15 février 2024

Des fac-similés numériques pour stimuler l'engagement civique dans la planification urbaine

Jane Adams

Dans cet article de blog, Jane Adams explore l'intersection des fac-similés numériques, des simulations et des interfaces conviviales, en montrant comment ces outils permettent aux individus et aux communautés de s'engager activement dans les processus de planification urbaine.

carte

"Cesium 3D Tiles", Nearmap (en anglais)

Introduction

À l'ère moderne, la planification urbaine a évolué bien au-delà des plans et des règlements de zonage. Il est entré dans le domaine numérique, où des simulations et des interfaces utilisateur sophistiquées modifient la façon dont nous envisageons, développons et interagissons avec nos villes. L'urbanisme, autrefois réservé aux experts et aux décideurs politiques, devient aujourd'hui une arène où les citoyens jouent un rôle crucial dans le façonnement de l'avenir de leurs communautés.

Notre question de recherche porte sur ce changement transformateur : "Comment la simulation et les interfaces utilisateur peuvent-elles tirer parti de l'intelligence urbaine pour modifier les politiques par le biais de la communication visuelle ?" Dans ce billet de blog, nous explorerons l'intersection des fac-similés numériques, des simulations et des interfaces conviviales, en montrant comment ces outils permettent aux individus et aux communautés de s'engager activement dans les processus de planification urbaine.

Nous explorons le monde des jumeaux numériques, de la modélisation à base d'agents et de la gamification, ainsi que des exemples concrets de leur application à la planification urbaine. Nous nous pencherons sur le plaidoyer à travers la visualisation des données et le domaine créatif de l'art des données, en soulignant le potentiel de ces moyens pour influencer les décisions politiques et conduire des changements positifs dans nos paysages urbains.

Au terme de cette exploration, nous espérons mettre en lumière l'immense potentiel de ces outils numériques et comprendre comment ils peuvent favoriser l'engagement civique, transformer la planification urbaine et, en fin de compte, conduire à des villes plus inclusives, plus durables et plus prospères.

Simulation

Dans le domaine de l'urbanisme, la simulation est un outil puissant pour comprendre et prévoir des systèmes urbains complexes. Elle permet aux urbanistes, aux décideurs et aux collectivités de visualiser et d'expérimenter différents scénarios avant de les mettre en œuvre dans le monde réel. Voici quelques éléments clés de la façon dont la simulation transforme la planification urbaine :

Jumeaux numériques

Les jumeaux numériques [1, 2] sont des répliques numériques d'objets, de processus ou de systèmes physiques. Ils cherchent à imiter dans les moindres détails les phénomènes du monde réel, afin de permettre une étude contrôlée. Par exemple, les ingénieurs en mécanique peuvent utiliser un jumeau numérique d'un parc éolien pour simuler les propriétés physiques, la télémétrie de la machine et intégrer des données en temps réel sur la vitesse du vent. Les biologistes utilisent des jumeaux numériques pour modéliser des pathologies complexes d'une manière qui n'est pas possible en milieu clinique [3]. Dans le domaine de l'urbanisme, ces jumeaux numériques reproduisent des villes entières, offrant un moyen immersif et interactif d'explorer les environnements urbains [4]. Les urbanistes peuvent simuler des changements dans les infrastructures, les flux de circulation et les conditions environnementales afin de mieux comprendre l'impact potentiel de diverses décisions. Plus le nombre de variables incluses dans ces jumeaux numériques est important, plus les systèmes dynamiques de la simulation peuvent s'aligner sur les processus du monde réel.

Modélisation basée sur les agents (ABM)

La modélisation à base d'agents est une technique de simulation dans laquelle des agents individuels (représentant des entités telles que des personnes, des véhicules ou des bâtiments) interagissent entre eux et avec leur environnement selon des règles prédéfinies [5]. La GPA a été utilisée pour modéliser divers phénomènes urbains, de la propagation des maladies (comme le montre le modèle SIR pendant les pandémies [6]) aux embouteillages et aux déplacements des piétons dans les rues de la ville. En utilisant les GPA, les décideurs politiques peuvent élaborer les "pires scénarios" pour la préparation aux catastrophes, ou tester des contrefactuels dans les changements proposés en matière de zonage ou de circulation.

"Optimisation de la planification urbaine via "Cities : Skylines", Carter Duncan et al.

