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SIMULANDO CIDADES FUTURAS 
 
MODELOS DE CIDADES 
Nossos modelos de cidade são condição prévia para a simulação urbana. 
Modelos de planejamento e design descrevem uma abstração do real. Eles não são o objeto real 
e nunca devem ser confundidos com ele. Mas eles podem extrair e descrever características 
importantes do objeto real. Modelos bons também descrevem a interação entre esses recursos 
e toda a cidade simulada e funções dos objetos reais. As cidades em sua totalidade são os 
objetos mais complexos que a humanidade criou. E a maioria delas está em constante expansão. 
A cidade muda com e através de sua observação pelas pessoas que nela vivem. Portanto, 
qualquer modelo de cidade deve respeitar a dinâmica da habitação. 
Nem a busca da cidade ideal ou a virtualização de uma cidade já existente têm levado a 
resultados tangíveis que garantam a sustentabilidade de uma cidade. Restritas aos planos e 
planilhas como seus únicos instrumentos, muitos governos municipais estão lutando para 
fornecer as infraestruturas apropriadas para o crescente número de pessoas entrando nas 
cidades. Por outro lado, o surgimento de instrumentos que se aproveitam de grandes dados e a 
crescente capacidade da tecnologia da informação para simular sistemas complexos, mostram 
um caminho para o complemento necessário ou até mesmo para a substituição parcial dos 
modelos urbanos. Com a crescente complexidade dos assentamentos em centros urbanos e 
cidades mais densas, simples conjuntos de instruções geométricas e funcionais tornam-se 
menos eficazes e podem, de fato, diminuir o desempenho geral da cidade ou dificultar a 
realização de seus objetivos definidos. O cumprimento de funções separadas tornou-se 
prioridade, a geometria teve que seguir este. Assim, o padrão geométrico da cidade mudou de 
acordo. A geometria foi colocada a serviço de outros objetivos, por exemplo militares, ao invés 
de ser o motor gerador da forma da cidade. 
Com a crescente sofisticação da sociedade e da política, tecnologia e economia, as cidades 
mudaram sua geometria novamente. Sistemas de transporte linear, tais como autoestradas, 
trilhos de trem e estradas privadas suburbanas, ganharam importância e remodelaram o design 
das cidades. A economia, o transporte e a separação entre as áreas de vida e de trabalho 
tornaram-se fatores dominantes, sejam elas as limitações de materiais e a maior liberdade de 
projeto impulsionada pela abundância temporária de energia barata no século XX, a expressão 
geométrica da cidade se tornou cada vez mais vários estoques e fluxos que determinam a vida 
da cidade, levando às condições às vezes ordenadas, mas às vezes aparentemente caóticas da 
geometria de uma cidade. Com o início do século XXI e a globalização dos estoques e dos fluxos 
das cidades, a dependência da cidade em seu interior direto diminui. E mesmo redes nacionais 
de cidades para a troca de bens e serviços perdem seu domínio. As forças a que as cidades 
estão expostas, começam a mudar rapidamente, assim, tornando-se cada vez mais o resultado 
de campos de força em mudança - campos de força no sentido de regras que governam o 
equilíbrio do sistema complexo da cidade. Isto conduz a analogias metafóricas, assim à 
proclamação de modelos alternativos como proposto por Ayssar Arida ou Ludger Hovestadt. 
Nesta fase, a geometria assume um novo papel, mas ainda é e será decisiva para o 
posicionamento de qualquer manifestação física de ações e fluxos de cidades e campos de força. 
Os modelos da cidade são nossas abstrações estruturais das cidades. O propósito destes 
modelos é simplificar os componentes, as propriedades, as funções e a estrutura da cidade de 
tal forma que as projeções para o futuro se tornem possíveis. Com um esforço aceitável, os 
modelos de cidades são cada vez mais espelhados em representações computacionais que 
abrem o caminho para a rápida geração de alternativas. Os modelos urbanos são também pré-
condições para a simulação urbana. 
