Uma pesquisa coordenada pelo professor do Instituto de Ciências Naturais da Universidade Federal de Lavras (ICN/UFLA) Fabiano Lemes Ribeiro analisou como várias características socioeconômicas e infraestruturais das cidades se relacionam com sua forma espacial e seu tamanho.

Para isso, o professor e os seus colaboradores analisaram modelos matemáticos já existentes sobre o tema e também coletaram dados dos 5.568 municípios brasileiros para desenvolver um modelo próprio para explicar como a geometria, a forma e o tamanho de uma cidade contribuem para as interações entre as pessoas e, consequentemente,  para a sua produtividade e eficiência. Parte da pesquisa gerou um artigo publicado pela revista científica Physics Reports, uma das mais importantes para a comunidade da área de física.

O modelo matemático desenvolvido mostra como fatores naturais (forma, geometria e tamanho) e artificiais (investimentos em infraestrutura, história e cultura) proporcionam ou desfavorecem as interações pessoais dentro de uma cidade. Ao relacionar esses fatores com o número de amigos/colegas de cada cidadão ou o número de estabelecimentos frequentados por tantos indivíduos, por exemplo, é possível analisar como tudo isso auxilia na produção de  riquezas.

Fabiano explica melhor. “No nosso modelo matemático, consideramos que as pessoas se distribuem no espaço obedecendo um padrão e que elas interagem umas com as outras com uma probabilidade que depende da distância entre elas. Quanto mais próximas, mais provável que elas interajam. Assim, cidades com mais condições de mobilidade fazem com que as pessoas interajam mais. A consequência disso, a qual nosso modelo mostra, é que as cidades que proporcionam mais contatos humanos se tornam mais produtivas e inovadoras, consequentemente produzindo mais riquezas.”

Os trabalhos fazem parte de um objetivo mais amplo do professor. “A nossa meta é chegar a uma teoria das cidades: um conjunto de princípios para compreender os fatores que impulsionam o crescimento e o desenvolvimento urbano, descrever como as cidades funcionam e, principalmente, prever como elas reagem frente a adversidades.”

O estudo também explora como esses fatores podem ser aproveitados para criar cidades mais sustentáveis e produtivas no futuro. Com a descoberta de leis e regularidades urbanas, gestores públicos podem tomar decisões de uma forma mais técnica e sistemática.

A pesquisa ainda está em desenvolvimento e futuros estudos terão o objetivo de permitir que o modelo matemático seja colocado em prática pelos interessados, já que irão se concentrar na análise de como cidades específicas se comportam em termos de geometria urbana e produção de riquezas.

Mais sobre o estudo

A pesquisa é baseada em dados empíricos coletados de  diferentes fontes, como o Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística (IBGE), a Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária (Embrapa), companhias telefônicas e repositórios colaborativos como o OpenStreetMap.

É utilizada uma visualização sofisticada de dados coletados, buscando entender como as características socioeconômicas e infraestruturais das cidades reagem à sua forma e geometria à medida em que elas crescem e evoluem. “A realidade do mundo computacional dos conjuntos de dados automatizados, chamados de Big Data, abriu as portas para a comunidade da física, que é das ciências exatas, analisar e entender a cidade sob uma perspectiva analítica, propondo teorias e sugerindo soluções de otimização de recursos mais eficientes a menores custos”, revela Fabiano.

A publicação e a equipe

Como resultado dos estudos, foi publicado na Physics Reports, em abril, o artigo “Modelos matemáticos para explicar a origem das leis de escala urbana” (“Mathematical models to explain the origin of urban scaling laws”).

A pesquisa liderada por Fabiano é um esforço colaborativo que envolve estudantes de pós-graduação e pesquisadores de outras universidades nacionais: a Universidade de São Paulo (Usp) e a Universidade Federal Fluminense (UFF). O estudo também conta com o apoio de instituições internacionais da City, University of London (Inglaterra), do Potsdam Institute for Climate Impact Research (PIK, Alemanha) e da Universidade do Porto (Portugal). A pesquisa tem, ainda, o apoio de empresas parceiras, como as startups Greatspace e Spacehunters.

Esse conteúdo de popularização da ciência foi produzido com o apoio da Fundação de Amparo à Pesquisa de Minas Gerais - Fapemig.