OptimisationLa simulation pourrait également être utilisée pour optimiser les décisions politiques. Par exemple, des chercheurs comme Carter Duncan et al. ont démontré comment, en connectant le jeu vidéo "Cities : Skylines" à un système d'apprentissage automatique, un modèle d'apprentissage par renforcement pouvait optimiser la planification urbaine en fonction d'une fonction de récompense [7]. Ce jeu permet aux joueurs de créer et de gérer leurs villes, mais les chercheurs pourraient de plus en plus l'utiliser pour étudier les comportements émergents et tester différentes politiques.

Comportement émergentLa simulation révèle souvent un comportement émergent, c'est-à-dire des conséquences inattendues résultant de l'interaction de divers éléments d'un système. Un exemple est le résultat de l'interaction multi-agents "box surfing" d'OpenAI [8], où une IA simulée a appris à manipuler son environnement de manière inattendue pour atteindre ses objectifs. Dans le domaine de l'urbanisme, la compréhension des comportements émergents peut permettre d'éviter les instanciations perverses [9], où des politiques bien intentionnées produisent des résultats négatifs inattendus, comme le montre la loi de Goodhart [10] ("lorsqu'une mesure devient une cible, elle cesse d'être une mesure efficace").

La simulation offre une plateforme dynamique pour la planification urbaine, permettant aux parties prenantes d'expérimenter des idées, de comprendre des systèmes urbains complexes et d'anticiper les conséquences de leurs décisions. Il s'agit d'un outil essentiel dans la recherche de villes plus efficaces, plus durables et plus agréables à vivre.

Interfaces utilisateurs

Si la simulation fournit des informations et des données précieuses, il est tout aussi important de rendre ces informations accessibles et attrayantes pour un public plus large, y compris les membres de la communauté et les décideurs politiques. Les interfaces utilisateurs (IU) jouent un rôle crucial dans la réalisation de cet objectif. Elles comblent le fossé entre les données urbaines complexes et les informations compréhensibles, encourageant ainsi l'engagement civique et la prise de décision éclairée. Voici quelques aspects clés des interfaces utilisateurs dans le contexte de la planification urbaine :

Gamification

"Projet Sidewalk", Université de Washington

La gamification utilise des éléments et des principes de conception de jeux pour rendre des tâches complexes plus interactives et plus agréables [11]. Elle permet d'impliquer les membres de la communauté dans la collecte de données, la génération d'idées et les processus de prise de décision. L'un de ces exemples est "Foldit" [12], un jeu vidéo dans lequel les joueurs résolvent des énigmes liées au repliement des protéines, qui a conduit à la découverte de nouvelles solutions de repliement des protéines qui auraient pris beaucoup plus de temps sans l'effort de la communauté. Dans le domaine de l'urbanisme, un exemple de gamification est le "Project Sidewalk" de l'Université de Washington [13], dans lequel les utilisateurs sont invités à annoter des images de rues de la ville avec des infrastructures d'accessibilité, ce qui permet de créer une carte complète des zones accessibles et inaccessibles de la ville.

Outils interactifs

Les outils interactifs, tels que les logiciels de modélisation 3D et les applications de réalité virtuelle, permettent aux utilisateurs de s'immerger dans des scénarios de planification urbaine. Ces outils permettent aux parties prenantes d'explorer les changements proposés au paysage urbain de manière tangible. Par exemple, la ville de Stockholm a utilisé le jeu vidéo "Cities : Skylines" pour aider les citoyens à participer à la planification du développement urbain de Stockholm [14]. Cela a non seulement aidé les citoyens en leur fournissant un outil accessible et visuellement satisfaisant pour élaborer des stratégies, mais a également aidé les décideurs politiques à communiquer les contraintes du projet aux parties prenantes, telles que les limites financières et spatiales.

Tableaux de bord

Tableau de bord TransitMatters

Les tableaux de bord fournissent une représentation visuelle de données urbaines complexes en temps réel. Des organisations comme TransitMatters [15] à Boston utilisent des tableaux de bord pour afficher des informations sur les zones de ralentissement dans les systèmes de transport public. Ces tableaux de bord permettent non seulement d'informer les navetteurs, mais aussi de faire évoluer les politiques en mettant en évidence les points à améliorer [16]. Par exemple, la visualisation des zones de ralentissement par TransitMatters a été un point de discussion majeur dans l'élimination de ces zones de ralentissement alors que le MBTA révise le plus ancien système de métro des États-Unis.