SIMULAÇÕES DE CIDADES 
A visão científica sobre simulação é concebida como uma síntese de modelos e dados no estudo 
de Sistemas Complexos (ver final) e comportamento emergente. A simulação pode ser definida 
como a imitação de um sistema, processo ou situação real, a fim de verificar, compreender ou 
explicar. Para algo a ser simulado, primeiro um modelo precisa ser desenvolvido. O modelo 
representa o sistema ou processo em si, enquanto a simulação representa o comportamento do 
sistema ao longo do tempo. A perspectiva de projeto define a simulação como uma criação de 
cenários passados, presentes ou futuros que representam a interação de parâmetros e variáveis 
cruciais. A simulação em arquitetura, urbanismo e planejamento territorial está evoluindo 
rapidamente. 
Na arquitetura, uma simulação é frequentemente usada como sinônimo de visualização. A 
visualização de modelos 3D de edifícios planejados é muitas vezes chamada de simulação de 
construção. Como o tempo do parâmetro é muitas vezes ausente nessas visualizações, não é 
inteiramente correto rotular uma simulação. A simulação de edifícios representa aspectos 
diferentes, como o desempenho energético de um edifício, os padrões de movimento ou a 
exploração interativa de um modelo virtual de um edifício. O tempo do fator, que é importante na 
simulação, torna-se mais aparente na escala urbana. Por exemplo, uma simulação de transporte 
e mobilidade, de mudanças no valor da terra, de densificação ou qualquer outra mudança ao 
longo do tempo. 
Na escala territorial, uma simulação é usada para representar o crescimento de redes de cidades, 
a migração de pessoas ou o fluxo de material e informação através dos continentes. Simulação 
só é possível imitar fenômenos que são capazes de quantificar ao longo do tempo. Os 
simuladores de cidades são geralmente simulações baseadas em agentes com representação 
explícita para uso e transporte de terra. Nessas simulações, os agentes podem representar 
indivíduos isolados ou um grupo de pessoas. Estes modelos são implementados para prever 
eventos da vida real e fenômenos como comportamentos de multidão no espaço urbano. Outros 
tipos de simulações de cidades podem representar as condições físicas ao longo do tempo, como 
o clima urbano. Devido ao aquecimento global e ao fato de as áreas urbanas absorverem e 
reterem significativamente mais calor do que as áreas rurais, a conscientização sobre como 
projetar de acordo com o ambiente e o clima está aumentando. Isso traz demandas adicionais 
no planejamento e na concepção de empreendimentos urbanos. Entender e, sobretudo, ser 
capaz de prever e manipular microclimas urbanos pode ajudar a melhorar aspectos sobre a 
atividade dos pedestres e sobre o desempenho dos edifícios, especialmente no que diz respeito 
ao consumo de energia. Neste contexto, a simulação dos diferentes aspectos dos microclimas 
urbanos desempenha um papel importante. Isso envolve a partir da representação complexa de 
padrões de fluxo de vento para a simples simulação de sombra gerada por edifícios. 
Na prática de construir edifícios únicos ou cidades completas, especialmente na fase de 
concepção e tomada de decisão, a simulação é utilizada para confirmar desejos ou resultados 
antecipados, o que pode ser questionável. Na fase de construção e manutenção de um edifício 
ou parte da cidade, a simulação torna-se mais popular, talvez porque há menos parâmetros 
indefinidos a observar, e a precisão e confiabilidade dos resultados da simulação aumenta. Estas 
fases do ciclo de vida dos edifícios e das cidades são de grande interesse, pois produzem dados 
e informações de grande valor. Os padrões urbanos são a expressão física de características 
específicas de assentamento. Eles diferem amplamente em todo o mundo, determinado por 
características diferentes, como clima, cultura ou história. Os padrões urbanos podem ser 
desenvolvidos e mudar ao longo do tempode acordo com as forças que moldam a cidade. A 
simulação destes padrões apoia o melhor entendimento do aumento do conhecimento dos 
diferentes sistemas em uma cidade. 
