dữ liệu được phân tích trên các mạng lưới giao thông, hoạt động kinh tế và lượng khí thải CO₂
- Mối quan hệ quy mô phổ quát được tìm thấy độc lập với các khác biệt về địa lý, chính trị và lịch sử
- Được xuất bản trên tạp chí Proceedings of the National Academy of Sciences
- Lượng khí thải CO₂ được phát hiện có quy mô tuyến tính với dân số ở độ dốc 1.12 trên thang đo log-log
 |
|---|
| Hình ảnh này minh họa thế giới vi mô, phản ánh các nguyên lý sinh học định hình các khu vực đô thị tương tự như những gì được tìm thấy trong tự nhiên |
Quy Luật Tỷ Lệ Phổ Quát Chi Phối Tất Cả Các Thành Phố
Nghiên cứu tiết lộ hai mô hình chính áp dụng cho các thành phố ở khắp mọi nơi, bất kể vị trí hay lịch sử của chúng. Các yếu tố cơ sở hạ tầng như đường xá, đường dây điện và hệ thống nước có tỷ lệ khoảng 0,85 - có nghĩa là các thành phố lớn hơn cần tỷ lệ ít hơn những thứ này trên mỗi người. Trong khi đó, các yếu tố xã hội và kinh tế như lương, bằng sáng chế, nhà hàng và thậm chí tội phạm có tỷ lệ khoảng 1,15 - có nghĩa là chúng tăng nhanh hơn so với tăng trưởng dân số.
Những phát hiện này đã gây ra cuộc thảo luận sôi nổi giữa các chuyên gia quy hoạch đô thị và nhà nghiên cứu. Các mối quan hệ toán học dường như là phổ quát, hoạt động theo cách giống nhau trên các quốc gia và nền văn hóa khác nhau. Các thành phố dường như tự tổ chức một cách tự nhiên khi chúng phát triển, tối ưu hóa dòng chảy năng lượng và phân phối tài nguyên mà không cần quy hoạch tập trung.
Các Quy Luật Tỷ Lệ Chính Cho Thành Phố:
- Tỷ lệ cơ sở hạ tầng: 0.85 - Đường xá, đường dây điện, hệ thống nước, trạm xăng có tỷ lệ 0.85, có nghĩa là các thành phố lớn hơn cần ít hơn tương ứng theo đầu người
- Tỷ lệ xã hội/kinh tế: 1.15 - Lương, bằng sáng chế, nhà hàng, tội phạm, GDP có tỷ lệ 1.15, có nghĩa là chúng tăng nhanh hơn tốc độ tăng trưởng dân số
- Phạm vi nghiên cứu: 100 thành phố được phân tích trên toàn cầu sử dụng đơn vị dựa trên pixel để so sánh
- Sự tương đồng sinh học: Định luật Kleiber từ những năm 1930 cho thấy tỷ lệ trao đổi chất của động vật tỷ lệ với kích thước cơ thể
Huyền Thoại Càng Lớn Càng Tốt Bị Thách Thức
Nghiên cứu đã đặt ra những câu hỏi sâu sắc hơn về việc liệu các thành phố khổng lồ có thực sự vượt trội hơn những thành phố nhỏ hơn hay không. Một số chuyên gia chỉ ra những điểm tương đồng trong tự nhiên, nơi những động vật lớn nhất thường đối mặt với những thách thức sinh tồn lớn nhất. Voi, tê giác và hổ - bất chấp lợi thế về kích thước - giờ đây là những loài có nguy cơ tuyệt chủng, đấu tranh với các mối đe dọa từ mọi phía và trở thành mục tiêu có giá trị cao.
Các thành phố lớn hơn thường được coi là 'tốt hơn', tuy nhiên, những quy luật này phụ thuộc vào định nghĩa về một thành phố.
Các thành phố có thể đối mặt với những vấn đề tương tự khi chúng phát triển. Các khu vực đô thị khổng lồ trở thành mục tiêu hấp dẫn cho mọi thứ từ tội phạm mạng đến thao túng chính trị, trong khi sự phức tạp của chúng có thể khiến việc thích ứng trở nên khó khăn hơn khi đối mặt với những thay đổi đột ngột.
Xây Dựng Trên Nhiều Thập Kỷ Nghiên Cứu
Công trình này xây dựng trên nghiên cứu trước đó của các nhà khoa học như Geoffrey West , người có cuốn sách Scale khám phá những ý tưởng tương tự về cách các nguyên lý sinh học áp dụng cho các thành phố và công ty. West đã chỉ ra rằng các số mũ toán học trong những mối quan hệ tỷ lệ này thường xuất hiện theo bội số của 1/4, liên quan trở lại cách vật liệu được phân phối hiệu quả thông qua các mạng lưới phân nhánh như mạch máu hoặc rễ cây.
Những tác động này vượt ra ngoài sự tò mò học thuật. Các bác sĩ thú y sử dụng Kleiber's Law để xác định liều lượng thuốc cho các loài động vật khác nhau, trong khi các nhà khoa học bảo tồn sử dụng nó để quản lý các khu bảo tồn động vật hoang dã. Tương tự, các nhà quy hoạch đô thị hy vọng những hiểu biết mới này sẽ giúp họ thiết kế các thành phố bền vững hơn khi dân số tiếp tục tăng trưởng trên toàn thế giới.
Nghiên cứu cho thấy rằng các thành phố không chỉ là tập hợp của các tòa nhà và con người - chúng là những hệ thống sống tuân theo những quy tắc cơ bản giống như các sinh vật. Hiểu được những mô hình này có thể là chìa khóa để tạo ra những môi trường đô thị hoạt động tốt hơn cho mọi người.
Tham khảo: Cities Obey the Laws of Living Things