Les interfaces utilisateurs sont la passerelle par laquelle le public interagit avec le monde de l'urbanisme. Elles donnent aux citoyens les moyens de comprendre l'avenir de leur ville, d'y contribuer et même de le façonner. En rendant les données et les simulations accessibles et attrayantes, les interfaces utilisateurs encouragent une approche plus inclusive et participative du développement urbain.

Défense des intérêts

Dans le domaine de la planification urbaine et de la défense des politiques, deux outils puissants se révèlent être des champions de l'engagement et du changement : La visualisation des données et l'art des données. Ces approches créatives transforment les données brutes en récits convaincants qui trouvent un écho auprès du public, l'incitant à agir et à soutenir des initiatives urbaines essentielles.

Visualisation des données

"No Tropical Paradise : Les "îlots de chaleur" urbains sont des foyers de problèmes de santé", WBUR

Un exemple local de l'impact de la visualisation des données se trouve dans un projet de recherche mené en 2017 par le Trust for Public Land [17] sur l'effet d'îlot de chaleur urbain à Boston [18]. En visualisant les disparités de température entre les quartiers, le projet a communiqué efficacement les risques sanitaires associés à ces disparités et a permis aux citoyens de consulter leurs lieux de travail, d'affaires et de loisirs, afin de mieux comprendre les impacts immédiats des choix d'aménagement tels que la plantation d'arbres, les aires de jeux, la couverture d'asphalte et la congestion du trafic.

Ce projet a non seulement permis de sensibiliser aux problèmes urgents de l'effet de la chaleur urbaine d'une manière hyper-locale, mais il a également inspiré des efforts de collaboration pour s'attaquer à ce problème. Boston.gov a mis en œuvre des solutions de résilience à la chaleur [19] en réponse directe aux idées étayées par les données, ce qui démontre le pouvoir d'influence de la visualisation des données sur les changements politiques et l'engagement des communautés.

Data Art

L'art des données, contrairement à la visualisation des données, ajoute une dimension artistique à la communication des questions d'urbanisme. Il permet des représentations subjectives, abstraites et souvent chargées d'émotion des données, et permet une "boucle fermée" du physique au numérique, puis au physique, ce qui permet de rendre tactiles les valeurs quantitatives.

L'installation artistique publique interactive de Candy Chang, "Before I Die" [20], invitait les membres de la communauté à partager leurs aspirations et leurs rêves sur un mur public. Bien qu'il ne s'agisse pas d'une visualisation de données traditionnelle, elle a servi d'expression collective des désirs de la communauté, fournissant aux décideurs politiques des informations précieuses sur les espoirs et les rêves de la population locale, tout en renforçant les communautés par le biais de l'expression partagée.

"Avant de mourir", Candy Chang

L'œuvre d'art de Laurie Frick, "Where Does the Cash Go ?" [21], utilise l'art pour éclairer des données financières complexes. [21], Laurie Frick a utilisé l'art pour éclairer des données financières complexes. En créant des représentations visuellement frappantes des allocations budgétaires des ménages, Laurie Frick a permis au public de mieux comprendre les disparités entre les ménages les plus riches et les plus pauvres. Elle a ainsi comblé le fossé entre les données et la compréhension du public, mais d'une manière douce qui exigeait une exploration lente et réfléchie des informations abstraites.

En 2020, à Chicago, des manifestants ont créé une installation artistique de données qui donne à réfléchir lors d'une manifestation contre la violence policière. À l'aide de boîtes colorées, ils ont représenté visuellement le budget de la police de la ville, qui s'élevait à la somme stupéfiante de 1,8 million de dollars [22]. En transformant les données en une représentation tangible et accrocheuse, ils ont suscité des conversations sur l'allocation des ressources, ce qui a conduit à des appels en faveur de réformes budgétaires et de la justice sociale.

Asha Ransby-Spron& BYP1000 via Rahul Bhargava

Ces exemples soulignent le pouvoir de transformation de l'art des données, qui permet de donner vie aux problèmes urbains et d'engager le public dans un dialogue constructif sur les changements de politique.

La visualisation des données et l'art des données sont des outils dynamiques dans la défense des intérêts urbains, qui amplifient l'impact des récits fondés sur des données. En exploitant ces moyens créatifs, les urbanistes peuvent donner aux communautés les moyens de mieux comprendre les complexités de leurs villes et, à leur tour, de conduire des changements politiques informés et efficaces.

Conclusion

Dans notre exploration de l'intersection dynamique entre les fac-similés numériques, les simulations, les interfaces conviviales et l'engagement civique dans la planification urbaine, nous avons été témoins d'une évolution de la planification urbaine, qui est passée d'un processus descendant dirigé par des experts à un processus où les citoyens participent activement à l'élaboration de leurs communautés.