Para concluir, a simulação é a imitação da operação de um processo ou sistema do mundo real 
ao longo do tempo. No design urbano, a simulação está ganhando importância na exploração de 
cenários futuros em movimentos de pedestres, mobilidade de veículos, microclima urbano ou 
alternativas de uso da terra. Além disso, no planejamento territorial, a simulação ajuda a prever 
o funcionamento de grandes operações de transporte ou fornecimento de energia. 
 
PLATAFORMA DE SIMULAÇÃO, FCL SINGAPORE 
A Plataforma de Simulação como parte de um Laboratório de Cidades Futuras. 
Para apoiar o processo de projeto urbano para simulações, uma plataforma de simulação é 
necessária. A Plataforma de Simulação oferece uma infraestrutura para a aquisição e 
armazenamento de dados urbanos, bem como para a concepção, modelagem, visualização e 
análise de futuras cidades. Consiste em um espaço físico com o hardware mais recente, 
dispositivos de interação homem-computador intuitivos e componentes de software. A 
Plataforma de Simulação ajuda a identificar e quantificar os componentes de uma cidade para 
funções e conexões. O objetivo geral é informar o projeto urbano e os processos de tomada de 
decisão com novas técnicas e abordagens para modelagem de simulação e visualização para 
sustentabilidade urbana. 
O Módulo de Simulação no Future Cities Laboratory desenvolve ferramentas de software, 
juntamente com o pipeline de simulação que vai desde a aquisição de dados urbanos, 
modelagem de informações urbanas, simulação de comportamento e organização de 
visualização. A pesquisa concentra-se na integração perfeita de ferramentas para permitir um 
ciclo de evolução de projeto fechado e expansão de capacidades. As cidades produtoras são 
sistemas altamente dinâmicos e complexos que compreendem várias dimensões, tais como 
dimensões sociais, culturais e econômicas. O processo de planejamento colaborativo é 
necessário para lidar com essa complexidade e beneficiar da participação das partes 
interessadas. O Value Lab Asia foi, portanto, projetado e implementado como um ambiente 
colaborativo para o planejamento e projeto urbano participativo, a comunicação com as partes 
interessadas ea visualização da informação. Está equipado com uma parede de vídeo de 33 
megapixels, três monitores grandes com interfaces de toque, projetores e amplas capacidades 
de videoconferência. 
O Value Lab Asia atua como uma plataforma de simulação interativa, front-end, de dois bits e, 
assim, aumenta o potencial colaborativo durante as oficinas de design urbano, permitindo 
explorações de modelos iterativos para interações diretas na tela. Esta Plataforma de Simulação 
possibilita a visualização de estoques e fluxos e valores no espaço, como a mudança de material 
ao longo do tempo, demandas de energia, carros e ônibus nas redes de rua e o fluxo de ar em 
torno dos edifícios. No seguinte, devemos introduzir fisicamente ferramentas parte do pipeline 
de simulação. A plataforma de simulação permite a coleta e armazenamento de dados, 
aumentando continuamente a quantidade de dados sobre a cidade. Estes dados provêm de 
várias fontes, geradas por milhares e logo por milhões de infraestrutura em sensores móveis, 
incluindo medidores de pulso e telefones inteligentes usados pelos cidadãos. Técnicas de 
fotogrametria são usadas para reconstruir modelos em 3D das cidades a partir de uma ampla 
gama de dados, como imagens de satélite, imagens de veículos aéreos não tripulados e 
varredura laser móvel. 
A seguir, queremos demonstrar duas ferramentas de simulação e visualização em apoio ao 
planejamento urbano. 
A primeira ferramenta apresentada aqui é uma ferramenta interativa de simulação pedonal para 
arquitetos e designers urbanos para prever o impacto de um projeto proposto sobre fluxos 
pedestres. Os agentes virtuais estão navegando entre fontes definidas pelo usuário e 
sumidouros. As decisões de escolha de rota de agentes individuais dependem da percepção 
visual do ambiente construído. Os planejadores urbanos podem editar o layout do prédio a 
qualquer momento para estudar como as mudanças no projeto alteram os volumes e níveis de 
fluxo em áreas urbanas específicas. 
