Metabolisme urba i Economia Circular. Marti Rosas.

1. Seminari – Més enllà d’Habitat III
Propostes per a la Transformació Urbana de Societats en Transició
Metabolisme urbà i Economia Circular
Complexitat i resiliència
Martí Rosas-Casals
https://sites.google.com/site/martirosashomepage
marti.rosas@(upc.edu)
https://is.upc.edu/cahttps://summlab.upc.edu
1

2. Continguts
1. Complexitat i col·lapse
2. La qüestió de l’escala
3. Complexitat i resiliència
4. Conclusions
2

3. Pueblo Bonito, Chaco Culture
(NM, EEUU)
“Les civilitzacions col·lapsen perquè la seva complexitat fa
impossible gestionar de manera adequada els seus reptes.”
1. Complexitat i col·lapse
3
J. Tainter (1949)
Pueblo Bonito, Chaco Canyon (EEUU)
(1988)

4. Pueblo Bonito, Chaco Culture
(NM, EEUU)
1. Complexitat i col·lapse
4
J. Tainter (1949)
Col·lapse (sociopolític): ràpida simplificació i pèrdua
d’un o més nivells de complexitat social, política o
econòmica esdevinguda quan les formes de solucionar
problemes són més costoses i menys rendibles.

5. • Canvi de
paradigma
• Epigenètic
• Raça
• Punt
d’inflexió
• Cèl·lula
mare
• Significatiu
• Consciència
• Complexitat
1. Complexitat i col·lapse
La complexitat s'utilitza generalment per a caracteritzar
sistemes amb molts elements, i on aquests elements
interactuen entre si de múltiples maneres, culminant
en fenòmens emergents de qualitat diferent a la
corresponent a la suma de les parts.

6. Pueblo Bonito, Chaco Culture
(NM, EEUU)
1. Complexitat i col·lapse
6
J. Tainter (1949)
Hipòtesi 1:
Agment de la mida del sistema (i.e., elements
constituens) → Augment de la complexitat del sistema
(i.e., quantitat i qualitat tant d’elements constituents
com de les seves relacions)
S. Delgado-Raack & M. Rosas-Casals: De colapsos y continuidades. Una valoración conceptual del
estudio de sociedades en transición, Sostenible?, Vol. 13, pp. 13-29 (2012)

7. Continguts
1. Complexitat i col·lapse
2. La qüestió de l’escala
3. Complexitat i resiliència
4. Conclusions
7

8. 2. La qüestió de l’escala
Hipòtesi 2:
Augment de la complexitat → Augment de la resiliència
Schuster, P.: The disaster of central control,
Complexity 9, pp. 13–14 (2004)
Meadows, D., Randers, J., & Meadows, D.: Limits to
Growth, Earthscan (2004)
SI. La complexitat ofereix noves
llibertats i cal fer crèixer un
sistema garantint al mateix temps
les seves propietats emergents.
NO. La complexitat presenta greus
riscos de portar-nos a dominis
inestables. Cal reduir-la a
qualsevol preu a mida que creixen
els sistemes.

9. 2. La qüestió de l’escala
Corol·lari:
Les societats que busquen identificar camins de
desenvolupament sostenible tenen així el dilemma
de si aplaudir o reduir la complexitat social,
econòmica i infrastructural.
Pregunta:
Existeix una escala que ofereixi una solució de
compromís entre complexitat i capacitat de
solucionar problemes, predicció i estabilitat
socioecològica?

10. 2. La qüestió de l’escala
Goeffrey B. West
(1940)
https://en.wikipedia.org/wiki/Kleiber%27s_law
𝑅~𝑀$ %⁄
En la biosfera, un canvi d’escala porta associat una millora en el
consum metabolic. Això és: el sistema és més eficient a mida que creix.

11. ¿?
2. La qüestió de l’escala
Metabolisme urbà vs. Metabolisme animal (ecològic)

12. Bettencourt et al. “Growth, innovation, scaling, and the
pace of life in cities”, PNAS, April 24, 2007, vol. 104, no. 17
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
0 10 20 30 40 50
X
Y
b = 0,5 (sublinear)
b = 1 (linear)
b = 1,5 (superlinear)
L. Bettencourt
2. La qüestió de l’escala
𝑅~𝑀'

13. Continguts
1. Complexitat i col·lapse
2. La qüestió de l’escala
3. Complexitat i resiliència
4. Conclusions
13

14. 3. Complexitat i resiliència
Les lleis d’escala es poden
explicar, en part, per
l’arquitectura de la complexitat,
això és la connectivitat entre els
elements del sistema

15. 3. Complexitat i resiliència
Internet a nivell de sistemes autònoms (grups de PC locals cadascun d’ells representant cents o
milers de màquines).

