数据标尺下的城市新科学 | AI&Society第十期回顾

原创张章集智俱乐部

9月16日，第十期AIS系列活动在腾讯研究院成功举办，在这次活动中，李睿琪博士介绍了他们发表在Nature Communications上的工作。本文主要内容整理自现场演讲实录。

主讲人简介

李睿琪老师主要研究方向为城市大数据分析与建模、社会网络分析和流行病传播动力学。目前发表SCI、EI论文十余篇，引用80余次。相应工作发表在Nature Communications、Scientific Reports、PLoS One、Physica A等SCI期刊。目前是Scientific Reports 、PLoS One、Physica A等多个SCI期刊的审稿人。

在上一篇AI&Society回顾文章《永生的巨兽》中，我们介绍了李睿琪等人在城市生长与演化模型方面的工作，而本文将从研究方式的角度，探讨多样化的研究数据对于城市科学的革命性影响。

城市的本质：
人类交互的活动的外化

城市的本质是什么？其实这个问题并不容易回答。当我们要给一个事物下定义的时候，就必须要抓住它区别于其他一切事物的核心内涵。

从这个角度出发，城市的外在特征就不能作为定义城市的标准，因为它不停地变化：例如，在古代，可能所谓的城市必须要有城墙，这意味着这座城市具有一定的防御功能。在工业时代，可能工厂会取代城墙成为城市的必要特征，而在今天，我们公认的城市又都存在着大量的路网和种种基础设施，这些外在特征在不停地变化。那么在变化的特征背后，城市核心不变的内涵又是什么呢？

城市

李睿琪博士认为，城市或许是在物理空间上，人口与人类交互活动聚集的外化形式。

这体现为，城市承载了人类活动，同时城市也被人类活动所塑造；城市因人而生、由人构成，也为人而存；同时，虽然具体的城市会有兴衰甚至消亡，但因为人类的交互需求从古至今一直存在，所以城市一直都有其存在的必要性，大量的城市因此而持续繁荣。

因此，城市的本质与人类的交互活动密切相关，所以从感知人类交互的角度研究城市问题就成了李睿琪博士等人的切入点，而从数据挖掘与分析的角度入手，则能最为客观的反映人类的交互行为。

进一步，寻找客观、易获取而且能反映人类行为的数据并进行准确的分析就成了重要问题。

手机数据：
精确的个人行动记录者

在手机尚未被普及之前，科学家们只能通过其他的方法来研究人类的移动活动，例如在2006年，科学家们创造性的借助了50万张一美元钞票的流通来研究人类的移动。因为钞票的流动移动是由人的移动与消费所导致，最终科学家们发现人类的出行距离符合幂律形式，如图：

用一美元钞票来近似人的出行

随着手机普及，手机数据成为了一种便捷的、能客观反映人类行为的数据。这是因为通信公司会对用户的通信数据进行记录，这些记录包括用户活动的位置、时间等等，这些数据经过脱敏处理之后即可被用于科研分析。

手机数据的优势在于，其空间精度高（可以精确到200米左右），而且手机普及率和使用频率都非常高，即使在欠发达国家——比如非洲一些国家，手机的普及率也能达到近90%。但同时，手机数据也存在着一些问题，例如数据噪声较多，而且缺乏地点信息等。但总体而言，手机作为如今我们每个人形影不离的工具，其数据仍然可以很好地代表人们的行为信息。

Open Street Map
人人可用的开放地图