A segunda ferramenta que apresentamos aqui é uma visualização interativa de rede de 
transporte público. Esta ferramenta exibe o tempo de viagem de origens selecionadas para todos 
os outros destinos em Cingapura. Depois de selecionar uma origem de viagem, calcula o tempo 
de viagem para cada estação. No canto superior direito, a distribuição de distância das estações 
é exibida. E o combustível alternativo exibe os caminhos mais curtos. Isso indica o número de 
viagens mais curtas para cada link. 
Apresentamos nesta palestra a plataforma de simulação implementada no Future Cities 
Laboratory. Ele fornece o Value Lab Asia como front-end participativo para a plataforma de 
simulação e várias ferramentas de software ao longo do pipeline de simulação. Uma força-chave 
das ferramentas de simulação demonstradas é o ciclo de evolução do projeto fechado que 
permite aos planejadores urbanos testar vários cenários em ambientes cada vez mais variados 
 
SISTEMAS COPLEXOS 
Um Sistema Complexo (SC) é um conjunto de unidades que interagem entre sí e que exibem 
propriedades coletivas emergentes. Trata-se de uma área de pesquisa muito ativa e 
mescla física, matemática, biologia, sociologia, e outras áreas de pesquisa. Para Redes 
Complexas, que pode ser vista como um pequeno grupo da grande área chamada de sistemas 
complexos. 
INTRODUÇÃO 
Um sistema é dito ser um Sistema Complexo (SB) quando suas propriedades não são uma 
consequência natural de seus elementos constituentes vistos isoladamente, adicionando ponto 
de vista de [1], sistemas complexos são sistemas que são compostos de várias partes que 
interagem com a habilidade de gerar novas qualidades no comportamento coletivo na 
"dimensão visível" através da auto-organização, por exemplo, formação espontânea temporal, 
espacial, ou mesmo funcional de estruturas [nota 1]. 
Como exemplo de um sistema complexo tome o código genético, através da transformação 
do genótipo para o fenótipo. Em [2], um exemplo mais fácil é discutido, considere vários 
elementos que podem tanto aproximar dos dois vizinhos mais próximos ou afastar dos outros, 
um círculo aparece. Como o mesmo autor destaca, não há segredo, o sistema somente 
maximiza a área da figura a formar e minimiza a distância do vizinho mais próximo [nota 2]. 
Um segundo exemplo, aparentemente de fácil acesso [nota 3], pode ser achado em [3]; ver 
imagem do mesmo ao lado. Usando argumentação de [4], este é um sistema complexo devido 
ao fato de que a interação gera "o que não se diz", não existe uma regra dizendo para 
convergir. Estas propriedades são chamadas de propriedades emergentes ou 
mesmo comportamentos emergentes. 
ORIGEM DAS PROPRIEDADES EMERGENTES 
As propriedades emergentes de um sistema 
complexo decorrem em grande parte da 
relação não-linear entre as partes. Costuma-se 
dizer de um sistema complexo que o todo é mais 
que a soma das partes. Exemplos de sistemas 
complexos incluem sistemas sociais (redes 
sociais), biológicos (colônias de animais) e físicos 
(clima). Áreas intimamente relacionadas a 
sistemas complexos são a teoria do 
caos e sistemas multiagentes, e um 
embasamento teórico e filosófico para estes 
sistemas é encontrado no estudo da complexidade. 