16. http://www-personal.umich.edu/~mejn/networks/callings.gif
Trucades telefòniques en un moment donat com a proxy de la xarxa social
subjacent.
16
Proxy: Un agent o substitut
autoritzat per actuar en una
altra persona.
3. Complexitat i resiliència

17. Aeroports
17
3. Complexitat i resiliència

18. Aaron Clauset’s “Structure and Strangeness” Blog:
http://www.cs.unm.edu/~aaron/blog/archives/2010/09/learning_how_to.htm, Lecture 12.
3. Complexitat i resiliència

19. La connectivitat augmenta la capacitat de transmissió de la
informació però també dels errors i els funcionaments no previstos
→ La connectivitat ens fa vulnerables.
3. Complexitat i resiliència

20. L’evolució afecta la
topologia
Complexitat
estructural
Evolució
Diversitat de
connexions Complexitat
dinàmica
Diversitat
d’elements
Metacomplexitats
La complexitat dinàmica afecta la
diversitat de connexions
Evolució
Estructura
Dinàmica
20
3. Complexitat i resiliència

21. Ecosistema definit en termes de xarxa d’interaccions
3. Complexitat i resiliència
Fallides en cascada

22. 3. Complexitat i resiliència
Fallides en cascada

23. 3. Complexitat i resiliència
Fallides en cascada

24. 3. Complexitat i resiliència
Fallides en cascada

25. 3. Complexitat i resiliència
Fallides en cascada

26. R. V. Solé and J. M. Montoya: Complexity and fragility in ecological networks, Proc. Roy. Soc B. 2001
3. Complexitat i resiliència
L’impacte de la fallida en cascada és funció de l’arquitectura de la xarxa
≠

27. 3. Complexitat i resiliència
Eficiència
Fracció d’elements eliminats
Fallida aleatoria (i.e., errors)
Eliminació selectiva (i.e., atacs)
Rosas-Casals,M., Valverde Castillo, S., & Solé,
R.: Topological vulnerability of the European
power grid under errors and attacks, International
Journal of Bifurcation and Chaos, 17(7) (2007)

28. Continguts
1. Complexitat i col·lapse
2. La qüestió de l’escala
3. Complexitat i resiliència
4. Conclusions
28

29. 4. Conclusions
29
• La complexitat augmenta amb la mida del sistema
• Les regles de connexió local s’acostumen a conèixer i es poden
optimitzar, però la connectivitat global es desconeix
• La resiliència d’un sistema és funció de l’arquitectura de la
complexitat → diferents arquitectures (i.e., connectivitats)
ofereixen diferents nivells de resiliència
• Un mateix tipus de connectivitat (i.e., presència d’elements molt
connectats) dona resiliència als errors però fragilitat als atacs.
• La resposta a la pregunta de si una societat que busca un
desenvolupament sostenible pot/ha d’acceptar l’augment de
complexitat és: depen del cas
• En qualsevol cas, el desconeixement de la connectivitat global
del sistema és un risc per a la resiliència del mateix.

30. Seminari – Més enllà d’Habitat III
Propostes per a la Transformació Urbana de Societats en Transició
Metabolisme urbà i Economia Circular
Moltes gràcies
Martí Rosas-Casals
https://sites.google.com/site/martirosashomepage
marti.rosas@(upc.edu)
https://is.upc.edu/cahttps://summlab.upc.edu
30

31. 2. La qüestió de l’escala
(a) Els successius cicles
d’innovació superlinear
restableixen la singularitat i
posposen la inestabilitat i el
posterior col·lapse.
(b) La taxa relativa de creixement
de la població de Nova York
revela períodes accelerats de
creixement superexponencial.
Períodes més curts successius de
creixement super exponencial
apareixen, separats per breus
períodes de desacceleració.

32. Pueblo Bonito, Chaco Culture
(NM, EEUU)
1. Complexitat i col·lapse
32
J. Tainter (1949)

33. Transmission power system
3. Complexitat i resiliència

34. Internet a nivell de sistemes autònoms (grups de PC locals cadascun d’ells representant cents o
milers de màquines).
3. Complexitat i resiliència

35. 2. La qüestió de l’escala
Luis Bettencourt & Geoffrey West: A unified theory of urban living, Nature, Vol. 467, pp. 912-13 (2010)