Urbane Prozesse und zukünftige Entwicklungen von Städten sind nicht zufällig. Sie folgen gewissen Gesetzmässigkeiten, die sich mathematisch beschreiben lassen. In dieser Computer-Simulation können die urbanen Prozesse reproduziert und anhand von Fallstudien verifiziert werden.

Die angewandten Theorien und Methoden wurden an der ETH-Zürich entwickelt und in unserem Verein weiter erforscht und ergänzt. Dieses Simulationsprogramm ist auf der Basis der neueren Forschungen der künstlichen Intelligenz programmiert. In der Schweiz besteht mittlerweile eine über 35jährige Erfahrung in der Programmierung dieser urbanen Gesetzmässigkeiten und der Anwendung dieser Simulationen.

Die urbane Simulation zeigt als Resultat (Output) die Entwicklungspotentiale der verschiedenen Nutzungen einer Stadt oder urbanen Region. Entwicklungspotentiale sind ein Mass des wirtschaftlichen Erfolgs einer Nutzung. Sie sind auch ein Mass für zukünftige Investitionen, sie sagen aus, wie viel in einen Standtort und eine entsprechende Nutzung investiert werden kann, so dass sich die Investition lohnen wird. Durch städtebauliche Planungen und Massnahmen ändern sich die Entwicklungspotentiale, was in der urbanen Simulation verfolgt und entsprechend der wirtschaftliche Erfolg prognostiziert werden kann. Unter bestimmten Voraussetzungen können Entwicklungspotentiale auch für zukünftige Nutzungsstatistiken verwendet werden. In den letzten 35 Jahren konnte in der gesamten Schweiz nachgewiesen werden, dass die Entwicklungen der Städte und urbanen Regionen exakt diesen Entwicklungspotentialen folgen.

Mit unseren Forschungen wurde diese urbane Simulation mit einer Verkehrsimulation ergänzt. Der Verkehr, eingebunden in die urbane Simulation wird anders berechnet als eine reine Verkehrsimulation. So hat diese Simulation das Verkehrsaufkommen als Output (Resultat) und nicht wie in einer üblichen Verkehrsimulation als Input. Damit lassen sich die Auswirkungen des Verkehrs in eine Stadt oder urbane Region zeigen. Gemessen werden ebenfalls wieder die Entwicklungspotentiale der verschiednen Nutzungen, welche sich durch das unterschiedliche Verkehrsaufkommen entsprechend verschieben können.

Durch die Anwendung der künstlichen Intelligenz in dieser Kombination der urbanen Simulation und der Verkehrssimulation ist sehr viel möglich. In der Simulation können genau die städtebaulichen Planungen gefunden werden, welche eine bestimmte Absicht der zukünftigen Entwicklung einer Stadt oder urbanen Region auslösen. Dies wurde von uns in der Simulation Berlin erforscht.

Funktionsweise der urbane Simulation:

In diesem Abschnitt wird die Funktionsweise der urbanen Simulation erklärt, welche von uns angewendet und weiter erforscht wird.

Im Diagramm 1 sind die Datenmengen und Rechenschritte dargestellt, welche durch diese Simulation ausgeführt werden. Dargestellt ist ein Iterationsschritt, der beliebig wiederholt werden kann. Verfolgen können Sie solche Iterationsschritte in der Simulation Berlin, welche auch auf der Home Seite zu sehen ist.

Als Input werden alle Daten einer Stadt verwendet, die in zwei Hauptgruppen, die Nutzungsverteilung und die Verkehrstruktur, unterteilt werden. Im Diagramm sind diese beiden Datengruppen an der Position 1 zu sehen. Als weiteren Input können auch politische Entscheide und Umwelt- oder topographische Bedingungen in die Kalkulation Einfliessen.

Im Unterschied zu vielen anderen urbanen Simulationen werden erst die Entwicklungspotentiale der verschiedenen Nutzungen errechnet. Für die meisten Analysen der Städte sind die Erkenntnisse der Entwicklungspotentiale ausreichend, um die zukünftige Entwicklung einer Stadt beurteilen und optimieren zu können. Als weiteren Output, im Diagramm an der Position 2, liefert die Simulation nach jedem Iterationsschritt die neu errechneten Nutzungsverteilungen der zukünftigen Situation einer Stadt. Die Simulation erbringt auch das entsprechende Verkehrsaufkommen, welches aber nicht als Input in die weiteren Iterationsschritte eingeht.

Die Nutzungsverteilung der neuen Situation errechnet sich aus den gegebenen Inputdaten, zusammen mit den errechneten Entwicklungspotentialen und den Entwicklungspotentialen aus dem vorhergehenden Iterationsschritt. Werden Analysen für längerfristige Beurteilungen verlangt, so werden mehrere solche Iterationsschritte ausgeführt. Jeder Iterationsschritt liefert einen weiteren Zustand, die eine Stadt durch die gesetzten Bedingungen erfahren wird. So können städtebauliche Planungen und politische Entscheide in verschiedensten Varianten getestet und nach den Planungen gesucht werden, welche den optimalsten Erfolg einer Stadt ergibt.

Ein Entwicklungspotential eilt einer wahren Entwicklung voraus. Dieses fundamentale Naturgesetz macht es möglich, die Auswirkungen von städtebaulichen Planungen vorauszuberechnen. Erst muss eine Bedingung geschaffen sein, und dann kann ein Ereignis eintreffen. Im Diagramm 2 unten sind die Entwicklungspotentiale und die wahren Entwicklungen zeitverschoben dargestellt. Anhand der Entwicklungspotentiale kann erkannt werden, was in der Zukunft eintreffen wird!

In der Spielsimulation lassen sich die urbanen Gesetzmässigkeiten anhand dieser Berechnungsmethoden verfolgen. Das Metropolitan Simulation Game ist ein strategisches Städtebauspiel, in welchem Sie die Auswirkungen von Planungsideen in die zukünftige Entwicklung einer Stadt erkennen können. Ebenso können die Auswirkungen des Verkehrsaufkommen in die Entwicklung einer Stadt verfolgt werden. In dieser Spielsimulation arbeiten Sie mit Tools, wie sie in professionellen urbanen Simulationen angewendet werden.