 
PROPRIEDADES DOS SISTEMAS COMPLEXOS 
Unidade Coletiva 
Um Sistema Complexo é composto por um conjunto de partes conectadas por alguma forma de 
inter-relação entre elas. Assim, para caracterizar um sistema é necessário não somente 
conheceras partes, mas também os modos de relação entre elas. Isto gera um fluxo de 
informações não triviais de se investigar, com uma série de consequências e propriedades 
emergentes. As partes, conectadas por uma rede de relações, geram conjuntamente 
uma Unidade Coletiva comumente chamado Sistema. Molécula, célula, ecossistema, cidade, 
colônia de formigas, cérebro, computador, ser humano, cidade podem ser considerados como 
um sistema ou unidade coletiva. Cada sistema possui suas regras internas, e um elemento ao 
ser inserido no sistema fica sujeito as leis próprias desse sistema. Um estrangeiro ao entrar em 
um país fica sujeito a jurisdição deste país, uma proteína ao ser absorvida por uma célula fica 
sujeita a dinâmica da célula e assim por diante. 
Organicidade Funcional 
Em um Sistema Complexo cada subsistema possui um processamento interno de informações 
(ou processamento algorítmico), de modo que ocorre uma relação funcional entre os 
subsistemas. Porém, pode acontecer também Sistemas Complexos em que cada parcela 
(subsistema) possui o mesmo algoritmo de processamento interno e, mesmo assim geram-se 
propriedades coletivas complexas. Pode-se então considerar que um Sistema Complexo é um 
conjunto de partes ou subsistemas com processamentos internos singulares, conectadas entre 
si, de modo que formam uma unidade coletiva com uma dinâmica própria e com propriedades 
emergentes. 
Propriedade emergente 
As interações entre as partes de um Sistema Complexo criam um padrão coletivo 
chamado propriedade emergente. Estas propriedades consistem uma exteriorização do 
Sistema Complexo. Em outras palavras, a dinâmica das partes em uma escala de relação 
produz uma propriedade emergente em um nível mais alto de escala. 
Multi-escalas 
Assim, no estudo dos Sistemas Complexos ocorrem sistemas interagindo com outros sistemas, 
de modo a formar Sistemas mais amplos em escalas e com propriedades emergentes. Tal 
processo ocorre em escalas progressivamente mais amplas ou mais restritas, ou seja, ocorrem 
expressões de sistemas em multi-escalas. Cada escala possui as suas próprias leis. Por 
exemplo, em um gás ideal, cada átomo interage com os outros átomos com colisões elásticas, 
isto gera uma propriedade coletiva onde o conjunto dos átomos é descrito pela Lei de 
Clapeyron (PV=nRT). Outro exemplo: em um órgão, o conjunto de seus tecidos possuem uma 
dinâmica de inter-relacional própria, enquanto as células da qual elas são formadas, possuem 
outros formas de leis de interação (algoritmos diferentes). Porém deve-se ressaltar que as 
escalas são correlacionadas, de modo que alterando-se uma, modificam-se as outras de 
maneira não-linear. 
 
EXEMPLOS 
• Política e sociologia[5] 
• Redes de recursos 
 
Transições de fase em sistemas complexos 
Sistemas complexos são capazes de exibir transições de fase, mudanças de cenários 
macroscópicos, quando algum parâmetro de controle é alterado 
 
Sistemas complexos são estudados pelas seguintes áreas 
A área de sistemas complexos é formada por diversas áreas do conhecimento, ou então, pode 
ser considerado que diversas áreas do conhecimento trabalham com sistemas com 
características complexas. Algumas áreas são: 
• Auto-organização 
• Autômatos celulares 
• Cibernética 
• Complexidade 
• Computação científica 
• Dinâmica não-linear 
• Geometria fractal 
• Inteligência artificial 
• Nanotecnologia 
• Pensamento sistêmico 
• Percolação 
• Redes 
• Redes Complexas 
• Teoria do caos 
• Teoria da catástrofe 
• Complexidade computacional 
• Teoria da evolução 
• Teoria da informação 
• Teoria geral dos sistemas 
• Teoria semiótica da complexidade 
• Sistemas dinâmicos 
• Sistemas adaptativos complexos 
• Biologia sistêmica 
• Redes de Transcrição (genética)

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