Risolvere i problemi in modo interdisciplinare e umanitario:TU Darmstadt e il Centro aerospaziale tedesco stanno sviluppando un sistema sostenibile per l'approvvigionamento idrico delle baraccopoli basato su dati satellitari.

I primi grafici che il professor Peter Pelz, Il progetto sul muro di Lea Rausch e John Friesen parlano da soli:i dati satellitari della città indiana di Mumbai mostrano la rapida crescita della megalopoli sotto forma di piccoli punti che si condensano ulteriormente di diapositiva in diapositiva. La popolazione di 5,9 milioni nel 1971 è ora cresciuta fino a 12,5 milioni, e secondo le stime attuali, Il 55 per cento della popolazione vive in baraccopoli. Nella maggior parte dei paesi in via di sviluppo dell'Asia, Sudamerica e Africa, questi "insediamenti informali" sono fissi in città, ma quasi impossibile da documentare in cifre precise.

I tre scienziati dell'Istituto per i sistemi fluidi (FST) stanno lavorando con scienziati informatici della TU Darmstadt e geografi del Centro aerospaziale tedesco (DLR) per ricercare gli slum e come si sviluppano nelle megalopoli. Vogliono ottimizzare l'approvvigionamento idrico di questi "poveri urbani" e sostenere lo sviluppo mirato delle infrastrutture negli slum.

"Così facendo, vogliamo contribuire al raggiungimento degli obiettivi di sviluppo che le Nazioni Unite si sono prefissati per il 2030, " spiega il professor Pelz, chi è il capo della FST. La dinamica con cui si stanno sviluppando le megalopoli e le loro baraccopoli è un tremendo stress per le loro infrastrutture. In particolare, la mancanza di acqua pulita causa una moltitudine di problemi:malattie, elevata mortalità infantile e mancanza di tempo per l'istruzione e il lavoro, perché l'approvvigionamento di acqua vincola molte capacità.

Sistema di fornitura scalabile ed efficiente

Per spezzare questo circolo vizioso gli scienziati stanno lavorando a un sistema di approvvigionamento scalabile e adattato alle specifiche condizioni locali. "Non abbiamo bisogno di una grana fine, ma un modello di ampio respiro, " spiega Friesen. Il focus è quindi sulla ricerca di schemi generali che valgano per ogni megalopoli.

I dati satellitari del DLR forniscono la base per questo. "Per quanto riguarda la povertà globale nelle città, ci sono ancora grandi lacune nelle nostre conoscenze, ", riferisce lo scienziato del DLR Dr. Hannes Taubenböck. "Molto si basa su stime." Utilizzando i dati del telerilevamento, il team è stato in grado di determinare le morfologie tipiche degli slum. Uno sviluppo altamente denso e visibilmente non pianificato, nonché piccolo, le case basse rendono queste aree chiaramente distinguibili dalle aree formalmente pianificate sulle immagini satellitari.

Perché hanno scoperto questa tipica "struttura binaria, " gli scienziati del DLR sono in grado di stabilire la percentuale di poveri nelle città in modo molto più preciso di quanto sia possibile da, ad esempio, un censimento. "Siamo arrivati ​​a cifre significativamente più alte rispetto agli organismi ufficiali, " dice Taubenböck. Uno sguardo alle strutture dello slum di Dharavi a Mumbai rivela rapidamente la realtà. In un'area dove vivono 7000 persone a Darmstadt, ci sono 42000 unità abitative. La popolazione stimata è da qualche parte tra 500, 000 e un milione di persone.

Sulla base dei dati DLR, i partner di ricerca hanno ora studiato anche le dimensioni degli slum. Gli esempi di Cape Town, Rio de Janeiro, Mumbai e Manila confermano che, sebbene gli slum possano variare notevolmente, sono tutti più o meno della stessa dimensione. Indipendentemente dalla città, paese e continente o geografico, condizioni di confine politico ed economico, la maggior parte ha una superficie equivalente ad almeno la metà e ad un massimo di cinque campi da calcio. "Se gli slum sono di dimensioni uniformi a livello globale, possiamo sviluppare un trasferibile, sistema robusto ed efficiente che determina l'infrastruttura ottimale per fornire acqua a ogni baraccopoli, "dice Peter Pelz.

Gli algoritmi diventano i progettisti delle infrastrutture

Le basi di questo sistema sono fornite dai dati satellitari classificati del DLR e da un modello di costo in cui confluiscono fattori come le previsioni sulla crescita degli slum stabilite dal data mining. Questo modello di costo viene tradotto in un modello di ottimizzazione matematica. Gli algoritmi poi calcolano il sistema di fornitura; non cercando una soluzione globale in modo intelligente. A causa dell'elevata complessità, le persone non sono più in grado di farlo. "Gli algoritmi diventano i progettisti delle infrastrutture, " spiega Rausch, Pelz e Friesen. "È un approccio completamente nuovo, " conferma l'esperto di DLR Michael Wurm. Le persone definiscono solo i vincoli per i calcoli. Questi sono i costi o in seguito anche modelli di business, così come le infrastrutture già esistenti.

Al termine è disponibile un grafico che visualizza il progetto di rete calcolato con acquedotto, vari tipi di serbatoio dell'acqua, tubi o veicoli per il trasporto dell'acqua. Gli scienziati hanno già applicato questo metodo di "ottimizzazione discreta" utilizzando come esempio una serie di baraccopoli di Dhaka. Al momento occorrono ancora diverse ore per i calcoli per aree più piccole con circa 20 baraccopoli. Raggruppare i dati degli slum dovrebbe ridurre il numero di variabili in futuro, il che accelererebbe il processo poiché le regioni metropolitane come Dhaka hanno molto più di mille baraccopoli.

Nel frattempo, i ricercatori della TU Darmstadt stanno anche esplorando la questione di come effettivamente sorgono gli slum. Utilizzando il meccanismo di Turing, un modello del matematico britannico Alan Turing che spiega l'emergere di strutture spontanee, hanno trovato alcuni modelli di migrazione. ha rivelato, tra le altre cose, che gli slum si sviluppano sempre quando la densità di popolazione diventa così grande che le persone di un gruppo specifico, in questo caso i poveri, iniziano a "diffondere" da un'area. Ciò conferma la convinzione degli esperti che anche i metodi matematici di base possono essere utilizzati per spiegare i fenomeni sociali. Il loro obiettivo è ora quello di includere altre discipline che affrontino il tema "Acqua per tutti". "Questo potrebbe essere il nucleo per la futura ricerca collaborativa, "dice Peter Pelz.