Le réexamen de notre question de recherche, "Comment la simulation et les interfaces utilisateur peuvent-elles tirer parti de l'intelligence urbaine pour modifier les politiques par le biais de la communication visuelle ?" a révélé le potentiel des jumeaux numériques, de la modélisation basée sur les agents et de la gamification en tant qu'outils puissants qui démocratisent la planification urbaine, en permettant aux individus d'envisager et d'influencer l'avenir de leurs villes.

Les jumeaux numériques ont transcendé leurs origines dans les simulations mécaniques et les systèmes corporels pour devenir des amplificateurs de l'intelligence urbaine. La modélisation basée sur des agents permet de mieux comprendre et de perturber la dynamique complexe des villes. Des jeux comme "Cities : Skylines" ont démontré comment la gamification peut impliquer les communautés dans des initiatives de planification urbaine, ouvrant la voie à la co-création et à la prise de décision éclairée.

Notre exploration des interfaces utilisateur s'est étendue à des applications réelles de crowdsourcing telles que le "Project Sidewalk" et la démocratisation du développement urbain à Stockholm. Ces initiatives permettent aux communautés de participer activement à la planification urbaine et de plaider en faveur du changement. Le projet "TransitMatters", axé sur le système de transport en commun de Boston, a montré comment des tableaux de bord conviviaux peuvent entraîner des changements de politique et améliorer la mobilité urbaine.

Dans le domaine de la sensibilisation, nous avons découvert le potentiel de la visualisation des données et de l'art des données. Le tableau de bord des îlots de chaleur urbains de Boston nous a montré comment la visualisation des données peut rendre compte de questions complexes et déboucher sur des solutions politiques tangibles. L'art des données, tel qu'illustré par Candy Chang, Laurie Frick et Asha Ransby-Spron, a révélé le pouvoir émotionnel et artistique des données, favorisant la transparence et la responsabilité.

Notre exploration nous a permis de prendre conscience que les fac-similés numériques, les simulations et les interfaces conviviales sont des catalyseurs de changement dans le domaine de l'urbanisme. Ils démocratisent le processus, amplifient la voix des citoyens et encouragent la prise de décision en collaboration. Les travaux futurs impliqueront un engagement pratique avec l'un de ces exemples, TransitMatters, qui continue à développer ses tableaux de bord de communication de données. En poursuivant cette recherche, nous aspirons à un avenir où les citoyens ne seront pas de simples spectateurs de la planification urbaine, mais des participants actifs, où les données et la créativité s'uniront pour inspirer des changements politiques qui conduiront à des villes plus inclusives, plus durables et plus prospères.

Références :

[1] https://www.ibm.com/topics/what-is-a-digital-twin

[2] https://azure.microsoft.com/en-us/products/digital-twins

[3] https://www.nature.com/articles/s41746-022-00610-z

[4] https://www.cnn.com/2023/01/31/world/digital-twin-cities-tnf-spc-intl/index.html

[5] https://towardsdatascience.com/intro-to-agent-based-modeling-3eea6a070b72

[6] https://towardsdatascience.com/how-epidemics-spread-exponentially-and-how-social-distancing-and-popular-places-affect-it-5ca79979f988

[7] https://scholarcommons.scu.edu/cgi/viewcontent.cgi?article=1214&context=cseng_senior

[8] https://openai.com/research/emergent-tool-use

[9] https://link.springer.com/chapter/10.1007/978-3-030-27005-6_2

[10] https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC7901608/

[11] https://www.gamify.com/what-is-gamification

[12] https://fold.it/

[13] https://sidewalk-sea.cs.washington.edu/

[14] https://www.bbc.com/news/technology-38404884

[15] https://transitmatters.org/

[16] https://mass.streetsblog.org/2023/11/07/transitmatters-analysis-confirms-success-of-last-months-red-line-track-work

[17] https://tpl.maps.arcgis.com/apps/webappviewer/index.html?id=1b6cad6dd5854d2aa3d215a39a4d372d

[18] https://www.wbur.org/news/2017/07/05/greater-boston-heat-islands

[19] https://www.boston.gov/environment-and-energy/heat-resilience-solutions-boston

[20] https://beforeidieproject.com/

[21] https://www.lauriefrick.com/where-does-the-cash-go

[22] https://twitter.com/ashapoesis