Das Cities Science-Programm von Argonne ermöglicht die Entwicklung widerstandsfähigerer, nachhaltigerer und gerechterer Gemeinschaften

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Newswise — The Lab nutzt Systemwissenschaften, um die Stadtplanung neu zu erfinden und Entscheidungsträgern Analysen und Werkzeuge zur Entwicklung der Städte der Zukunft bereitzustellen.

Im Kern ist eine Stadt ein komplexes Netzwerk aus wesentlichen Systemen. Soziale, wirtschaftliche, ökologische, Infrastruktur- und Regierungssysteme arbeiten zusammen, um die Bedürfnisse der Bewohner zu erfüllen. Wie diese Systeme gestaltet und verwaltet werden, wirkt sich direkt auf die Lebensqualität aus.

Seit mehr als zwei Jahrzehnten untersucht das Argonne National Laboratory des US-Energieministeriums (DOE) genau die komplexen Wechselwirkungen zwischen diesen Systemen. Aufbauend auf diesem Forschungsreichtum hat das Labor nun das Science of Cities-Programm ins Leben gerufen, ein innovatives Rahmenwerk zur Neugestaltung der Stadtplanung, das darauf abzielt, die Gemeindeentwicklung für das nächste Jahrhundert zu leiten. Durch einen wissenschaftsbasierten Ansatz zum Verständnis der Systeme, die den Städten zugrunde liegen, wird das Programm zur Schaffung widerstandsfähigerer, nachhaltigerer und gerechterer Gemeinschaften beitragen.

„Wir sehen weltweit einen großen Bedarf, die Art und Weise, wie Gemeinschaften gestaltet und betrieben werden, zu überdenken. Aber Sie brauchen eine wissenschaftliche Grundlage, um das Denken zu leiten. Und bei Argonne haben wir durch die Zusammenarbeit mit Forschungspartnern im gesamten National Laboratory Complex und akademischen Einrichtungen die Möglichkeiten, genau das zu tun. — Frédéric Petit, Principal Infrastructure Analyst in der Abteilung für Entscheidungswissenschaften und Infrastruktur der Argonne

„Es ist entscheidend für uns, über die Nachhaltigkeit unserer Gemeinschaften nachzudenken – um jetzt zu planen, damit unsere Systeme für die Zukunft gerüstet sind“, sagte Lawrence Paul Lewis, Programmmanager für Gemeinschaftsresilienz und Nachhaltigkeit bei Argonne’s Decision and Infrastructure Sciences (DIS). Division, die die Bemühungen anführt. „Es geht um die längerfristige Verwaltung unserer Systeme, damit unsere Gemeinschaften auf gesunde Weise wachsen und sich entwickeln können.“

Das Programm „Science of Cities“ stellt Entscheidungsträgern Analysen und Tools zur Verfügung, um Informationen für die Gestaltung, Verwaltung und Technologieimplementierung von Systemen zu erhalten, die ihre Gemeinden unterstützen.

„Im Design sprechen wir über die Architektur der Gemeinschaftsentwicklung – wir denken darüber nach, wie nah die Menschen an den Ressourcen sind, die sie brauchen“, sagte Lewis. „Beim Management geht es um Verantwortung, um sicherzustellen, dass bei einem Ausfall der lokalen Infrastruktur ein faires Verständnis dafür besteht, wie diese Infrastruktur auf der Grundlage der Bedürfnisse der Gemeinschaft wiederhergestellt werden sollte. Bei der Technologie geht es darum, wie aufkommende technische und angewandte wissenschaftliche Lösungen implementiert werden können, um die Lücken zu schließen und zu einer nachhaltigeren Zukunft für Gemeinden führen, die möglicherweise nicht im gleichen Tempo investiert wurden wie einige ihrer wohlhabenden Nachbarn.

Eines der Ziele des Projekts ist es, Gerechtigkeit in die Gestaltung des Systems einzubauen, insbesondere eine gesunde Dichte, Vielfalt und Nähe der Menschen zu den Ressourcen und Dienstleistungen, die sie benötigen, um ihre unmittelbaren Bedürfnisse und das zukünftige Wachstum der Gemeinschaft zu erfüllen. In der Zwischenzeit bezieht sich das Ziel der Gerechtigkeit auf die Vorstellung, dass die verantwortliche Stelle eine effektive und faire Reparatur vornimmt, wenn etwas kaputt geht, z. B. ein kritisches Stück Infrastruktur.

„Wir sehen weltweit einen großen Bedarf, die Art und Weise, wie Gemeinschaften gestaltet und betrieben werden, zu überdenken“, sagte Frédéric Petit, leitender Infrastrukturanalyst bei DIS. „Aber Sie brauchen eine wissenschaftliche Basis, um das Denken zu leiten. Und bei Argonne haben wir durch die Zusammenarbeit von Forschungspartnern im gesamten National Laboratory Complex und akademischen Einrichtungen die Möglichkeiten, dies zu tun.

Diese Fähigkeiten umfassen eingehende Analysen von Infrastruktursystemen und Lieferketten, Wirtschafts- und Umweltmodellierung sowie fortschrittliche sozial- und verhaltenswissenschaftliche Analysen. Diese Instrumente, die im Allgemeinen in größerem Umfang für regionale und nationale Projekte eingesetzt werden, werden nun angepasst, um auf der Ebene von Städten und Nachbarschaften verwendet zu werden.

Argonne hat in den letzten Jahren ein solches Tool entwickelt, während es Bundesbehörden bei der Wiederherstellung und dem Wiederaufbau von Hurrikan Maria in Puerto Rico unterstützte. Die webbasierte Datenerfassungs- und Verwaltungsarchitektur ermöglichte es den DIS-Forschern, Infrastrukturabhängigkeiten und Interdependenzen auf hyperlokaler Ebene zu bewerten und zu visualisieren; Gemeinschaften für gezielte Investitionen in kritische Systeme wie Energie, Wasser, Kommunikation und Transport zu identifizieren und zu priorisieren; und die wichtigsten Ergebnisse formulieren, um die Entscheidungsfindung für die Wiederherstellungsinvestition zu informieren.

„Teil dessen, was unser Projekt tut“, sagte Lewis, „besteht darin, das, was in erster Linie ein Problem des Tiefbaus in Bezug auf die Widerstandsfähigkeit und Nachhaltigkeit der Infrastruktur war, zu nehmen und damit zu beginnen, die menschliche Dimension der unmittelbaren und langfristigen Bestrebungen der Menschen einzubeziehen eines Viertels oder einer Stadt.

Argonne hat die Methodik weiter verfeinert und gleichzeitig die Maßnahmen zur Bekämpfung und Wiederherstellung von COVID-19 in Chicago unterstützt. Als Teil dieser Bemühungen – die dazu beitrugen, Entscheidungen über die Wiedereröffnung der Wirtschaft und die Priorisierung der Impfstoffverteilung zu unterstützen – führte DIS eine Reihe von stadtweiten Bewertungen durch, um zu verstehen, wie sich die Pandemie auf kritische Infrastruktursysteme wie Lebensmittelversorgung und Gesundheitsversorgung ausgewirkt hat und wie verschiedene Gebiete Unterschiede aufwiesen im Einfluss. Die Forscher fanden heraus, dass Nachbarschaften mit niedrigem Einkommen im Allgemeinen weniger Zugang zu Ressourcen wie Lebensmittelgeschäften und Apotheken hatten. „Wenn Sie neue Infrastruktursysteme entwerfen oder überdenken, wie die Gemeinschaft gestaltet und betrieben wird“, sagte Petit, „müssen Sie diese sozialen Indikatoren integrieren. »

„Bei der Durchführung von Lieferkettenprojekten in Argonne“, fügte Lewis hinzu, „neigen wir dazu, über die Infrastruktur und die logistischen Vorkehrungen nachzudenken, die zur Erleichterung der Frachtmobilität erforderlich sind. Aber wir neigen nicht dazu, an unterversorgte Gemeinschaften in einer Lebensmittel- oder Gesundheitswüste zu denken, an die zusätzliche Belastung, die sie tragen, um ihre Grundbedürfnisse zu befriedigen. Dieses Projekt ergänzt diese frühere Arbeit durch die Einbeziehung sozialwissenschaftlicher Elemente.

Argonne plant ein „City-as-a-Lab“-Pilotprojekt, mit dem Wunsch, seine Nähe zu Chicago und bereits bestehende Beziehungen zu Regierungsbehörden und Universitäten zu nutzen, um das Framework zu testen. „Die Stadt“, sagte Lewis, „könnte im Wesentlichen zum Modell für neue Praktiken bei der Entwicklung, Verwaltung und Implementierung von Technologie werden. Und Chicago aktualisiert seinen stadtweiten Plan zum ersten Mal seit 1966 mit dem erklärten Ziel, soziale und wirtschaftliche Ungleichheit anzugehen.

„Wir sehen, dass Menschen anfangen, sich mit den Zusammenhängen zwischen der Infrastruktur und deren Auswirkungen auf die Menschen in der Vergangenheit zu befassen und darüber nachzudenken, was sie wirklich von ihren Gemeinden für die Zukunft erwarten“, sagte Lewis. „Dies ist eine unglaubliche Gelegenheit, einige dieser Entscheidungen zu unterstützen und die Prioritäten von Fairness und Gerechtigkeit für das Zusammenwirken des Gemeinschaftssystems der Systeme widerzuspiegeln.“

Die Finanzierung dieser Forschung wurde vom DOE Office of Science über das National Virtual Biotechnology Laboratory, ein nationales DOE-Laborkonsortium, das sich auf die Reaktion auf COVID-19 konzentriert, mit Mitteln aus dem Coronavirus CARES Act bereitgestellt.

Argonne National Laboratory sucht nach Lösungen für drängende nationale Probleme in Wissenschaft und Technologie. Argonne, das erste nationale Labor der Nation, betreibt Spitzenforschung in Grundlagenforschung und angewandter Wissenschaft in praktisch allen wissenschaftlichen Disziplinen. Argonne-Forscher arbeiten eng mit Forschern aus Hunderten von Unternehmen, Universitäten und Bundes-, Landes- und Kommunalbehörden zusammen, um ihnen bei der Lösung ihrer spezifischen Probleme zu helfen, die amerikanische wissenschaftliche Führung voranzubringen und die Nation auf eine bessere Zukunft vorzubereiten. Mit Mitarbeitern aus mehr als 60 Nationen wird Argonne geführt Chicago Argonne, LLC für die Wissenschaftsbüro des US-Energieministeriums.

Wissenschaftsbüro des US-Energieministeriums ist der größte Unterstützer der physikalischen Grundlagenforschung in den Vereinigten Staaten und bemüht sich, einige der dringendsten Herausforderungen unserer Zeit anzugehen. Für weitere Informationen besuchen Sie https://​ener​gy​.gov/​s​c​ience.